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1786年

伽伐尼发现生物电

在电学研究逐步兴起的时候,人们对电既充满敬畏而又感到好奇。富兰克林的风筝实验告诉大家天上的电(闪电)和地上的电(静电)其实本质上是一样的,这让人们对电的神秘力量充满了无限的遐想。

伽伐尼Ⓦ

有本著名科幻小说叫做《科学怪人》,讲述的就是一位奇思妙想的科学家用尸体拼凑出一个奇丑无比的巨人,并借助雷电的神力将其变成活生生的人。这个叫做弗兰肯斯坦的巨人为寻求自己的感情而误杀了许多人包括那位科学家,最终引起公愤而遭到猎杀,结局注定是个悲剧。如今我们知道,人类是不可能承受闪电那么大的瞬间电流的,只能被电死或者烤焦。但有趣的是,人类对电流的研究正是从生物开始。

1786年的某一天,意大利医学家和动物学家伽伐尼和往常一样,在实验室开始解剖一只青蛙。一只被剥了皮的青蛙安静地躺在解剖台上,伽伐尼拿起亮晶晶的手术刀准备一刀下去来个漂亮的“庖丁解蛙”,没想到当金属刀片碰到青蛙腿的瞬间,蛙腿神奇地抽搐了几下,同时还噼里啪啦放了几个电火花!伽伐尼当然不会相信所谓“借尸还魂”的谬论,经过反复的实验验证,他认为痉挛的起因是动物的身体本来就带电,也就是所谓的“生物电”。伽伐尼的意外发现引起了科学界的极大反响,从此掀开了又一波的电学研究热潮。几百年后的今天,人们对生物电已经有了更为清楚的认识。生物神经传递信息其实主要就是通过生物电,而无时无刻不在跳动的心脏和活跃的大脑中都存在各种形式的电波,对应各种不同的生物活动。伽伐尼的发现,实际上是金属刀片将静电引到了青蛙腿上,产生的电流刺激腿部神经然后引发了肌肉痉挛。

《科学怪人》封面Ⓦ

意大利的另一位物理学家伏打及时注意到了伽伐尼的实验,作为一名物理学家,伏打没有盲从地接受伽伐尼的解释。伏打隐隐感觉到,让青蛙腿抽搐的确实是来自于电的效果,但电应该不是青蛙与生俱来的(否则它早就把自己电死了),而是外在的金属接触造成的。为此,伏打自己做了一系列的实验,他发现要产生电其实不难,只要将一块金属和另一块金属贴在一起就可以了,而金属和液体(电解质)之间接触就没有电。他还给金属的“发电能力”排了个序:锌、铅、锡、铁、铜、银、金。只需要将前者和后者排在一起,就会产生电流,其中锌和金的结合最为强大。1800年,伏打用锌片与铜片夹与盐水浸湿的纸片叠成一个高高的电堆,通过导线连接出来,他得到了很强的持续电流。人类历史上第一个电池就这样诞生了,后人称之为伏打电堆。

令死蛙腿部收缩的伽伐尼实验Ⓦ

伽伐尼像Ⓞ

伏打电堆的发明,让电学研究不再需要像富兰克林那样冒着生命危险去“捕捉”雷电,或者像吉伯等人那样需要随时摩擦起电,科学家只需要将一堆金属片摞在一起就得到了持续的电源,电学的研究门槛一下子降低了许多。伏打电堆的输出电压并不是特别稳定,后人经过不断改进得到了稳定的恒压电源,这导致了欧姆定律等一系列电学基本定律的发现,而电堆的概念和原理一直沿用到现在的电池当中,默默地为人类生活服务。

伏打出身于一个富庶的天主教家庭,从小就过着悠闲舒适的生活,他喜欢诗歌,也同样喜欢自然科学。年轻时的伏打就喜欢做一些科学实验,并经常和当时知名的科学家写信交流思想,他还拜访过许多名人,如伏尔泰、拉普拉斯和拉瓦锡等人。伏打发明电堆之后,曾受邀请到拿破仑面前表演神奇的电堆,拿破仑对其产生了浓厚的兴趣,大大褒奖了这位年轻科学家。伏打年老琢磨要退休时,拿破仑极力挽留。这位法兰西皇帝为了说服伏打继续在工作岗位上发挥余热,赏赐了他伯爵称号和大笔的金钱。不过,伏打作为科学家并没有卷入拿破仑的政治纷争,反而是对政治的漠然态度让伏打在科学上做出了其他许多重要贡献。告老还乡后的伏打选择了乡下隐居,独自一人仙然离世。为纪念伏打在电学上的成就,人们将电动势(电压)的单位取名为伏打,符号为V。

伏打电堆Ⓞ

伏打Ⓦ

伏打于1801年在巴黎向拿破仑展示伏打电堆Ⓦ jlF8MiR3gziohDa3wW79HWCi57//fPgIaX4arD3EZqVPyKCskl336e8KjgOyeiNq

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