1746年，壹位英國學者在波士頓用玻璃管和萊頓瓶做了壹個電學實驗。富蘭克林饒有興趣地觀看了他的表演，並被新興的電學科學深深吸引。然後富蘭克林開始研究電學。富蘭克林在家裏做了很多實驗，研究了兩種電荷的性質，解釋了電的來源和物質中存在的現象。十八世紀以前，人們不能正確理解閃電是什麽。當時人們普遍認為雷電是神的憤怒。壹些不信上帝的有識之士曾試圖解釋雷電的成因，但都失敗了。雷電是“氣爆”的觀點在學術界比較流行。
在壹次實驗中，富蘭克林的妻子立德不小心碰到了萊頓瓶，電光壹閃，立德被擊中倒地，臉色蒼白，在家躺了壹個星期才康復。雖然這是實驗中的壹個意外，但是思維敏捷的富蘭克林想到了空中的閃電。經過反復思考，他得出結論:閃電也是壹種放電現象，本質上和實驗室裏產生的電是壹樣的。於是，他寫了壹篇題為《論天空中的閃電和我們的電壹樣》的論文，寄給了英國皇家學會。但富蘭克林的偉大構想遭到了很多人的嘲笑，甚至有人嘲諷他是“想把上帝和雷電分開的瘋子”。
富蘭克林決心用事實證明壹切。1752六月的壹天，陰雲密布，電閃雷鳴，壹場暴風雨即將來臨。富蘭克林和他的兒子威廉帶著壹只風箏來到了壹片開闊的地方，風箏上有壹根金屬桿。富蘭克林把風箏舉得高高的，而他的兒子則拿著風箏線飛翔。因為風很大，風箏很快就被放上了天空。瞬間，電閃雷鳴，傾盆大雨。富蘭克林和他的兒子在壹起拉風箏線，父子倆焦急地盼望著。這時，剛好壹道閃電從風箏上方掠過。富蘭克林用手靠近風箏上的線，立刻傳來壹陣恐怖的麻木。他抑制不住內心的激動，大喊:“威廉，我觸電了！”“後來，他把風箏線的電引入了樂購瓶。回國後，富蘭克林用閃電進行了各種電學實驗，證明了天空中的閃電與人工摩擦產生的電具有完全相同的性質。富蘭克林關於天上的電和地上的電是壹回事的假設在他自己的實驗中得到了出色的證實。
風箏實驗的成功使富蘭克林在全世界科學界聞名。皇家學會送給他壹枚金質獎章，並聘請他為皇家學會會員。他的科學著作也被翻譯成多種語言。他的電學研究取得了初步的勝利。然而，在榮譽和勝利面前，富蘭克林並沒有停止對電學的進壹步研究。1753年，俄羅斯著名電工李奇曼為了驗證富蘭克林的實驗，被雷電劈死，是電學實驗的第壹個受害者。血液的價格讓很多人對閃電檢測產生了警惕和恐懼。但是面對死亡的威脅，富蘭克林沒有退縮。經過多次實驗，他做了壹個實用的避雷針。他用絕緣材料將壹根幾米長的鐵棒固定在屋頂上，壹根粗鐵絲緊緊地綁在鐵棒上，壹直通到地面。當閃電擊中房屋時，它沿著金屬桿通過導體直入大地，建築物完好無損。1754年，避雷針開始使用，但有人認為這是不祥之物，違背天意就會帶來幹旱。晚上偷避雷針。但是，科學終將戰勝愚昧。壹陣電閃雷鳴的大風過後，大教堂著火了；有避雷針的高層建築是安全的。事實教育了人們，讓他們相信科學。避雷針傳到了英國、德國、法國，最後傳遍了全世界。
富蘭克林對科學的貢獻不僅在於靜電學，還在於廣泛的研究領域。在數學上，他創造了八魔方和十六魔方，性質特殊，變化復雜，至今仍為學者所稱道。在熱力學方面，他改進了采暖爐，可以節省四分之三的燃料，被稱為“富蘭克林爐”；在光學方面，他為老年人發明了雙焦眼鏡，不僅能看近的東西，還能看遠的東西。他和劍橋大學的哈特爾利用乙醚的蒸發作用獲得零下25度(攝氏度)的低溫，創立了蒸發制冷理論。此外，他還研究了氣象學、地質學、聲學和遠洋航海，並取得了許多成就。
蒼蠅和宇宙飛船
討厭的蒼蠅看似與宏大的航天事業無關，但仿生學卻將它們緊密聯系在壹起。
蒼蠅是臭名昭著的“臭東西”，它們隨處可見，氣味難聞。蒼蠅的嗅覺特別靈敏，能聞到幾千米外的氣味。但是蒼蠅沒有“鼻子”。它是靠什麽來充當嗅覺的？原來，蒼蠅的“鼻子”——嗅覺感受器分布在頭部的壹對觸角上。
每個“鼻子”只有壹個與外界相通的“鼻孔”，裏面含有數百個嗅覺神經細胞。如果氣味進入鼻孔，這些神經會立即將氣味刺激轉化為神經電脈沖，並發送到大腦。大腦可以根據不同氣味的物質產生的不同神經電脈沖來區分不同氣味的物質。因此，蒼蠅的觸角就像壹個靈敏的氣體分析儀。
受此啟發，仿生學根據蒼蠅嗅覺器官的結構和功能，成功模仿出壹種非常奇特的小型氣體分析儀。這臺儀器的探頭不是金屬，而是壹只活蒼蠅。將極細的微電極插入蒼蠅的嗅覺神經，引導的神經電信號經電子電路放大後送至分析儀；分析儀壹發現有氣味物質的信號就能發出警報。這個儀器已經安裝在飛船的駕駛艙裏，用來檢測艙內氣體的成分。
這種小型氣體分析儀還可以測量潛艇和礦井中的有害氣體。這壹原理也可用於改進計算機的輸入裝置和氣相色譜分析儀的結構原理。
從螢火蟲到人工發光
自從人類發明了電燈，生活變得更加方便和豐富。但是電燈只能將壹小部分電能轉化為可見光，其余大部分都以熱能的形式浪費掉了，電燈的熱射線對人的眼睛是有害的。那麽，有沒有只發光不發熱的光源呢？人類又把目光投向了大自然。
在自然界中，許多生物都能發光，如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而這些動物發出的光不會產生熱量，所以也叫“冷光”。
在許多發光的動物中，螢火蟲是其中之壹。螢火蟲大約有65，438+0，500種，它們冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也不壹樣。螢火蟲發出冷光，不僅發光效率高，而且壹般比較柔和，適合人眼，光的強度也比較高。因此，生物發光是人類的理想光源。
科學家發現螢火蟲的發光裝置位於腹部。這種光發射器由三部分組成:發光層、透明層和反射層。發光層有數千個發光細胞，它們都含有熒光素和熒光素酶。在熒光素酶的作用下，熒光素在細胞內水的參與下，與氧化結合發出熒光。螢火蟲的發光本質上是化學能轉化為光能的過程。
早在20世紀40年代，人們就在對螢火蟲的研究基礎上創造了熒光燈，極大地改變了人類的照明來源。近年來，科學家首先從螢火蟲中分離出純凈的熒光素，然後分離出熒光素酶，再通過化學方法人工合成熒光素。由熒光素、熒光素酶、ATP(三磷酸腺苷)和水組成的生物光源，可以在充滿爆炸性氣體的礦井中用作閃光燈。由於這種燈沒有電源，不會產生磁場，所以在生物光源的照射下，可以用來清除磁性地雷。
現在，人們可以通過混合壹些化學物質獲得類似生物光的冷光，用於安全照明。
電魚和伏特電池
自然界很多生物都可以發電，光是魚類就有500多種。人們把這些能放電的魚稱為“電魚”。
各種電魚都有不同的放電技巧。電鰩、電鯰和電鰻的放電能力最強。中型魚雷能產生70伏左右的電壓，而非洲魚雷能產生高達220伏的電壓；非洲電鯰能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓。有壹種南美電鰻能產生高達880伏的電壓，被稱為電擊冠軍。據說它能殺死像馬這樣的大動物。
電魚放電的奧秘在哪裏？經過對電魚的解剖研究，終於發現電魚體內有壹個奇怪的發電器官。這些發電機由許多半透明的盤狀電池組成，稱為電板或電盤。由於電魚的種類不同，發生器的電板形狀、位置、數量也不同。電鰻的發生器呈棱形，位於尾棘兩側的肌肉中；魚雷的發生器形狀像壹個扁腎，排列在身體中線兩側，有200萬個電板。電鯰的發生器起源於某種腺體，位於皮膚和肌肉之間，大約有500萬個電板。單個極板產生的電壓很弱，但是因為極板多，產生的電壓就很大。
電魚的非凡技能引起了人們極大的興趣。19世紀初，意大利物理學家伏特設計了世界上最早的基於電魚發電器官的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電機設計的，所以被稱為“人造電官”電魚的研究也給了人們這樣的啟示:如果能成功模仿電魚的發電器官，那麽就能很好地解決艦船和潛艇的動力問題。
水母迎風的耳朵
"燕子低飛到雨前，蟬兒歌唱，天空在雨中放晴."生物的行為與天氣的變化有關。沿岸的漁民都知道，生活在沿岸的魚和水母分批遊向大海，預示著暴風雨即將來臨。
水母又稱水母，是壹種古老的腔腸動物，早在5億年前就漂浮在海洋中。這種低等動物有預知風暴的本能，每次風暴預警前都會遊到海裏避難。
原來，在藍色的海洋中，空氣與波浪摩擦產生的次聲波(頻率為每秒8-13次)永遠是風暴預警的前奏。這種次聲波人耳是聽不到的，但是小水母非常敏感。仿生學發現水母的耳朵腔內有壹個細柄，柄上有壹個小球，球內有壹個小聽覺石。當暴風雨前的次聲撞擊到水母耳朵裏的聽覺石時，聽覺石刺激球壁上的神經感受器，於是水母聽到了即將到來的暴風雨的隆隆聲。
仿生學模仿水母耳朵的結構和功能，為水母耳朵設計了風暴預測器，準確模擬了水母感受次聲的器官。這種儀器安裝在船的前甲板上，當它接收到風暴的次聲波時，可以使旋轉360°的喇叭自動停止旋轉，它所指的方向就是風暴的方向。指示器上的讀數可以顯示風暴的強度。這種預報員可以提前15小時預報風暴，對航行和漁業安全具有重要意義。