雷電，是自然界所進行的大規(guī)模的放電現(xiàn)象。關(guān)于它的成因，今天并不難理解。兩片帶有異種電荷的云層，相互接近的時候，由于存在極大的電勢差，致使空氣電離，進行放電。極大量的電荷在極短時間內(nèi)，發(fā)生中和，所以發(fā)出光和聲來。那光就是閃電，聲音就是雷鳴。如果云層接近地面，使地面感應(yīng)帶上異種電荷，當(dāng)云層和地面之間的電勢差達到定的程度，發(fā)生放電，就是落雷。由于短時間內(nèi)釋放能量很大，因而造成人畜死亡，房子倒塌。

一、我國古人對雷電的觀察

人類一開始就要遇到雷電現(xiàn)象，那震耳欲聾的轟鳴和倏忽耀眼的閃光，是多么令人驚心動魄，畏懼的心理自然而生。所以古時候在無法解釋的情況下，就想象出雷公電母的臆說來，甚至作為圖騰崇拜。這種情況也決定了人類對雷電的注意和研究，必然開始得很早。

在我國，遠(yuǎn)在四千多年前的殷代甲骨文字中就已有了“雷”字。至于“電”字在西周的青銅器上也出現(xiàn)了。當(dāng)然，這個“電”字并不是今天所理解的“電”的意義，而是專門指閃電而言。

我國古代對于雷電現(xiàn)象的觀察和記載十分重視。不過，這里也有兩種截然不同的態(tài)度:一種是把雷電當(dāng)作上天的發(fā)怒，對人們的示警，因此就抱著誠惶誠恐的心理。

儒家的經(jīng)典《論語》，要求人們遇到打雷閃電的時候，要肅立起敬，即使在夜間睡覺的時候，也必須起床，穿戴好衣冠，正襟危坐，表示虔誠的敬意。所以他們雖然對打一聲雷，閃一下電，都加以記載，但都沒有什么科學(xué)的價值。

另外一種態(tài)度，是把雷電作為一種自然現(xiàn)象加以觀察，用科學(xué)的態(tài)度加以記載。《南齊書?五行志》記載，公元490年，會稽山陰恒山保林寺為雷所擊，“電火燒塔下佛面，而窗戶不異也”。這是個事實的記錄。落雷時，地面和云層之間放電，佛面上必定刷有金粉，是一層導(dǎo)體，正是強大電流的通路，所以大量發(fā)熱以致被熔化。窗木是絕緣體，或者不在電流的通路上，所以保持完好。

宋代科學(xué)家沈括對類似的現(xiàn)象記載得更加具體詳細(xì)。他寫道:“內(nèi)侍李舜舉家，曾經(jīng)遭到大雷擊，在他家正堂西邊的房間里，雷火自窗戶出來，亮晃晃地竄上屋檐。人們以為正堂已經(jīng)著火焚燒，都出去躲避。雷停止后，房屋還是原樣，只是墻壁和窗紙都變黑了，室里有一個木架，里面放著各種器皿，其中有鑲銀的漆器，上面的銀全部熔化流在地上，而漆器都沒有被燒焦。有一把寶刀，鋼質(zhì)十分堅硬，就在鞘中熔為鋼水，而刀鞘依然完整?！?/strong>

這段記載是十分翔實的。在落雷時，強大的電流只能在截面積不很大的通道通過，空氣電離發(fā)出耀眼的光亮，并發(fā)生巨大的熱量引起高溫，傳到墻壁和窗紙上，故被焦灼而變?yōu)楹谏?。木架恰好在通道上，電流?jīng)過金屬的刀和漆器上的銀，遂使它溫度急劇升高，立即熔化。刀鞘和漆器等絕緣體，不通電流，只受到傳來的熱量，但因時間極為短暫，因而仍能保持原狀。后來又有人見到類似的情況。

宋代莊綽在《雞肋篇》里講到，他在南雄任職時曾看到當(dāng)?shù)氐母；鬯卤焕讚糁?，其中一尊騎著獅子的佛象也破裂了，那上面所涂的金粉都熔化掉，其他色彩卻依然如故。這和上面沈括見到的“雷火熔寶劍而鞘不焚”是同一原因。所以莊綽也說，他見到的情況“與沈所書，差相符也”。

上面提到的這三條記載，其意義不但在于如實描述了雷擊的景狀及其后果，并且已經(jīng)隱隱約約地看出了不同物質(zhì)在導(dǎo)電方面有不同的效果。后來，明末的方以智根據(jù)這些記載得出結(jié)論:“雷火所及，金石銷熔，而漆器不壞?！?/strong>這初步已經(jīng)有了一點關(guān)于導(dǎo)體和絕緣體的概括性。至于嚴(yán)格的導(dǎo)體和絕緣體的區(qū)分，在古代是無法明確的。

二、我國古人對雷電的解釋

觀察只能認(rèn)識事物的表象，理論的解釋才能探討事物的本質(zhì)。古代既然對雷電做了那么多觀察和記錄，必然對討論它的成因提供了基礎(chǔ)。

我國對雷電成因的探討，從周代就開始了。那時的理論武器，主要是物質(zhì)元氣說基礎(chǔ)上的陰陽學(xué)說。先秦以至漢以后的許多古書上都有這方面的記載。大概說來，都是認(rèn)為雷電是陰陽兩種元氣相互作用而產(chǎn)生的。

如漢初的《淮南子》上說，“陰陽相薄為雷，激揚為電”。意思是，陰陽二氣彼此相擊產(chǎn)生雷，相互滲透則產(chǎn)生電。這些說法雖然包含有辯證法的因素，但總顯得過份粗淺籠統(tǒng)，不夠具體。

東漢科學(xué)家王充，對雷電作了研究，專門寫了一篇叫做《雷虛篇》(見《論衡》)的論文，竭力駁斥當(dāng)時流行的“雷為天怒”的無稽之談。王充在文章中明確指出，雷與電不過是“一聲一氣”而已。

那什么是“氣”呢？聲音又是從何而來呢？

王充舉出五條證據(jù)說明雷電在本質(zhì)上就是一團火，所謂“雷，火也”，也就是“太陽之激氣”。王充描寫夏天陰陽二氣的作用說，那時陽氣占支配地位，陰氣同它相爭，結(jié)果便發(fā)生碰撞、摩擦、爆炸和激射，因此就形成雷電。

王充還用水澆火的過程來形象地說明雷電。他指出:在冶煉用的熊熊爐火之中，突然澆進一斗水，就會發(fā)生爆炸和轟鳴；天地可以看成是一個大熔爐，陽氣就是火，云和雨是大量的水，水火相互作用引起了轟鳴，就是雷，被這種爆炸擊中的人無疑要受傷害。這一段說明，把陰陽作用發(fā)揮得很具體，對雷電成因的解釋是很有獨到之處的。

唐代，人們對雷與電的關(guān)系作進一步的說明，孔穎達在《左傳》“疏”里，說“電是雷光”。后來，有人還說，“雷電者，陽氣也，有聲名日雷，無聲名日電”。在這一點上講得最分明的是宋代的陸佃，他在《埤雅》一書中說，“電，陰陽激耀，與雷同氣發(fā)而為光者也”。并且說陰陽相激，“其光為電，其聲為雷”。他還用鐵與石相擊所產(chǎn)生的火星與聲響去比喻電和雷。

宋代周密的《齊東野語》一書，說得更加形象，他認(rèn)為陰氣凝聚，陽氣被包固在里面，一下子爆炸起來，結(jié)果就“光發(fā)而聲隨之”。對于雷電威力的巨大，朱熹有個解釋，他說雷電是“陰陽之氣，閉結(jié)之極，忽然迸散出”。這里著重于閉結(jié)之“極”與進散的“忽然”。

從今天的眼光看，就是說極大的能量在極短時間內(nèi)的爆發(fā)，是值得注意的。明代的劉基有一段話，對雷電解釋得最全面、生動。他說:

“雷者，天氣之郁而激而發(fā)也，陽氣團于陰，必迫，迫極而進，進而聲為雷，光為電。猶火之出炮也，而物之當(dāng)之者，柔為穿，剛必碎，非天之主以此物激人，而人之死者適逢之也?！?/p>

他對雷電成因的解釋，基本上繼承前人的說法，可是他用炮彈出膛來比喻是很形象的；指出了人之被擊斃，乃是“適逢之”，并非什么天意的懲罰，是一種科學(xué)的態(tài)度。

應(yīng)當(dāng)指出，這些解釋之中的陰陽，并不是正負(fù)電荷。在古代也根本不可能發(fā)生現(xiàn)代科學(xué)中的電概念。所有這些解釋，也只能使我們看到陰陽理論的一些科學(xué)因素及其生命力而已。

三、我國古代的避雷設(shè)施

雷電既然能夠造成災(zāi)害，迷信者除了驚恐畏懼之外，就顯得無能為力、無所作為了；具有科學(xué)頭腦的人們卻要設(shè)法對付它。在今天，避雷針已是眾所周知的有效的預(yù)防設(shè)施。

根據(jù)落雷的成因可以知道，地面上特別高聳突出的物體是比較容易受到雷擊的。所以，在高層建筑物或煙囪的最頂處裝上ー個金屬的尖端，以粗導(dǎo)線引到地下，和大地相聯(lián)結(jié)，就構(gòu)成了避雷針。它所根據(jù)的原理是尖端放電。就是說，一個帶電體，電荷總是密集在尖端，因此也比較容易逸出。當(dāng)帶電云層逐漸接近地面，因靜電感應(yīng)作用，地面就出現(xiàn)異種電荷，它將主要集中在屋頂?shù)哪莻€金屬尖端上，并由此向空間逐漸逸出，跟云層中的電荷中和。這就避免了電荷的大量積集，引起突然性的集中放電，從而減少發(fā)生雷擊的可能性。

同時，由于金屬尖端有粗導(dǎo)線和大地相通，當(dāng)雷擊發(fā)生時，強大的電流就從避雷針的接地粗導(dǎo)線中流過，從而避免了建筑物受到雷擊電流的破壞。

我國古代對尖端放電，當(dāng)然是無法了解的，但對大氣中存在的尖端放電現(xiàn)象卻有所發(fā)現(xiàn)和注意?！稘h書》上就有“矛端生火”的記載。矛是一種兵器，大約有三、五米長，鋒刃就是一個金屬尖端，當(dāng)露天豎立著，上空有帶電云層時，可能發(fā)生放電而產(chǎn)生微弱的亮光。

晉代的《搜神記》里記載，公元304年，成都王發(fā)動叛亂，陳兵鄴城，據(jù)說夜間可以看見“戟鋒皆有火光，遙望如懸燭?！?/strong>實際上說的就是尖端放電現(xiàn)象。至于說“遙望如懸燭”，那可能是夸張之筆。

關(guān)于我國古代的避雷措施，三國和南北朝時代的書上，已經(jīng)出現(xiàn)“避雷室”的名字。但是這個屋子的結(jié)構(gòu)和避雷原理都無從考證了，這是很可惜的事。

法國旅行家卡勃里歐別?戴馬甘蘭游歷中國之后，于1688年寫了一部叫做《中國新事》的書，那上面記載說:“當(dāng)時中國屋宇的屋脊兩頭，都有一個仰起的龍頭，龍口吐出曲折的金屬舌頭，伸上天空，舌根連接著一根很細(xì)的鐵絲，直通地下。這種奇妙的裝置，在發(fā)生雷電的時刻就大顯神通，若雷電擊中了屋宇，電流就會從龍舌沿線下行地底，起不了絲毫破壞作用。”看來，這龍頭既是種裝飾，另一方面也是一種避雷裝置。

在這里，建筑藝術(shù)和避雷措施結(jié)合得很巧妙。這一類避雷裝置在我國起源于什么時候呢？

據(jù)唐代王睿的《炙轂子》上記載，漢代的古建筑柏梁殿遭火災(zāi)，因此，有個搞巫術(shù)的人提出建議，把瓦做成魚尾形狀(叫做“鴟尾”或“蚩吻”)，放在屋頂上就可以防止雷電引起的天火?？磥磉@就是《中國新事》上所說的“仰起的龍頭”之類的東西了。

古書上還記載說，有人看見房屋頂上瓦質(zhì)獸頭的口中竟有二三尺長的火光。大概就是放電現(xiàn)象。這樣看來，我國至遲從唐代開始，有的屋頂上所設(shè)置的動物形狀的瓦飾，實際上兼作避雷之用。在古建筑里還發(fā)現(xiàn)一些值得注意的部分，譬如塔的尖頂常常被涂上一層有色金屬膜。成了導(dǎo)體，那直達地下的塔心柱所采用的木料往往是容易導(dǎo)電的，塔心柱的下端又有貯藏金屬等的“龍窟”。這樣實際上就構(gòu)成了避雷裝置。

?無怪明代就有記載說，嘉興的東塔頂上夜間“放金色、若流星四散”。許多高大的殿宇，有所謂“雷公柱”等等的設(shè)置，也屬于避雷措施。這些完全是古代建筑師們長期實踐經(jīng)驗的積累這樣說來，我國古代雖然不可能在避雷針的原理方面有所發(fā)現(xiàn)，但在實踐上，早在一千多年前就已應(yīng)用了?，F(xiàn)在，人們一說起避雷針，就想到十八世紀(jì)的美國科學(xué)家富蘭克林，可是我們祖先的貢獻也是不能抹煞的。