Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

O Benjamin Franklin

1. « Βενιαμίν Φραγκλίνος»

Με σκοπό να φέρουν πιο κοντά στους απλούς ανθρώπους ορισμένα σημαντικά πρόσωπα της επιστήμης και με δεδομένο ότι τον 18^ο και τον 19^ο αιώνα οι Έλληνες άνθρωποι του λαού δεν γνώριζαν ξένες γλώσσες , οι Έλληνες διαφωτιστές ελληνοποίησαν των μεγάλων ερευνητών. Ο Galileo Galilei έγινε ΓΑΛΙΛΑΙΟΣ, o Isaac Newton έγινε ΙΣΑΑΚ ΝΕΥΤΩΝ, ο Benjamin Franklin έγινε ΒΕΝΙΑΜΙΝ ΦΡΑΓΚΛΙΝΟΣ. Τα ονόματα αυτά επέζησαν μέχρι και σήμερα. Όχι μόνο εξακολουθούμε να λέμε ο Γαλιλαίος, ο Νεύτων, ο Φραγκλίνος αλλά δημιουργήσαμε και παράγωγα γράφοντας για γαλιλαιική επανάσταση και για νευτωνική φυσική.

Για τους Αμερικανούς ο Benjamin Franklin είναι ένας από τους «Αγίους» της ιστορίας τους.

Υπήρξε πριν απ’ όλα ο πρώτος επιστήμονας του αμερικανικού έθνους .Ασχολήθηκε με την έρευνα στη σκοτεινή περιοχή των ηλεκτρικών φαινομένων , υπήρξε ο πρώτος άνθρωπος που υποστήριξε ότι ο κεραυνός δεν είναι η κατάρα των θεών αλλά ένα φυσικό φαινόμενο – μεταφορά ηλεκτρικού φορτίου – ανακάλυψε το αλεξικέραυνο προσφέροντας μια λύση στην ανθρώπινη αδυναμία, συνέβαλε στη διατύπωση της πρώτης αξιόλογης θεωρίας για τα ηλεκτρικά φαινόμενα, υπήρξε ο πρωτοπόρος στην οικοδόμηση της Ηλεκτροστατικής. Παράλληλα έπαιξε ένα ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στην υπόθεση της Ανεξαρτησίας και στη δημιουργία του αμερικανικού έθνους.

2. Η ΙΔΕΑ για ΕΝΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΣΤΟ

και η πρόταση για ΘΕΤΙΚΟ και ΑΡΝΗΤΙΚΟ φορτίο.

Η Σκέψη του Franklin για θετικό και αρνητικό φορτίο καθοδηγήθηκε από το ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ «Ηλέκτριση με τριβή». Τα υλικά που χρειάστηκε για να ορίσει το ΘΕΤΙΚΟ και το ΑΡΝΗΤΙΚΟ φορτίο ήταν μόνο το γυαλί και το μετάξι. Εστίασε σε «κάτι» που συμβαίνει κατά το τρίψιμο.

Πρότεινε μια Θεωρία σύμφωνα με την οποία στη φύση ΥΠΑΡΧΕΙ ένα «αόρατο αβαρές ηλεκτρικό ΡΕΥΣΤΟ» το οποίο βρίσκεται παντού, προϋπάρχει και μέσα στα δύο αντικείμενα.

Στο μοντέλο του η εκδήλωση ηλεκτρικού φορτίου με τρίψιμο ανάμεσα σε γυάλινο ραβδί και μεταξωτό ύφασμα σήμαινε τη μεταφορά ηλεκτρικού ρευστού με συγκεκριμένη κατεύθυνση .

Μας πρότεινε να αποδεχθούμε ότι, κατά το τρίψιμο, ορισμένη ΠΟΣΟΤΗΤΑ του ρευστού μεταβιβάζεται από το γυαλί προς το μετάξι. Η συνέπεια είναι το γυάλινο ραβδί να έχει «περίσσεια» ηλεκτρικού ρευστού και το μεταξωτό ύφασμα «έλλειψη».

Η περίσσεια στο γυάλινο ραβδί σήμαινε ένα είδος ηλεκτρικού φορτίου το οποίο ονόμασε ΘΕΤΙΚΟ και η έλλειψη στο μεταξωτό σήμαινε ένα άλλο είδος ηλεκτρικού φορτίου το οποίο ονόμασε ΑΡΝΗΤΙΚΟ.

Η θεωρία διατυπώθηκε με σαφήνεια το 1750.

Benjamin Franklin , Options and conjectures concerning the properties and the effects of the electric material (1750)

Η θεωρία του για ΕΝΑ ηλεκτρικό ρευστό κυριάρχησε μέχρι την εποχή του Faraday, τη δεκαετία του 1830.

An electric charge developing by rubbing glass with silk will neutralize a charge produced by rubbing ebonite with fur These results were explained by the supposition of one fluid, of which an excess or defect from the normal quantity gives rise to the electrified state.

W.C. Dampier, A History of Science

2. Ο Franklin και ο ΠΥΚΝΩΤΗΣ

Ο Benjamin Franklin ενδιαφέρθηκε αλλά και γοητεύτηκε από την κατασκευή των Ολλανδών – Mussenbroek, 1745 – που είχε πάρει το όνομα «φιάλη του Leyden».

Ήταν ένας μεγάλος ΠΥΚΝΩΤΗΣ με θετικό και αρνητικό οπλισμό που μπορούσε να ΑΠΟΘΗΚΕΥΕΙ τεράστιες ποσότητες ηλεκτρικού φορτίου. Τη λειτουργία του την αξιοποιησε για να ενισχύσει τη θεωρία του για θετικό και αρνητικό ηλεκτρισμό.

«Την ίδια στιγμή που ο εσωτερικός οπλισμός της φιάλης του Leyden είναι ηλεκτρισμένος θετικά, ή «συν», ο εξωτερικός οπλισμός είναι οπλισμένος αρνητικά, σε αναλογία ακριβή. Δηλαδή : όποια κι αν είναι η ποσότητα ηλεκτρισμού που φέρει ο ένας οπλισμός μία ίση ποσότητα εξέρχεται από τον άλλο. Είναι κατ’ αυτόν τον τρόπο αξιοθαύμαστο ότι οι δύο μορφές ηλεκτρισμού, ο «συν» και ο «πλην», συνδυάζονται και εξισορροπούνται σ’ αυτή την θαυμάσια φιάλη» Benjamin Franklin, Lettres a Colinson , Lettre IIΙ ( 1747)

3. Ο Franklin και οι ιδέες που άνοιξαν τον δρόμο

για τον νόμο του Coulomb

Benjamin Franklin, Joseph Priestley, Henry Cavendish, Charles Coulomb

O Benjamin Franklin ήταν ένας από του ς ερευνητές που άνοιξαν τον δρόμο για τον πρώτο πειραματικό νόμο του Ηλεκτρισμού, τον νόμο του Coulomb.

Όταν βρέθηκε στην Αγγλία ως εκπρόσωπος της Πολιτείας της Πενσυλβάνια, αξιοποίησε την παραμονή του εκεί με το να συμμετέχει σε συναντήσεις στο Royal Society – την Βασιλική Ακαδημία Επιστημών -στην οποία είχε εκλεγεί μέλος από το 1756. Σε μια από αυτές τις επιστημονικές συναντήσεις μίλησε στον μεγάλο πειραματικό Joseph Priestley για μία παράξενο πειραματικό δεδομένο το οποίο είχε διαπιστώσει . Όταν γίνεται η γνωστοποίηση ο Franklin είναι 55 ετών και ο Priestley λιγότερο από τριάντα ετών.

« Ηλέκτρισα ένα δοχείο από άργυρο και μέσα σ’ αυτό έβαλα ένα σφαιρίδιο από φελλό κρεμασμένο με από μεταξωτό νήμα και το άφησα να ακουμπήσει στον πυθμένα. Ο φελλός ΔΕΝ φαινόταν να έλκεται, όπως συνέβαινε όταν βρισκόταν στο εξωτερικό του δοχείου, αλλά και δεν ηλεκτριζόταν όταν ακουμπούσε στον πυθμένα. Το φαινόμενο είναι παράξενο. Αναρωτιέμαι για την αιτία του.»

Του αποκάλυψε δηλαδή πως είχε διαπιστώσει πειραματικά ότι όταν πλησίαζε το σφαιρίδιο – από φελλό – ενός ηλεκτρικού εκκρεμούς σε φορτισμένη μεταλλική σφαίρα, έξω από αυτήν, το σφαιρίδιο του εκκρεμούς εκτρεπόταν, όπως ήταν αναμενόμενο, από την κατακόρυφη θέση, αλλά όταν έφερνε το σφαιρίδιο ΜΕΣΑ στην κοίλη μεταλλική φορτισμένη σφαίρα το σφαιρίδιο του εκκρεμούς δεν έδειχνε να εκτρέπεται.

Ο Priestley επισήμανε αμέσως μια ΑΝΑΛΟΓΙΑ των ηλεκτρικών δυνάμεων με τις βαρυτικές. Κι αυτό γιατί σε ανάλογο φαινόμενο ο Νεύτων στο Principia υποστήριζε ότι «στο εσωτερικών κοιλοτήτων δεν εκδηλώνονται βαρυτικές δυνάμεις» και πως το γεγονός αυτό οφείλεται στον «νόμο του αντιστρόφου τετραγώνου», τον νόμο δηλαδή της παγκόσμιας βαρύτητας. Η αναλογία αυτή οδηγούσε τη σκέψη στο ερώτημα :

«Μήπως και οι ηλεκτρικές δυνάμεις υπακούουν σε νόμο αντιστρόφου τετραγώνου» ;

Τις σκέψεις αυτές του Priestley τις πληροφορήθηκε αργότερα ο άλλος μεγάλος Άγγλος πειραματικός ερευνητής της εποχής ο Henry Cavendish, λίγο μεγαλύτερος από τον Priestley, έδειξε ενδιαφέρον και πραγματοποίησε ένα πείραμα με μία φορτισμένη μονωτική σφαίρα την οποία είχε φορτίσει, αφού την είχε τοποθετήσει στην κοιλότητας μιας μεγαλύτερης αφόρτιστης μεταλλικής σφαίρας. Συνδέοντας τις δύο σφαίρες με ένα σύρμα διαπίστωσε ότι τελικά η μονωτική σφαίρα έμενε χωρίς καθόλου ηλεκτρικό φορτίο και όλο το φορτίο φαινόταν να έχει μεταναστεύσει στη εξωτερική μεταλλική σφαίρα. Χρησιμοποιώντας τον Λογισμό του Νεύτωνα απέδειξε ότι ΚΑΙ αυτό ήταν συνέπεια ενός πιθανού νόμου αντιστρόφου τετραγώνου.

Κατ αυτόν τον τρόπο άνοιξε ο δρόμος για τον Γάλλο πειραματικό Charles Coulomb,

ο οποίος

έμαθε για όλους αυτούς τους προβληματισμούς,

«πίστεψε» ότι οι δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων θα έπρεπε να υπακούουν σε νόμου αντιστρόφου τετραγώνου, παρόμοιο με τον νόμο της παγκόσμιας βαρύτητας,

επινόησε ένα ευφυή τρόπο για τη μέτρηση του ηλεκτρικού φορτίου,

κατασκεύασε έναν εξαιρετικό «ζυγό στρέψης», για τη μέτρηση της δύναμης

οδηγήθηκε στον πρώτο πειραματικό νόμο του Ηλεκτρισμού,

ο οποίος διατηρεί από τότε το όνομά του, λέγεται «νόμος του Coulomb».

Charles Coulomb,

Mémoires sur l’électricité et le magnétisme (1785–89).

.