气候变迁背后的故事（廿二）
风暴和洋流
拉瓦锡硕果累累的科学研究只是业余时间的副业。他作为国家包税人的正职工作也红红火火，地位稳步上升。自1775年起，拉瓦锡主管举足轻重的火药研制和生产。他和新婚不久的娇妻玛丽-安妮于1776年初迁入相邻巴士底狱的小兵工厂（Petit Arsenal）共筑爱巢和闻名于世的私人实验室。呕心沥血十余年后，拉瓦锡以《化学基础论》催生现代化学。
那是世界风云激荡的十多年。
1776年3月8日，瓦特改进后带有分离式冷凝器的蒸汽机在英国中部城市伯明翰首度投入商业使用，揭开工业革命序幕。第二天，他在格拉斯哥大学时的好友、伦理学教授亚当·斯密（Adam Smith）在伦敦出版《国富论》1，倡导以“看不见的手”2为主导的自由市场。
瓦特和亚当·斯密同在1764年从格拉斯哥大学辞职。瓦特试图创业，蹉跎十年后前往伯明翰与博尔顿携手大展宏图。亚当·斯密改任家庭教师，借带富家子弟壮游欧洲大陆之机负笈游学。《国富论》是他十年寒窗之厚积薄发，昭示一个崭新经济体制——“资本主义”（capitalism）——的降临。
四个月后，爆炸性新闻越过大西洋而来。英国在北美的十三个殖民地联合发布《独立宣言》3，成立“美利坚合众国”（United States of America）。在哥伦布发现新大陆近三百年后，欧洲学界和大众对边远的域外之地还是所知寥寥。令他们惊诧的是《独立宣言》起草人中有富兰克林（Benjamin Franklin），一位耳熟能详且慈眉善目、德高望重的老年科学家。
富兰克林出生于1706年初的波士顿，属于北美殖民地的移民第二代。他父亲25岁时举家从英国迁来，以用牛油制作蜡烛、肥皂谋生，在两次婚姻中生育十七个子女（其中四位早夭）。排行十五的富兰克林是幼子，从小喜爱读书。父亲希望他长大后成为神职人员，但在孩子十岁、只读了两年书时即让他辍学在家庭作坊里帮忙。那是他几位哥哥长大的必经之路。两年后，富兰克林又被送往一位哥哥的印刷厂当学徒。他总算能与书报为伴，经常将刚印出的书偷拿回屋彻夜阅读。学艺之余，少年富兰克林尝试写作。他戏谑地模仿乡村中年寡妇口吻撰写自白系列，匿名向哥哥创办的报纸投稿。平实又机智诙谐的文笔和内容居然大受编辑和读者欢迎。在哥哥因针砭时政入狱期间，富兰克林还独立承担起报纸的编辑出版责任。嫉妒心重的哥哥没有领情，反与出类拔萃的弟弟矛盾加剧。富兰克林不得已只身出走，远远地躲到宾夕法尼亚殖民地首府费城自谋出路。那里的总督为新来年轻人的才华倾倒，慷慨许诺资助他万里迢迢去伦敦采购最先进器材，创建领先整个新大陆的印刷厂。
1724年底，尚不满十八岁的富兰克林飘洋过海，踏足父亲祖国的大都市。不料总督开出的竟是空头支票。富兰克林在异乡身无分文，只得找当地出版商打工谋生，一年半后才由朋友帮助借得返家路费。那时富兰克林已经成年，学得一手最新印刷技术。他也在启蒙时代的伦敦眼界大开，无比倾羡文人学者在热气腾腾咖啡馆里欢聚一堂高谈阔论的气氛。
虽然未能购得高级设备，二十岁的富兰克林回到费城后自行设计、组装模具，成为新大陆制作印刷字体的第一人。4他召集同样年轻又志趣相投的好友组成以西班牙语“帮派”（Junto）为名的俱乐部，参照伦敦咖啡馆定期讨论经济政策、哲学文学和自然科学等重大课题。勤于阅读思考的富兰克林乐在其中，仿佛象牙塔里的学术领头人。十六年后，小俱乐部在1743年成长为“哲学学会”（Philosophical Society）——蛮荒新大陆的第一个与伦敦王家学会和巴黎法国科学院比拟的学会，即现在的“美国哲学学会”（American Philosophical Society）。
富兰克林的事业也风生水起，很快拥有自己的印刷厂和报纸。凭借非凡的勤奋、机灵以及以多个假名发文推波助澜的狡黠，他在激烈竞争中接连击败早年雇主，在费城和整个北美的出版业独霸一方。借助报纸、“帮派”和哲学学会，富兰克林积极参与公益，兴办或改进城市治安、医院、学院、救火队和火灾保险甚至武装民兵等机构。他的“费城图书馆公司”5为市民提供收费借书服务，大力推动知识在中产阶层的普及。这一创举是今天遍布美利坚的大众图书馆雏形，该公司也仍在持续运作中。
出乎所有人意料，正当如日中天的富兰克林在1748年突然急流勇退，放手将庞大企业交给雇员经营。那年他42岁，华丽转身为二十多年前在伦敦见识过的有钱有闲绅士学者，专注个人兴趣追求。
尽管未受过正规教育，富兰克林对自然现象的好奇心由来已久。当年从伦敦回归时，哈里森解决经度难题的航海钟表还未及实用。富兰克林学会利用途中一次月食发生的时间计算邮轮所在的经度，应用从喜帕恰斯到伽利略、哈雷等天文学家的建议。在“帮派”俱乐部里，富兰克林和小伙伴们在太阳光下的雪地上铺盖不同颜色的布料察看雪的融化速度，实证他们在波义耳和牛顿书里读到的知识：深色物体比浅色更能吸热。富兰克林还设计出取暖效果应该更为优越的新式壁炉，几经努力没能推广。但他对自然科学的钟情丝毫未减。
1743年10月21日6傍晚，富兰克林在费城万事俱备，等候观测八点半的月全食。可惜天公不作美，一场大风暴恰在那时呼啸而至。他只能望天兴叹。那是殖民地每年秋冬季节频繁光临的“东北风暴”（northeaster7），每每席卷东部海岸每个殖民地。几星期后，富兰克林却在波士顿的报纸上读到月全食新闻，大惊之下向家乡一个哥哥查证。哥哥回信告知波士顿那晚也有风暴，所幸是在月全食发生一小时后才到。
“东北风暴”之名来自其肆虐的东北风。波士顿位于费城东北方向，理应是费城的上风口。风暴在波士顿的姗姗来迟让富兰克林猛然醒悟：大风暴运行的方向与其中的风向可以背道而驰。刮着强烈东北风的“东北风暴”自身源头在西南，经由费城才抵达东北的波士顿。这是第一次有人注意到“东北风暴”的实际走向。
也是在那一年，富兰克林接触到让他在欧洲一举成名的自然现象：电。
人们早已知道玻璃、琥珀等物用丝绸或羊毛用力摩擦后能隔着一段距离让人毛发倒竖。吉尔伯特在1600年《论磁与磁体》里认定那是与磁不同的另一种超距作用，以拉丁语“像琥珀”（electricus）命名为“电”（electricity）。《论磁与磁体》是他研究磁的专著，电在其中只占据篇幅不大的一章。
玻璃带的电并不那么“像琥珀”。两块带电的琥珀接近时互相排斥；带电的玻璃与带电的琥珀相遇却互相吸引。当然带电的玻璃也彼此排斥。这与吉尔伯特定义为“南”“北”两极的磁石同性相斥异性相吸很相像。区别在于不同“性”的电分别位于琥珀和玻璃之上，不似每一块磁石南北两极俱全。在布丰之前供职法国皇家花园主持的杜费（Charles François de Cisternay du Fay）认为电可分为两种不同的流体，分别为“来自玻璃”（vitreous）和“来自琥珀”（resinous）。它们都由摩擦产生。同种流体自相排斥，不同的电相吸。
与指南针及让吉尔伯特、哈雷等人着迷的地磁现象相比，电没有太大的实用或研究价值。十八世纪初，以荷兰首都为名的“莱顿瓶”（Leyden jar）问世。它产生比摩擦玻璃或琥珀更为强劲的电，在人体和动物身上的刺激效应成为江湖术士巡回表演的热门噱头。富兰克林在波士顿见到后也购置器件自行实验。他细致地观察到“来自玻璃”和“来自琥珀”两种电也都同时出现。玻璃经丝绸摩擦带上“来自玻璃”的电时，丝绸也有了“来自琥珀”的电。富兰克林于是与杜费相反地指出电是单一流体。摩擦并未“生”电，只促使电从丝绸流往玻璃。“来自玻璃”和“来自琥珀”其实为电的数量过多或过少的表现，可更简明地以“正”（positive）“负”（negative）标识。电以其正负同性相斥异性相吸。而与磁不同，正负电相遇时会反向流动，还原为不带电的“中性”（neutral）——正如代数运算中的正负号。
富兰克林还将摩擦分离正负电的过程称作“起电”（charge）。相反的还原过程为“放电”（discharge）。用作名词时，“起电”也表示多余或减少的“电荷”（charge）数量。他把能够传导电的物体叫做“导体”（conductor），反之为“绝缘体”（insulator）。这一系列接地气的用词是今天众所周知的术语。富兰克林还创意地用导体将多个莱顿瓶连接在一起，半开玩笑地借用军事用语名为“电编队”（electric battery）——为增强战斗力，军队通常组合多门火炮形成步调一致协同作战的“火炮编队”（artillery battery）。这个名称也延用至今，即“电池”。
被富兰克林“编队”的莱顿瓶也确像火炮编队那样威力大增。带正电和带负电的两个电极隔空放电时在其间的空气里制造出耀眼的“电弧”（electric arc），伴随着噼里啪啦的热闹声响。好事的富兰克林屡屡为邻居和俱乐部乃至哲学学会成员表演这一奇景，煞有介事地电弧击杀、烤制火鸡。在众人喝彩喧嚣声中，他意识到眼前的电弧与天空中的闪电别无二致。
电闪雷鸣是日常但也惊心动魄的爆发性气象事件，被凡人敬若雷公电母或宙斯等神明喜怒无常的宣泄。逻辑的希腊哲人视雷电为普通自然现象，作出形形色色的解释。亚里士多德在《气象学》里描述地球上空有分属气和火的壳层，地面上升的干热“呼出物”在高空云层里被排出时发生的巨响为雷，然后又被火点燃而成闪电。由于光比声音跑得快，地面上的人反倒先见闪电再听到雷声。笛卡尔两千年后的《论气象》对闪电和雷的解说也大同小异。
富兰克林事无巨细地罗列出天上闪电与他“电编队”放电有着多达十项的相似之处，包括无规则闪光、噪音、硫磺般异味、足以致动物于死地等等。他推测闪电就是天空中带电的云在放电，并具体地提出验证方法。在致友人的信里，富兰克林豪迈地宣告：“让我们做实验”8，彰显他对科学方法的把握。
天上的闪电遥不可及，只偶尔抵达地面造成人畜伤亡。被闪电击中是极为罕见的不幸，也经常会见诸报端。对新闻具备职业性敏感的富兰克林从中窥见独特的端倪：雷电偏爱大教堂。乌云压顶之际，欧洲的大教堂通常会鸣钟报警，也希冀以高亢的钟声驱魔消灾。可事与愿违，教堂首当其冲遭受雷击、敲钟人因之罹难的横祸屡见不鲜。富兰克林在实验里看到金属导体尖锐的突起处最能吸引放电，判断教堂高高的钟楼尖塔恰为雷电最好的靶子。他提议在教堂尖顶竖立更能吸引电的金属杆，下端直达地面。云层放出的电顺着铁杆向地面运行时，以绝缘体保护的人可手持导线接近金属杆。如若导线和金属杆之间出现电弧式的放电就可证实金属杆截获的闪电无异于“来自”玻璃或琥珀的电。
并且，富兰克林指出这样的金属杆可将闪电的电全部导至地面，有效地防护教堂、建筑、船只等等避免雷击。
费城正在修建大教堂，富兰克林一时还无法做这个实验。他与友人交流的信件在1750年的伦敦报刊发表后立即引起轰动。法国人达利巴尔（Thomas-François Dalibard）在导师布丰的督促和帮助下将信译成法语，得到国王路易十五（Louis XV）的重视。达利巴尔随即受国王之命做实验，在1752年5月10日下午巴黎郊区一场雷雨中大获成功。天上的闪电果然就是人间摩擦可得的电。
短短一个月后，在美洲还没收到好消息的富兰克林不再等待本地教堂的落成。他同儿子一起做出更为惊险的实验。父子俩在雷雨中站在绝缘的台子上高高地放飞风筝，淋湿了的风筝线与金属杆同样导电。雷击之时，栓在线尾的一个金属钥匙与他们手里的导线之间发生强烈的放电。他们也如愿捕捉到了闪电。
万幸富兰克林和儿子安然无恙。9一时间，富兰克林在大西洋两岸声名大噪。哈佛、耶鲁等本土学院和英国的牛津争先授予他荣誉学位。伦敦王家学会将1753年“科普利奖章”（Copley Medal）颁发给富兰克林。该奖在1731年设立，为学会和当时全球最具声望的科学奖。治疗结石的医生和气动化学家黑尔斯、发现地球章动的天文学家布拉德利和以航海钟表解决经度难题的哈里森都已在获奖者之列。富兰克林是第一位非英伦出生的“外国”获奖者，尽管他那时还是一位忠诚的英王臣民。
三年后，富兰克林又被接纳为王家学会会员，因人在远方殖民地享受免除会费的特殊待遇。电为单一流体的理论和闪电即放电的认知被接受为学界共识。高耸的金属“避雷针”（lightning rod）开始在欧美各地普及，俨然人类以科学战胜气象灾害的丰碑。
1757年7月，富兰克林33年后第二次来到伦敦。他年过半百，不复昔日囊中羞涩愣头青，也还同样地怀有宾夕法尼亚交付的使命。这次派遣他的不是总督，而是殖民地的议会。
富兰克林自而立之年起担任宾夕法尼亚议会（Pennsylvania Assembly）秘书（clerk），随后又兼职费城的邮政局长（postmaster）。这些职务为他的公益活动和报纸、出版社商业运作提供极大便利。从商界隐退后，富兰克林在1751年当选为议员直接参政。鉴于他已是殖民地在英国最具知名度者，议会送他到伦敦游说、为殖民地争取权益。
今非昔比的富兰克林在伦敦政界周旋之余热衷参加王家学会的活动，与学会主席班克斯和普里斯特利、卡文迪许等学者交往甚欢。他时常周游伯明翰、格拉斯哥等地，结识布莱克、瓦特、休谟、亚当·斯密等名家。普里斯特利尤其钦佩这位长者，与富兰克林关系密切。在1767年出版的《电的历史和现状》10里，普里斯特利大书特书富兰克林的贡献和他的风筝实验，巩固富兰克林的科学历史地位。
1768年时，一位困惑的英国邮政官员咨询业已任职北美殖民地邮政总监（Postmaster General）的富兰克林：英国和北美之间的邮件来往为什么总比货运慢不止两个星期？富兰克林闻之诧异，但也知道该向谁求教。他的表弟福尔杰（Timothy Folger）是波士顿附近的一个捕鲸船船长，常年在大西洋里踏波逐浪。果然，福尔杰的回信带来现成答案：大西洋里有汹涌的洋流，顺流与逆流行舟不可同日而语。经验丰富的渔船和货轮船长善于择流而行。懵懵懂懂的邮轮船长却经常陷入逆流不自知，还顽固地拒绝福尔杰的指点。
早年的探险家已经知悉洋流的存在。“搭”上顺水推舟的洋流，船只在大海里的航行速度更胜于一路顺风。然而洋流的所在和走向变幻无常，也难以与平常的海面区分。船长们经常身在洋流里不自知，也因此无法知晓实际的航行速度。哈雷在近一个世纪前确认那是以船速估算走过距离和所在经度谬以千里的祸根。虽然洋流对航海比信风更为重要，哈雷也只能画出可由地域和季节预测的全球信风分布图（见《之八：海与风》插图二》，对洋流束手无策。船长们能依赖的只有各自的经验和运气，便有了穿梭大西洋的邮轮和货轮速度之别。
富兰克林惊异地得知比自己年轻26岁的表弟对北美殖民地沿岸的洋流了如指掌。他在福尔杰帮助下绘制出第一幅具体的洋流海图。大西洋西部一条始于南部“墨西哥湾”（Gulf of Mexico11）的洋流尤为显著。它初始紧贴着佛罗里达东岸北上，在沿大陆海岸线向东北方向流动至弗吉尼亚一带时转向为东，横跨大西洋奔向欧洲。从美洲返航的船利用这条洋流大大节省航行时间。从欧洲前往美洲的船则应改行百慕大以南，避开这股强劲的“墨西哥湾流”（Gulf Stream）。
福尔杰的知识也来自谋生经验。他为表哥解释墨西哥湾流中的海水更为清澈、温暖，易于与洋流外的海面区分。洋流“两岸”边缘海域有相当大的温度梯度，是鲸鱼的乐园。猎鲸的渔民故而熟知这条洋流的规模及边界所在。
正如他的避雷针，富兰克林这张实用的海图即刻风靡伦敦和欧洲。
1775年3月，富兰克林最后一次挥别伦敦。自1757年的第二次到来，他常驻英国十六年，其间只有两年时间回美州度过。殖民地独立运动已经箭在弦上，伦敦人人敬重的富兰克林正蜕变为叛乱首领。他于是选择返回故土。在邮轮上，七十高龄的富兰克林和十五岁的孙子一起沿途从海里取水测试温度，亲身核实福尔杰所言：墨西哥湾流内的水温明显比较高。
回到费城，富兰克林旋即参与《独立宣言》的起草和签署。美利坚合众国在1776年7月4日宣告独立后，富兰克林在年底又被派驻巴黎寻求法国支持。再次渡海时，他又一次实地考察、测量墨西哥湾流。
作为“抓住闪电的人”和新大陆自由理念的代表，富兰克林抵达巴黎时受到市民夹道欢迎。他慈祥的神态、朴素的着装、别具一格的皮帽深得人心，被誉为“波士顿的智者”12——尽管他以费城为家乡。1778年4月，富兰克林登门拜访垂垂老矣的伏尔泰。两位耄耋老者的拥抱让在场众人热泪盈眶，象征新旧大陆启蒙思想的合流。伏尔泰在一个月后去世。
自然地。富兰克林也是法国科学院和小兵工厂内实验室的常客，多次观摩拉瓦锡的实验和讲解。《化学基础论》问世后，拉瓦锡特意致信已经圆满完成使命凯旋归国的富兰克林，希望更负盛名前辈能予以肯定并帮助宣传。
经过八年艰苦奋战，美利坚合众国最终在法国协助下赢得独立战争的胜利。富兰克林在巴黎主持谈判和签署和平协议13后于1785年告别巴黎。那是他最后一次越洋旅行。八十岁的富兰克林一如既往地带着35岁的外甥孙14威廉姆斯（Jonathan Williams）测量墨西哥湾流内外的水温。威廉姆斯深受富兰克林的热情感染，也对湾流着了迷。潜心研究十年后，他在舅姥爷创立的美国哲学学会发表《论温度计在航海中的应用》15，通过对大西洋水温的测量更细致地描绘墨西哥湾流。
至此，测度冷暖的温度计不期然地与测方向的指南针、测纬度的六分仪和测经度的钟表并驾齐驱，同为不可或缺的航海仪器。依靠伽利略的“望热镜”，航海家终于得以驾驭滚滚的洋流，将这个特殊的自然现象纳入为人类造福范畴。
1787年夏天，富兰克林作为最年老的代表参与自己新生国家的“制宪会议”16，以特有的睿智、耐心和务实精神引导、说服与会者在众多错综复杂的议题中达成“伟大的妥协”，合作产生一份历史性的建国文献：《合众国宪法》17。当被问及他们设计的是一个什么样的政体时，富兰克林简洁平静地答曰：“一个共和国，如果你能保持它。”18他是在《独立宣言》和《宪法》上都留下签名的六名“国父”19之一。
两年后的1789年4月30日，华盛顿（George Washington）在纽约宣誓就职美国总统，成为人类历史上第一位民选的国家元首。现代的共和国，这个源远流长的概念和启蒙时代的理想，在新大陆横空出世。
区区两个半月后，法国民众冲进巴士底狱，开始了他们的大革命。
富兰克林在1790年去世。作为出版商、公益人士、作家和政治家、外交家，他成就卓著。他也是一名出色的科学家，对气象学的贡献最为突出。不过分别在中年和暮年时发现“东北风暴”和墨西哥湾流的走向后，他没能留意到两者的共同之处。风暴和湾流一个在大气中，一个在海洋里，似乎心有灵犀地走着几乎完全重叠的同一条路径。
（待续）
An Inquiry into the Nature and Causes of the Wealth of Nations
invisible hand
Declaration of Independence
二十世纪初，美国设计公司将一种印刷字体命名为“富兰克林哥特式”（Franklin Gothic），致敬这位本国印刷业先驱。
Library Company of Philadelphia
殖民地那时与英国一致地使用儒略历。按现行的格利高里历是11月2日。
现在通常缩写为 Nor’easter
Let the experiment be made.
鲜为人知地，俄罗斯的罗蒙诺索夫和他在圣彼得堡的同事里希曼（Georg Wilhelm Richmann）那时也在研究大气层里的电。富兰克林风筝实验一年后，里希曼在雷雨中进行相似的实验，不幸遭雷击遇难。
The History and Present State of Electricity
因附近的墨西哥得名。近年美国政府将之改名为“美国湾”（Gulf of America）。
le sage de Boston
《巴黎条约》（Treaty of Paris）
富兰克林同父异母姐姐的外孙。
Memoir on the Use of the Thermometer in Navigation
Constitutional Convention
Constitution of the United States
A republic, if you can keep it.
founding father