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空平静清澈，然而热烈和紧张的气氛本身却造成了意外的困难。为了通过新
设置的诺里顿瞭望台上的望远镜观察金星凌日最高潮的瞬间，里顿豪斯仰面
朝天，由助手们托着头部。但是，劳累超过了他的承受限度：当金星在零点
触及太阳时——这是几个月精心计划所针对的目标，是里顿豪斯不断调整他
那专门设计的时钟来严阵以待的时刻——里顿豪斯竟昏厥过去。等他醒来
时，良机已失，他所能做的只是粗略估计一下消逝的时间而已。
收集和整理来自各观察点的资料的主要责任落在里顿豪斯肩上。他和威
廉·史密斯牧师合作，作出了美洲方面利用观察结果计算太阳视差的主要努
力。这是一项极其重要的工作，因为凌日的具体时刻使欧洲大部分地区都无
法看到这个现象。众多的观察者们送来的数据五花八门，粗糙的程度甚至使
任何平均值都毫无科学价值。尽管如此，史密斯和里顿豪斯算出的最后数据，
后来证明竟然与目前人所公认的地球和太阳之间的距离相去不远。这一数据
的正确性与其说是来自先进的科学，不如说是由于运气好，但美洲和里顿豪
斯的名声仍为此而大振。史密斯声称，美洲的这次观察“为我们乡邦增光，
本来，有人愿出二十倍的观察费用就会轻易将这千荣誉买去的！”
不管将里顿豪斯列入世界伟大的天文学家的行列有多么夸大，杰斐逊的
下述论断却是中肯的：“作为一位艺术家，他所显示的机械方面的天才是世
界上最杰出的。他当然没有造出一个世界，但通过模仿，他比从创世到目前
为止的任何人都更接近造物主。”在殖民地的人民中，使里顿豪斯名声大噪
的主要东西，是他那帮助公众了解天文知识的巧夺天工的新奇装置，一个当
时叫“太阳系仪”的太阳系活动模型。这台装置并不是同类装置的发端，甚
至在美洲也算不上是第一台，但它大概是到那时为止所制作的最为巧妙和精
确的天文模型。由于里顿豪斯没有受过正规教育，又远离欧洲的学术中心，
他的成就就更显得难能可贵。虽然里顿豪斯明显地给人以“谦谦君子”的印
象，他却敢于（用他自己的话说）“冒昧地声明，他没有仿照任何现有的太
阳系仪或相似仪器的整体结构，甚至连任何关键部件的配置也绝未照搬。他
没有参照书本中的任何数据，哪怕是设计一个齿轮，而是苦心孤诣，独自运
算：事实上，他从未遇见过任何能为他所用的足够精确的数字”。如果说，
美利坚人没有能够丰富太阳系运动理论的话，他们至少有能力造出就当时而
言的最佳的太阳系活动模型。
“我将使我的太阳系仪真正有用，”里顿豪斯在 1767 年 1 月 28 日、即
他刚开始酝酿这一计划时写道，“让它能确切地告诉我们任何特定时刻的天
文现象；我认为现有的太阳系仪都无法做到这一点。”不出几个月，他就向
费城的美洲哲学学会通报了一些详情细节，它们和最后制成的太阳系仪居然
相差无几。一个精美的立橱构成了框架，中央是一块大平板，两侧各有一块
较小的平板。中央平板装在四英尺见方的垂直黄铜薄板上，它的中心是一个
镀金铜球，代表太阳，周围环绕着其他黄铜或象牙小球，分别代表行星。它
们在椭圆的轨道上转动，“运动时快时慢，尽可能依照各区域均衡活动情况
的真实规律。”两块长四英尺、宽二英尺的小面板中，有一块显示了“木星
及其卫星的各种景象——食、凌日、轨道交角，还有土星的各种景象，包括
它的光环和卫星”。另一小块板显示“月球的各种现象，尤其是月食发生的
精确时间、遮蔽程度和延续时间，还有由月球介于地球和太阳之间而引起的
日食的各种情况，其设计之精巧竟能显示日食会发生在地球的哪一个特定区
域。”
当人们转动手柄使仪器运行时，行星便徐徐转动前进。三个圆盘精确地
指明何时、何日、何年行星会出现在这些位置——可显示未来或过去五千年
的情况。壮观的天象，如金星凌日和日月之食都可以未卜先知。
更令人叹为观止的设计是一个小巧玲瑰的望远镜，可以从地球上向任何
一个行星瞄准——“这样，就能指出（通过一个指针和刻度圈）从地球上观
察到的那个行星的经度和纬度。”根据厂计划，这台太阳系仪还准备附设机
械，演奏“天堂乐曲”，就好像展示上帝的精工巧作那样。威廉·史密斯牧
师，这位曾在观察金星凌日时和里顿豪斯共事的颇具进取心的费城学院教务
长，对这项计划异常热心。他和里顿豪斯看来都曾经认为，这台仪器制成之
后，理所当然地会安放在费城学院，他期望它将成为有巨大吸引力的灿灿明
星。不料，刚从苏格兰到来就任新泽西学院（后来成为普林斯顿大学）院长
的约翰·威瑟斯庞博士捷足先登，匆忙赶往里顿豪斯在诺里登的制作场地，
说服他以三百英镑的代价将它卖给新泽西学院。雄心勃勃的史密斯牧师对此
大为不满。他公开宣称，当他从 1770 年 4 月 26 日（威瑟斯庞拜访里顿豪斯
获得成功之后三天）的《宾夕法尼亚报》上读到这件时代的机械杰作已从费
城学院手中丧失时，他感到“从未有过的莫大屈辱”，特别是他万没料到里
顿豪斯竟会“如此小看自己的崇高创造，以至答应让它到乡村去落户”！
为了平息史密斯的恼怒（他已经同意购买第二台太阳系仪），里顿豪斯
特意将这台已归普林斯顿的太阳系仪的首次运行表演安排在史密斯的费城学
院进行。史密斯十分懂得公众宣传的重要性。他宣布，在 1771 年 3 月至 4
月期间开设总共十四次讲演的系列讲座，最后以里顿豪斯亲自作讲演和示范
而达到高潮。宾夕法尼亚议会对太阳系仪赞赏备至，决定拨款三百英镑，“以
证明本议会高度称颂里顿豪斯在制作上述太阳系仪时所显示的数学天才和机
械技能”。它还指定了一个专门委员会，为里顿豪斯制作第三台（当然是更
大的）太阳系仪作安排。
许多美利坚人热情欢迎太阳系仪问世，把它看作是新大陆自此可以在科
学的进展方面与旧世界比翼齐飞的明证。当“美洲推广有用知识哲学学会”
于 1771 年出版其第一卷学报时，第一部分的标题为“数学和天文学论文”，
而赫然位列榜首的第一篇论文，就是里顿豪斯的太阳系仪制作计划。《宾夕
法尼亚报》（1770 年 4 月 26 日）在首次公开宣布太阳系仪制作消息时说，
“由于这是美洲的制作品，而且比欧洲所曾制作的任何同类仪器远为完善，
因而每个热爱这片土地的人，当看到她在最为令人崇敬的科学领域异军突起
和在技艺方面日臻完善时，一定会深感快慰。”当威瑟斯庞拟定招生简章，
以便从西印度群岛吸引学生来普林斯顿学习时，他特意解释说，学生在学习
天文学课程方面“将借助于戴维·里顿豪斯先生新近发明和制作的太阳系仪，
这是被最内行的评判家们认为迄今为止制作成功的这类仪器中最好的一
台。”
1782 年开始使用的宾夕法尼亚大学的新印章，除了日期和校名外，全
部是里顿豪斯太阳系仪的图案。杰斐逊在 1779 年提出的改革威廉与玛丽学
院的议案特别规定，学院应当购置这样的仪器——“由最伟大的天文学家戴
维·里顿豪斯精心设计和制作的太阳系的机械模型”，而且它“应以里顿豪
斯的名字来命名”。在第二次参加美洲哲学学会会议时，杰斐逊提出了一项
得到一致同意的动议：学会委托定制一台太阳系仪，作为赠送给法国国王的
礼物，这既可表示美国感谢革命期间的盟友，又能驳斥那些贬低美国文化的
欧洲人。詹姆斯·麦迪逊牧师写信给杰斐逊。热情地赞同这个“将里顿豪斯
和他的太阳系仪送赴欧洲，来驳倒那些你正确地称为空头理论家们的人们的
既简单而又巧妙的方法。”
里顿豪斯和“里顿豪斯仪”都没有到过欧洲。但是，许多美利坚人和某
些友好的欧洲人，开始对产主了这两者的美洲文化寄予更大的希望。
39．天真质补的见识和别出心裁的装置：电学
在难得的场合，美利坚人也可能作出一点发现，甚至可以是在物理学领
域里，这只是因为他比欧洲同行们书读得少。由于不了解科学思想所循的可
敬的道路，反而可能使之更自由地漫游于事实向他召唤的任何地方。当然，
这不是形成理论科学研究的牢固传统的基础，但在美洲的条件下，发展物理
学并非绝不可能。在物理学这样一门积累知识的学科中，要依靠天真质朴而
有所作为，需要有极大的天赋，但至少有一位殖民地时期的美利坚人能够做
到这一点——他就是本杰明·富兰克林。
富兰克林的概念，当然是在牛顿实验科学的影响下形成的，但他没有、
也从未妄称熟读过牛顿的经典论著。甚至连他是否读过牛顿的《光学》一书，
也缺乏直接的证据。各种事实倒是证实了我们的怀疑：富兰克林缺乏理解牛
顿的《原理》和其他难度相仿的著作所需要的数学知识。他在自然科学的任
何领域里从事深奥探索的理论素养是很肤浅的。
这里和海外的一些人过于夸大地把富兰克林与最伟大的数学和物理理论
家们相提并论，这使富兰克林的实际成就如堕烟雾，难以分辨。约翰·亚当
斯声称，富兰克林的名声“超越莱布尼兹和牛顿，胜过弗雷德里克和伏尔泰”。
查塔姆勋爵在英国上议院也大加赞颂他说：“所有欧洲人都敬仰他的学识和
智慧，认为他可与波义耳和牛顿这样的伟人并驾齐驱。”伟大的化学家约瑟
夫·普里斯特利把富兰克林得自其风筝实验的发现称为“大概是自伊萨克·牛
顿爵士的时代以来最伟大的发现。”富兰克林逝世后，他那特殊的天资更是
湮没在一片同声附和的赞誉声中。
事实上，富兰克林的成就表明了天真质朴胜过博学多识的特点。他作为
“物理学家”取得了奇特的成功，其线索可以通过阐释卡德瓦拉德·科尔登
的失败来发现。科尔登是一位纽约的官员，他作为博物学家的开拓工作我们
在前面已经谈到过。他刻意追求欧洲式的伟绩。在《物质运动的原则》（1751
年）一书中，他声称自己继承了牛顿的衣钵，甚至由于提出了关于万有引力
的“原因”的普遍理论而超过了牛顿。科尔登不具备专门的学识，不具备综
观全局的思维能力，也没有同其他博学的物理学家来往，而缺少这几点，数
学物理方面的伟大成果是很难产生的。然而，科尔登自诩“发现了行星和彗
星运动的真正原因，由此可演绎出所有自然现象的奥秘，推断之精确可与最
细致的观察相匹配。”他解释说，所有这些将在“不求助于圆锥曲线或任何
其他知识的情况下，单靠算术和几何的普通定律”而顺利完成。与科尔登相
反，富兰克林并不幻想能在牛顿的数学世界里得心应手地自由驰骋，他只是
希望能解释某些具体的自然现象。如果科尔登生活狂欧洲，接近古老的学术
中心，他的研究工作很可能会具有较高的水平；但要是富兰克林生活在那样
的情况下，恐怕根本不会进行他所从事的研究。
电学是富兰克林获得物理学家美名的领域，只有在这个领域，他才作出
了具有持久意义的物理学发现。他的电学研究，不是体现在专题论文里，也
不是有关电的（更不用说整个物质的）本质、来源和原因的全面理论的一些
非主要论点。他关于电学的论述是零散而繁杂的。他的一本题为《富兰克林
在美洲费城对电流进行的试验与观察》的名著，实际上是一些信件的汇编，
而这些信件又组织得如此松散，以至有些读者怀疑这些东西原来是否准备公
开发表。在美国，这些信件直至 1941 年才编印成书出版。
汉弗莱·戴维爵士说：“他致力于揭开电的神秘外衣。他的写作，既是
为了哲学家，又是为了无知百姓。他把细节描述得清晰而又有趣，优美而又
简单。”即便是今天，读者们仍会惊奇地发现，这样一本重要著作竟用如此
通俗和非数学性的语言写成。确立富兰克林科学家地位的这本书，读来更像
一本厨房菜谱或一本魔术表演指南，而不是物理学论著。他在一封很重要的
信件中这样解释了“尖端物体吸收和放射电火花的奇特作用”：
将一颗直径三到四英寸的铁弹置于一个洁净和干燥的玻璃瓶口，从玻璃瓶口正上方的天花板上
垂下一根丝线，线头系上一颗卵石大小的软木球。调整线的长度，使软木球正好触及铁弹的侧
面。给铁弹通电，这时小球就会被排斥到四、五英寸远的地方（视电量大小而异）。在这种状
态下，如果你将一根细长的尖针伸向铁弹，当两者相距六至八英寸时，排斥状态立即消失，软
木球摆回原地。但如用钝的物体，就必须移近至一英寸内，还要引起瞬态放电，才能产生同样
的效果。
在富兰克林的时代，人们有可能用厨房用具来进行重要的电学实验，因
为电学在当时还处于萌芽状况，还未达到十分精确的程度。在十七和十八世
纪取得巨大进展的所有各门科学中，电学的历史最短。人们在电学方面可以
探索的或不了解的东西，比天文学或一般数学物理方面要少得多。由于电学
在当时看来没有实际用处，因而大可以追逐新奇，随意玩耍。要说稍有区别
的话，富兰克林对电的兴趣只不过比当时一些人更缺乏“实际性”，因为他
对当时有人预言电将成为医学上的万应良方一说，颇为怀疑。他作为业余爱
好者而非专门研究者的精神状态，是他的最大优势。像许多有所发现的美国
人一样，他之所以能看到更多，倒是因为他实际了解的东西远少于人们料想
他应当了解的东西。
当富兰克林在 1746 年后初次对电发生兴趣时，他对欧洲科学家已做过
的研究几乎一无所知。他在波士顿旅行时偶然目睹了“奇异的电魔术”，旅
行完毕返回费城时他欣喜地发现，他的合作图书馆已从彼得·科林森那里得
到了一些玻璃管。富兰克林和其他三个业余电学爱好者一起，重复地做着他
所看到的实验。这几个人中最为活跃的是埃比尼泽·金纳斯利，一位获取了
圣职但从未得到布道机会的浸礼会牧师。富兰克林称他是“一位心灵手巧的
伙伴，由于他无正业可干，我怂恿他不妨为公众表演这一番实验，以此挣点
钱。”另外两个人是银器匠菲利普·辛（1703—1789 年）和律师托马斯·霍
普金森（1709—1751 年），后者是秉性聪颖、才华非凡的弗朗西斯·霍普
金森的父亲。这两个人后来都参与了美洲哲学学会的创建工作。很难确认他
们各人在重要的早期实验中的具体作用，这一部分是因为富兰克林在记叙中
很少有自谦而述及他人的言词。但是，在这个贸然凑合的实验小组里，谁也
称不上是“自然科学家”。他们都没有正规的大学学位，用英国的标准衡量，
也谈不上很有学问。
费城的这些业余爱好者们全然不知欧洲自然科学家们的工作情况。菲利
普·辛“发明”了一个简单的电学装置，即一个玻璃球在铁轴上旋转产生摩
擦，摩擦所生的电由铁轴收集，他们便认为他做出了新颖而重要的创造。比
起用手摩擦玻璃管的“疲劳操作”，辛的这个装置看来是个很大的改进。但
类似的装置英国早已使用，在欧洲大陆的电学实验者中也已相当普遍。
富兰克林了解的欧洲早期电学研究的情况，看来全都来自他在伦敦的通
讯朋友彼得·科林森，这当然是很有限的。富兰克林告诉科林森，他和三名
费城合作者正在观察“一些特殊的现象，这些现象我们认为是首次被人察觉
到的”。但是，他无法知道这些所谓新东西到底是真正的发现，还是欧洲科
学家们早已注意到了的现象。富兰克林以后给科林森的一些信件（后来成了
他的电学论著），仍然具有捉摸不定的性质，就好像一位不知道是否已经有
人先于他探察过某一块土地的探险家所写的日志。
如果富兰克林更多地了解欧洲科学家们的电学成就，他可能就没有勇气
提出他那十分大胆的简单设想：电是一种“单质流”，不随它在其中产生的
物质的不同而变化。这就是富兰克林的主要电学发矾依据他所设想的流动方
向，他又把电的两种形式简单地称为“正”电和“负”�