富兰克林的实验：一次错失的机会

本杰明·富兰克林是历史杰出人物之一。他是一位科学家、发明家、作家及政治家，他是美利坚合众国的奠基人（国父）之一，因为他与托马斯·杰斐逊在1776年共同起草了《独立宣言》。这也就是为什么他的头像被印在了100美元的纸钞之上。但是，他同样也因为他那危险的“风筝实验”而被人们所记住，正是这个实验激发了富兰克林发明避雷针的灵感（图1）。

图1 天才科学家富兰克林因为他的风筝实验而蜚声海内外，这个实验让他证实了（多亏风筝线上绑着的那把钥匙）雷电与人工摩擦产生的电是同一种电。他同样也因为参与1776年美国《独立宣言》的起草而被铭记于史册

下面我要说起的实验可能没有风筝实验那么出名，但是在我看来，富兰克林的这个实验比风筝实验更有革命性。1762年的一天，富兰克林在伦敦南部克拉珀姆市内的一个池塘附近散步。他突然想起来曾经见过用油平息波涛汹涌的海面，正如老普林尼[1]所描述的那样，于是他决定往池塘里倒一点儿油试试看。

富兰克林果然这样做了，然后他就亲眼看着这块油渍沿着水平面扩散，一直到覆盖了将近四分之一的池塘表面。根据他自己的描述，仅仅一茶匙的油，就覆盖了大约“半英亩”的水面（图2）。作为预设问题的实验结果，富兰克林似乎对他的发现大为惊喜，但是很不幸，作为科学研究本身，富兰克林并没有再深入一步，尽管富兰克林已经具备了计算在自己眼前展开的这层油膜的厚度的全部数据。

图2 富兰克林油渍实验。2立方厘米的油覆盖了2000平方米的水面，意味着这层油膜的平均厚度仅有1纳米

那么，让我们来替富兰克林完成他的实验吧！我们知道，一茶匙油的体积大概有几个立方厘米（为了方便计算，让我们假设是2立方厘米吧），而半英亩的表面大概有2000平方米，一个简单的除法让我们得到了这层油膜的平均厚度：1纳米，也就是十亿分之一米！

是的，那一天，富兰克林观察到而不自知的，很有可能是一层厚度为1~2个分子的油膜。一个相当不可思议的发现，只要做一个简单的除法就能得到。

富兰克林为什么没有做这个除法呢？首先，测量油膜的厚度并不是他的实验目的。另外，尽管我们今天看来很稀松平常，可是对于那个年代的人来说，“十亿”或者“十亿分之一”都是很难被想象的数量级。再说了，我的读者们，你们确定自己就真的能够精确地描述一个分子到底有多么微小吗？

[1] 公元1世纪古罗马作家、博物学者、军人、政治家，以《自然史》一书留名后世。其外甥为小普林尼。——译注