早在年輕的時候，對自然的好奇心以及啟蒙運動時期特有的氛圍促使富蘭克林對科學產生了濃厚的興趣。從英國乘船到北美殖民地途中，富蘭克林就研究了海豚的習性。在費城時期，他藉著各種機會和當地學者討論各種科學問題，對氣象學、地球磁場、灣流等都有所研究。

十八世紀四十年代是富蘭克林對科學最為投入的時期。富蘭克林沒有接受過正規的學術培訓，也缺乏數學基礎，這些限制讓他沒有在理論科學領域成為大師。即便如此，富蘭克林對電的研究，依舊使得他在科學發展史上享有崇高的地位。

1。科學與生活：火爐、風暴、導尿管

富蘭克林對科學的渴望更多出於好奇心，而非金錢因素，他從沒有為自己的那些著名發明申請過專利，也樂於和別人分享自己的發現。富蘭克林認為科學成果應該向實用性轉換。富蘭克林對深色布料比淺色布料更容易吸熱的研究就是很好的例子。18世紀30年代，富蘭克林與好友一起把不同顏色的布片放在雪上，然後根據雪融化程度來確定哪種顏色吸熱更多。富蘭克林這樣描述他的實驗：“在炎熱、陽光充足的天氣裡，不適合穿深色的衣服”，並且總結道“如果不能致用，科學有什麼意義呢？”

將科學與實用性結合的另一個例子就是富蘭克林在18世紀40年代發明的火爐。這種火爐以木材為原料，安裝在壁櫥裡，能最大限度提升熱效率，同時也能減少煙霧和氣流的排放。隨後富蘭克林給這種爐子取名字，叫做“賓夕法尼亞火爐”，每個售價5英鎊，富蘭克林也因此還小賺一筆。富蘭克林還將醫學和科學結合在一起，當時，富蘭克林的哥哥身患重病，寫信給富蘭克林表示自己想要一根更靈活的管子幫助排尿。富蘭克林馬上就拿出了方案，他在費城找到銀匠，親自監督，製造了北美殖民地上第一根醫用導尿管。

富蘭克林甚至還對風暴感興趣。1743年10月21日晚上，富蘭克林本打算觀察他之前推算將在晚上8點半出現的月食，突然，一場大風暴襲擊了費城，天空中佈滿黑壓壓的雲層。富蘭克林隨後研究歷年風暴從上到下，到達海岸的時間，得出一個重要的結論：儘管風是從東北向西南吹來的，但是風暴卻是由西南向東北方向運動，很有可能是因為南部空氣受熱上升產生低氣壓，將東北方向的風吸收過來。這個著名的發現被稱為“東海岸大風暴”，100多年後，由學者說，富蘭克林的發現打開了天氣預報這門科學的大門。

這段時間，富蘭克林對彗星、血液迴圈、排汗、慣性、地球自轉等問題都發表了看法。1743年的一場客廳魔術秀引發富蘭克林對一種科學的濃厚興趣，也奠定了富蘭克林在自然科學領域的巔峰地位。

2。歷史性突破：電

1743年，富蘭克林訪問波士頓時，偶然觀賞了一場電學實驗表演。表演者把一個小男孩用絲帶吊在天花板上，用一根玻璃管摩擦絲綢產生靜電，然後再從男孩腳的地方引出了電火花。富蘭克林在自傳中寫道：“這個內容對我來說非常新鮮，讓我又驚又喜。”17世紀時，伽利略和牛頓已經對重力有很深的研究了，但是對於電還知之甚少，富蘭克林對此充滿了興趣。

富蘭克林最初的實驗是收集電流，並對它的性質展開研究。他先讓朋友透過摩擦玻璃管在自己身上產生靜電，然後相互觸碰，看看是否會產生電火花。透過實驗，富蘭克林發現“電並非是摩擦產生的，而是透過摩擦被收集起來的”。換句話說，電流可以匯入一個人的身體，再從另一個人身上匯出，這兩個人相互接觸就會產生迴流。為了解釋自己的理論，富蘭克林還發明瞭很多新名詞，比如負電、正電、中性、電池、導體等等。這些詞也成了為日後電學研究的基本概念。

當時，人們一直以為有兩種性質的電，分別是琥珀電和玻璃電，兩種電可以獨立存在。但是富蘭克林卻發現，產生正電的同時必然產生負電，這就是電荷守恆定律。哈佛大學教授科恩曾指出：“富蘭克林的電荷守恆定律對於物理學的意義和牛頓的動量守恆定律一樣重要。”

另外，富蘭克林還發現了電流的另一個屬性：電容易被尖狀物所吸引。富蘭克林給一個鐵球充上電，然後用軟木塞接近它，在電流的作用下，軟木塞被推回去了。隨後，富蘭克林把軟木塞換成尖尖的金屬，發現當金屬尖靠近鐵球時，就會產生電火花。而鈍頭的金屬就不容易產生這個現象，如果換成絕緣體，就根本不會產生電火花。

接下來，富蘭克林用一種叫萊頓瓶的電容器捕捉和儲存電流。富蘭克林透過實驗發現，能儲存電的是玻璃本身，因此，他把一排玻璃盤接起來，每個盤子的兩側都包上了金屬，給它們充上電，然後用導線連起來，同時給這個新裝置取名“電池”。富蘭克林對電的研究，讓他產生了一個稀奇古怪的想法，隨後，他發明了一個充電的金屬蜘蛛，一旦充上電就能像真的蜘蛛一樣爬來爬去。儘管自己發現有著劃時代的意義，除了自己被電暈幾次，富蘭克林當時還不能把這些發現運用到實際中，為此，他也很苦惱。再加上隨著夏天的來臨，天氣變得越來越潮溼，不再適合做實驗，富蘭克林決定到了秋天再繼續研究。

3。從蒼天處取得閃電

幾個世紀以來，人們一直把威力無窮的閃電當作上帝意志的表達，所以，當風暴來臨時，教堂的鐘聲就會響起，用來驅逐閃電。但是，即使是最虔誠的信徒也會發現，教堂的鐘聲根本沒用，僅僅在18世紀中期的35年裡，德國就有386座教堂被雷擊，100多名敲鐘人喪命。當鐘聲響起時，閃電似乎更願意擊中教堂尖頂。這個發現和富蘭克林關於尖端放電的發現何其相似，富蘭克林推測，雲朵裡的水蒸氣是帶電的，然後正電、負電分離。帶電的雲朵經過時，大樹、高塔、教堂的尖頂都會吸引電流，雲就這樣把自己的電釋放出來了。

為了驗證自己的猜想，富蘭克林決定做實驗，向蒼天取閃電！

在親自做實驗之前，富蘭克林已經透過給友人的信件講述了自己的實驗設想，最核心的思路就是用一根長金屬桿從雲中引出閃電，就像他在實驗室裡用針從鐵球中引出電火花一樣。在另一封信中，富蘭克林說如果在高層建築上安裝避雷針，就能更很好的保護建築免受雷擊。富蘭克林的信很快就在歐洲流傳開來，法國國王甚至要求法國皇家學會嘗試富蘭克林捕捉閃電的實驗。在巴黎北郊，科學家搭建了一個小亭子，立起一根40英尺高的鐵桿，當暴雨來臨時，一名士兵成功地捕捉到閃電。當時，富蘭克林已經成了歐洲的風雲人物。法國國王鄭重要求法國科學家對費城富蘭克林先生在電學方面的發現以及成功用避雷針保護民眾的成就表達由衷的讚美。

當時郵件運輸很慢，法國實驗成功的訊息還沒有傳到北美殖民地。富蘭克林原本計劃等費城基督教教堂完工，就可以利用教堂尖頂完成實驗。可是工期一拖再拖，漸漸失去耐心的富蘭克林突然想起用風箏再做實驗。

他找來自己兒子的風箏，在風箏的頂部放置一根尖銳的導線，而風箏線底部則拴了一把鑰匙，這樣當導線接近閃電時，就可以產生火花了。天空中一朵朵雲飄過，沒有絲毫反應。就在富蘭克林感到絕望的時候，他發現麻繩上的一些麻絲豎了起來，他立刻用手指伸向鑰匙，成功地捕捉到電火花。富蘭克林隨後收集了一些閃電儲存在萊頓瓶中，發現閃電和實驗室中產生的電性質是一樣的，因此它們完全一樣！後來富蘭克林成功說服費城的居民在高層建築上安裝兩個避雷針，這也是最早的避雷針應用案例。

富蘭克林發現了尖端放電等現象，但是對背後的科學規律沒有做進一步的探索，這和他實用主義的科學態度密切相關。他的科學研究重點在於發現事實，學以致用，而不是抽象的理論，因此他沒有成為像牛頓那樣的理論大家。

不過，我們並不能就此抹殺掉富蘭克林那些科學發現的偉大意義，就如一位科學家曾經描述的：“他來的時候，電還是一個謎，他離開的時候，卻將其變成了一門科學！”