Elektriker och revolutionär

För att hylla Benjamin Franklin på hans 300-årsdag den 17 januari gör vi bäst i att citera vännen, den reformvänlige franske finansministern Jacques Turgot: ”Till mannen som ryckte blixten från skyn och spiran från tyrannerna.”

Turgots ord var inte helt och hållet hans egna. Han lånade dem från den latinske poeten Manilius, som hade skrivit om mänskligt skarpsinne: eripuit fulmen Jovi viresque tonandi, det ryckte blixten från Jupiter och även åskan. Turgots vinkling var träffande. Franklin var sinnebilden för det mänskliga skarpsinnet.

De skarpsinniga visar vägen, men det är inte alltid som de får efterföljare. Sin djärva idé att blixten utan fara kan ledas ner i marken fick Benjamin Franklin från sina experiment med hemgjorda gnistor. Denna tanke uppfattades som en oförskämdhet av många av hans samtida. En verklig likhet mellan småskalig hemgjord elektricitet och naturens rysansvärda exponeringar av ljuset kunde bara inte finnas. Franklins jämförelse ansågs hårdragen och osannolik.

Det fanns ett problem till: förslaget kunde vara hädiskt. Prästerskap i allt från Italien till Sverige bekymrade sig över att det var ogudaktigt att tänka tanken att vrida Guds rättmätiga vrede åt ett annat håll. Franklin viftade bort filosofernas pessimism och prästerskapets invändningar på samma sätt som han lät bli att bry sig om fördömandena från Storbritanniens kung Georg III.

Den elektriska elden

Benjamin Franklin var såväl djärv och optimistisk som skarpsinnig. Med hjälp av ”elektriker”, som accepterade hans idéer, samt franskt kapital och dito legoknektar, som han engagerade för den amerikanska saken, besegrade han både Jupiters blixtar och Georg III:s soldater.

Benjamin Franklins förmåga att göra åskådliga analogier visar sig som tydligast och mest fruktbar när det gäller åskkäppen. Av det faktum att en metallstång i marken kunde dra till sig en gnista från en elektriskt laddad isolerad kropp, slöt han sig till att en stång någon meter ovan ett hustak och förbunden med jorden via en elektrisk ledare, kunde beröva ett passerande åskmoln dess kraft att slå ner i huset. För att analogin skulle fungera var blixtens väsen tvunget att vara vad Franklin kallade ”elektrisk eld”. Detta var lätt att visa i hans elektriska system.

Det grundläggande laboratoriearrangemang som Franklin byggde det elektriska systemet på var enkelt. Tre personer – A, B och C – står på isolatorer. A gnider en glasbit medan B fångar en serie gnistor från A. Båda blir elektriskt laddade, och den gnista de utbyter med varandra är dubbelt så stark som den gnista var och en av dem kan ge C.

Luften en isolator

Franklin antog att alla kroppar i neutralläge äger en viss mängd elektrisk eld som kan flyttas med hjälp av friktion och förvaras hos isolerade föremål. Följaktligen, förklarade han, överför A något av sin naturliga elektriska eld till glaset, som B sedan tar emot. A får då ett underskott och B ett överskott av den elektriska elden. Eller, med de beteckningar som Franklin införde, A har blivit negativt och B positivt laddad.

När det gäller åskmolnen är det avdunstningen som ger friktionen, tänkte sig Franklin. Den elektriska elden samlas i molnen och jorden blir negativ. Här jämförde han med den så kallade Leydenskålen, 1700-talets variant av kondensator. Man behövde bara inse att några hundra meter luft kan isolera moln-jord-kondensatorn på samma sätt som 6 millimeter glas förhindrar urladdning i Leydenskålen. Blixten är ett våldsamt sätt för naturen att återställa jämvikten via luften, som en inre spänning i ett glasskål gör det genom sprickor i glaset.

De elektriker som först slog fast att luften kan spela rollen som isolator i en Leydenskål var Franz Aepinus som då, 1756, var chef för Berlins vetenskapsakademis observatorium, och hans svenske student Johan Carl Wilcke. De klädde två träramar på vardera cirka 17 kvadratmeter med metallfolie, placerade dem 5-10 centimeter från varandra i luften och laddade dem likt en Leydenskål. Till sin stora belåtenhet fick de samma elektriska stöt som de fick från en standardkondensator. Båda blev entusiastiska Franklinanhängare.

Aepinus lade fram en teori om elektricitet och magnetism baserad på krafter mellan partiklar i den elektriska elden som uppförde sig likt dagens elektrostatiska krafter. Wilcke översatte Franklins grundläggande arbete från 1751, Experiments and observations on electricity, till tyska och rättade, i ljuset av sina egna försök, de avsnitt där Franklins optimism hade lett till överdrifter eller felaktigheter.

Teorin om elektriciteten med positiva och negativa laddningar var i sig en analogi till de idéer som Franklin hade utvecklat på ett helt annat område. I Dissertation of liberty and necessity (Avhandling om frihet och nödvändighet) från år 1725 framförde han sina tankar om livet som ett nollsummespel: varje ögonblick av glädje måste balanseras med en lika stor mängd plågor.

Det antagande som förekommer i de båda teorierna – att den elektriska elden i den ena och glädjen (eller plågan) i den andra bevaras – var ett annat kännemärke för Franklins tänkande. Det fanns i botten på hans Modest inquiry into the nature and necessity of paper currency (En anspråkslös undersökning av papperspengars natur och nödvändighet) från år 1729.

Ville trycka pengar

Han föredrog papperspengar inte bara därför att underlätta handeln utan också för att han hoppades få uppdraget att trycka dem. För att övertyga de personer som trodde att sedlar kunde skada ekonomin, introducerade han ett annat nollsummespel.

Pengar skulle bara ges ut i en mängd som motsvarar ett fast värde, till exempel jord eller silvertackor. Detta skulle skapa ett plus och ett minus, och den skuld som papperspengar innebär skulle säkras av panten. Pengarna skulle cirkulera till dess att de löstes in, och då skulle skulden vara ur världen och allt som förut.

Pengar beter sig dock varken som glädje eller som elektricitet. Franklins låsning till sin standardanalogi hindrade honom uppenbarligen från att se kapitalets möjligheter att skapa nytt välstånd.

Ett sista exempel handlar om befolkningslära. Skriften The increase in mankind (Befolkningsökningen) från år 1751 införde ytterligare en bevarandeprincip som Franklin sedan överförde till elektricitetsläran – kapacitetsprincipen. Enligt hans analys kan en viss yta föda ett maximalt antal människor. Överstiger befolkningen denna gräns, måste de övertaliga flytta eller dö. Vid den här tiden trodde man i de amerikanska kolonierna att möjligheterna att expandera väster om Appalacherna var näst intill oändliga. Franklin betraktade de välbefolkade trakterna i öst och de tomma vidderna i väst som analogier till en liten laddad elektrisk ledare och en stor neutral. Öppna västern, det vill säga koppla ihop ledare, och människorna kommer att sprida sig västerut likt den elektriska elden. Men när fler människor samlas liksom också mer laddning, kommer man att nå kapacitetstaket och situationen blir återigen låst.

Kända principer på oväntade sätt

Franklin beräknade att om den amerikanska befolkningen fick växa fritt skulle den dubbleras vart 25:e år. Tar vi USA:s första folkräkning som riktmärke, förutsåg Franklins lag en befolkning på 31 443 712 människor år 1860, det vill säga över hundra år efter det att prognosen gjordes. Folkräkningen gav nämligen antalet 31 443 321, fel på bara 14 personer per miljon. Otroligt!

Om ökningen hade fortsatt med samma fart, skulle det i dag finnas lika många amerikaner som kineser. Franklin förutsåg att tillväxten skulle dämpas när den växande befolkningen fyllde upp landet. Den brittiske nationalekonomen Thomas Malthus, som år 1798 gav ut sin berömda bok om befolkningsutveckling, hade goda skäl att nämna Franklin bland föregångarna till sin ekonomiska filosofi. Ingen av dem förutsåg dock barnbegränsning.

I mer praktiska tillämpningar använde sig Franklin av kända principer på oväntade sätt. Ett bra exempel är de olika slutsatser som han drog av sina idéer om Pennsylvaniaspisen. Denna anordning kombinerade egenskaperna hos den ganska effektiva tyska spisen med charmen hos den öppna engelska.

Franklin byggde på den korrekta principen att varm luft stiger, men man kan ändå tvivla på hur väl idéerna fungerade i praktiken. Fast oavsett detta fick tankarna kring eldstaden Franklins sparsamma sinne att fundera över hur man skulle kunna använda skorstenar när de inte behövdes för att leda bort rök.

Enligt teorin borde det alltid blåsa i skorstenen: kall luft trängde ner på natten och varm steg upp på dagen. Som simkunnig hade han märkt att avdunstningen kyler ner den våta kroppen. Han kunde inte förklara varför, vilket inte hindrade honom från att använda sig av kunskapen. ”Det verkar fungera så att en naken man som står i blåst och med jämna mellanrum blöts ner kan frysa ihjäl en varm sommardag.” Bättre skulle man kunna använda denna kunskap genom att göra om en skorsten till ett kylskåp. För att bevara köttet under sommaren rekommenderade han att linda in det i fuktigt linnetyg, hänga det i en skorsten och se till att hålla tyget fuktigt. Eller, om man föredrar det, utnyttja vinden för att vända draget i skorstenen till att ventilera huset.

Skorstenseffekten antydde lösningar på viktiga meteorologiska fenomen. Varför kommer stormarna i södra USA från nordost? Jo, solen vräker ner över Florida och värmer upp marken, som i sin tur värmer luften, som stiger och ersätts av kyligare luft från norr, precis som draget i skorstenen fungerar. Franklin, som alltid talade sig varm för sin sak, använde skorstenseffekten för att förklara såväl Golfströmmen som orkaner.

Staven och spiran

Under upplysningstiden fanns ett starkt samband mellan åskledaren och progressiva idéer. Den som tidigast och framgångsrikast propagerade för Franklins åskkäpp i Italien för att skydda kyrkorna var Giuseppe Toaldo, fysikprofessor vid universitetet i Padua. Trots protester från invånarna i Siena placerade han en åskkäpp på den magnifika katedralen, som hade träffats åtskilliga gånger tidigare. Blixten slog ner igen år 1777, men genom Toaldos insats led kyrkan inga skador.

Fallet med Charles Dominique de Vissery, som år 1780 försökte sätta upp en åskledare på sitt hus i staden Saint-Omer, närmar sig politiken. Vissery följde noga Toaldos beskrivning av hur man ska gå till väga. Denna italienska auktoritet var dock inte mycket värd för Visserys bekymrade grannar, som övertalade myndigheterna att beordra honom att ta ner den förargelseväckande installationen.

Vissery vände sig till domstol för att skydda sin åskkäpp och sitt hus. Hans advokat vann målet med ett populistiskt argument: domare borde använda sitt förnuft, sina egna erfarenheter av stormar och beakta alla lovord över åskledare. De borde inte gräva ner sig i teorier om vilka inte ens elektronikexperterna var ense. Inte heller borde de låna sig till att stödja tjänstemännen bara för att stötta den lokala myndigheten. Naturvetenskapen, liksom naturrättigheterna, gäller alla. Författaren till detta vinnande argument var Maximilien de Robespierre, som senare skulle personifiera den franska revolutionens terror.

Förvirrande förklaring

Motståndarna till åskledare pekade på två besvärande omständigheter: att de ofta smälte när de träffades och att de elektriker som förespråkade dem hade olika åsikter om hur åskledarna egentligen fungerar. Franklinanhängarna förklarade skadorna med att ledarna var felaktigt monterade. De hade rätt, men det hjälpte oftast föga.

Franklin kunde inte skingra den förvirring som hans första förklaring av blixtskyddet hade orsakat. Fungerar metallstången genom att dra till sig den elektriska elden från ovan eller genom att föra bort elden när byggnaden väl träffades? Franklins huvudanalogi antydde att en spetsig käpp attackerade åskmolnen som annars kanske bara skulle passera. Var inte det, vilket Visserys grannar trodde, något som drog till sig otyg i onödan? Och om avsikten var att avleda ett blixtnedslag som inte kunde undvikas, vore det inte bättre att göra änden trubbigare för att minska den attraherande kraften?

Benjamin Wilson, en av den brittiska aristokratins porträttmålare och även en skicklig elektriker, arbetade tillsammans med Franklin för en kommitté som skulle ge regeringen råd om hur den skulle skydda vapenarsenalen i Purfleet mot blixtnedslag. Wilson föreslog korta trubbiga åskledare. Kommitténs flertal sällade sig dock till Franklin och föreslog höga spetsiga.

Kungen avvisade Franklin

År 1777 träffade blixtnedslag arsenalen i Purfleet. Wilsons aktier steg. Så gjorde också allmänhetens oro. Nu var inte bara kruttunnorna i fara, utan även kungens pudrade hjässa. Spetsiga ledare skyddade ett av de kungliga palatsen. Kung Georg gav Wilson medel att bygga ett ”konstgjort moln”, det vill säga en luftkondensator knappt 50 meter lång med en diameter på 40 centimeter. Den hängdes sedan från taket i ett stort danspalats. Wilson lät tillverka en modell av Purfleetarsenalen försedd med olika åskskydd och placerade den under molnet. Han visade, vilket Franklin inte hade tvivlat på, att långa spetsiga åskledare ledde blixten på större avstånd än de avrundade.

Kungen såg Wilsons experiment och förstod. De är så lättfattliga, lär han ha sagt, att de skulle kunna övertyga äppelförsäljerskan på gatan. Han beordrade att ”den trubbige Wilsons trubbiga stav” skulle ersätta de spetsiga på Buckingham House.

När Franklin fick reda på att hans åskledare bytts ut befann han sig i Paris för att söka stöd för den amerikanska revolutionen. Hans reaktion kanske ledde Turgot till sina ord. Franklin elektrikern och politikern skrev: ”Kungens byte av de spetsiga åskledarna till trubbigare har föga betydelse för mig. Önskade jag mig något i detta skulle det vara att han hade tagit bort dem båda.”