最初,伽伐尼的手稿使伏特很高兴。虽然这位电学家本应该因为对生理学家的偏见而心生不快,但当他自己重复伽伐尼的实验时,他为此心悦诚服。那年春天,他兴奋地说道:“我已经改变了(对动物电的)想法,从怀疑变成了狂热。”他立即写了一篇论文回应伽伐尼的手稿,并在1792年春天将其引介为“在物理学和医学科学历史上足以称得上划时代的伟大而辉煌的发现之一”。在论文的结尾处,伏特写道,伽伐尼拥有“这个伟大而惊人的发现的所有功绩和灵感来源”。
但这种热烈的赞许之情并未持续多久。在他第一篇文章发表后仅仅14天,他的热情就大大消退了。
他随意地提出了蛙腿收缩的另一种解释——他说是伽伐尼使用的金属产生了电荷——并指责伽伐尼对电学的一些基本定律一无所知。伏特已经了解材料如何在无须接触的情况下对远处的电源做出反应。他开始觉得,如果伽伐尼知道这个定律,他也许就会正确地确认挂钩的材料才是青蛙收缩的原因,而不是青蛙体内的电。
伏特不是唯一一个态度由热转冷的人。意大利医生欧塞比奥·瓦利曾访问法国科学院,在那里演示伽伐尼的实验。
瓦利是最早发表关于动物电的支持论文的人之一,他在论文中写道,伽伐尼的发现让他“几个晚上都兴奋得睡不着”。在目睹了这些演示之后,法国科学院启动了一系列的重复实验,这是他们惯常的将有希望或有争议的研究付诸实践的方法。
它任命几位知名的科学权威人士加入委员会,其中包括法国物理学家库仑,他后来描述了静电力的引力和斥力,他的名字现在被用作国际单位制中的电荷单位。然而,该委员会翘首以盼的研究成果从未实现。科学史学家克里斯蒂娜·布隆德尔指出,伽伐尼为他的实验提供的“理论解释存在不确定性”:这其实是暗示委员会怀疑伽伐尼只是把旧迷信粉饰成了新科学。
无论具体情况如何,报告胎死腹中,法国科学院也没有做出任何表态。
伏特没有持这样的保留态度。伏特做了更多的重复实验,并开始怀疑伽伐尼严重误解了他自己的实验结果。问题在于:当伏特做实验时,青蛙的肌肉并不总是收缩。有时会,有时不会,伏特认为他发现了一种规律。当他用一根由两种不同金属(例如锡和银)制成的导线连接青蛙的各部位时,青蛙腿一定会抽搐。但如果只用一种金属制成的导线呢?青蛙腿既有可能抽搐,也有可能一动不动。这种规律让伏特怀疑,也许伽伐尼看待这个实验的视角反了——电流不是来自青蛙体内某种固有的生物电,而是一直从外部进入青蛙体内。也许是导线中的金属产生了电。
有一件事仍然让伏特备感痛苦:他的电学成果为他赢得了教授职位,但没有赢得理论上的赞誉。因此他继续致力于建立一种普遍的电学理论,以巩固他作为一位杰出理论家的声誉——他认为自己已经在伽伐尼误解的结果中找到了答案。伽伐尼的论文出版6个月后,伏特发表了另一种关于青蛙腿收缩的解释。文中他先声夺人地驳斥了伽伐尼的观点,他写道:“将动物精气等同于流经神经的电流体,是一种‘似是而非’的解释,但在面对相反的实验结果时,这种解释将不得不被放弃。”
在他看来,收缩的青蛙腿实际上展示了插入青蛙体内的金属线中“金属差异性”的力量。毕竟,如果青蛙腿抽搐的原因仅仅是动物电的不平衡,那么连接青蛙四肢的导线的构成应该对结果没有影响。但正如伏特自己的实验所表明的那样,这一点确实有重大影响。他写道,要想保证抽搐,你需要一根由“两种不同种类或在硬度、光滑度、光泽等方面存在差异的金属”制成的金属线。
伏特假设,任何两种不同金属之间的接触都能自动产生电。他说道,金属“不应再被视为单纯的导体,而应被视为真正的起电机,因为仅仅通过它们的接触,就能产生电能”。
随着他对自己的解释越发有信心,他的语言也变得愈加咄咄逼人。他在一篇论文中写道:“我们没有理由认为这里有一种自然的有机电在起作用。”在同一年年底发表的一封公开信中,他抛出了一个挑衅问题:“如果事情就是这样,那么伽伐尼所说的动物电还剩下什么依据呢?整座理论大厦都有倾塌的危险。”
许多尚在犹豫的科学家被伏特这些有力的宣言动摇,伽伐尼的青蛙现在正被架在火上烤。作为回应,伽伐尼做了一个新的实验。而伏特也用自己的一个实验进行了反击。就这样你来我往:实验和反实验,每一个实验都是为了确凿地证明另一个是错的。尽管如此,二人(在很大程度上)仍然保持着绅士风度:直到1797年,当他们对青蛙实验的解释分歧变得无法克服时,伽伐尼仍然强调伏特的“博学”和“睿智”,伏特也称伽伐尼的实验“非常出色”。
他们同时代的人却顾不得这种风度了,他们早已分裂成了敌对的派别,进行着一场代理人战争。医生乔瓦奇诺·卡拉多里认为,伏特的声明是“如雷贯耳的真理”。化学家瓦伦蒂诺·布鲁尼亚泰利夸夸其谈地宣布,伽伐尼的理论在“一个可怕对手的反复攻击下”遭到了“毁灭性瓦解”。伽伐尼最忠实的支持者之一是他的外甥乔瓦尼·阿尔迪尼,他不仅参与了实验,还亲自撰写了一些出版的论文。他被那些在他看来毫无根据的攻击激怒了。他在给伏特的一封信中讥讽道:“如果只要有一点疑问,科学观点的良好声誉和完整性就受到质疑,那么我们肯定不能提出多少理论,甚至没有理论。”
至于伽伐尼本人,他坚定不移地反驳了伏特关于他无法用单一金属引发蛙腿收缩的说法。“我可以向你保证,我不是像伏特所说的那样只观察到了几次收缩运动,而是做了很多次实验,所以在上百次实验中,这种效果不是只发生过一次,”他向他的老朋友拉扎罗·斯帕兰扎尼解释道,“这些实验最近也被其他精通这类研究的人复制了,而且他们从未失败过。”他还解释说,这种差异很大程度上是其他研究人员使用死亡时间超过44个小时的青蛙造成的。此外,他们并不一定遵循伽伐尼严格的预制方法。
至此,许多科学家加入了这一行列,以至于欧洲的青蛙开始短缺。“先生,我想要青蛙,”瓦利在重复一项实验时跑出去告诫一位同事,“你必须找到它们。如果你找不到,我永远也不会原谅你的,先生。”
在此期间,没有人能对动物电的有效性得出一个明确的结论,这种电越来越多地被称为“流电”(galvanism)。在第一个法国科学院委员会无疾而终后,1793年,接力棒传递给了巴黎学术团,一个以“重复可疑或鲜为人知的实验”为明确使命的实体。然而,学术团没有聘请伟大的物理学家,而是让三个业余科学家来管理第二个委员会。
尽管他们对伽伐尼的敌意似乎有所减少,但他们还是无法对“流电”做出明确的判断。
到了1794年,伽伐尼已准备一劳永逸地宣告胜利。他明白,要想取得胜利,就必须证明不借助任何金属也能使蛙腿收缩;如果他能在不使用金属线的情况下同样让蛙腿抽搐,伏特就不得不认输。于是,在对最初的实验进行了一系列令人筋疲力尽的修改之后,他终于能够去掉那根“捣乱”的金属线,以解剖学家的精确操作,通过外科手术将青蛙的肌肉与神经直接连接,而这条腿照常跳了起来。
于是一切终于尘埃落定了:无可辩驳的证据表明,内在电会流经动物组织(其残余至少在动物死后保留一段时间),且与任何可能的外部金属电源完全隔离。长期以来,他一直认为肌肉就像一个莱顿瓶,导体可以释放其火花,而这个实验证明了在动物组织中,神经就是导体。伽伐尼发表了论文。他强大而忠诚的朋友拉扎罗·斯帕兰扎尼倚仗自己的声誉,宣称伽伐尼成功地“驳倒了反对意见”。
现在,人人都想站伽伐尼这一边。瓦利代表伽伐尼宣布胜利,他说道:“金属不具备秘密的神奇力量。”这一派的队伍壮大了:曾称伏特的声明是“如雷贯耳的真理”的卡拉多里弃伏特而去,投奔对手;号称伽伐尼遭遇“毁灭性瓦解”的布鲁尼亚泰利也是如此。(事实上,在第三次实验之后,布鲁尼亚泰利便声称他的青蛙“在没有金属帮助的情况下”也能运动了。
)在不久后写给斯帕兰扎尼的信中,伽伐尼的欣慰之情溢于言表,他感谢斯帕兰扎尼的支持。“这是再礼貌不过的感谢了,”他写道,“这封信让我的心灵获得了极大的平静,之前它确实相当浮躁不安。”
伽伐尼和他的支持者确信,新的结果将最终结束这场争议。甚至有传言说,1794年12月,瓦利在帕维亚遇到了伏特,并使后者“皈依”了他。这则谣言自然无根无据,而伏特为此勃然大怒。他立即给都灵科学院的秘书安东·玛丽亚·瓦萨利写了一系列信件,详细剖析伽伐尼的最新论文以及它所产生的社会影响。“这些实验给很多人留下了深刻的印象,把他们引向了伽伐尼的阵营,而他们本来已经或将要认同我完全不同的结论。”如果伽伐尼没有错,那伏特就不可能是对的。
在写给瓦萨利的信中,伏特提出了他的驳论。他的理论是,也许肌肉和神经之间的连接并不是证明“动物电”理论的制胜一击。因为如果像金属一样,不同种类的组织只要有足够大的差异,也能让非常微弱的电荷在它们之间传递呢?换句话说,也许神经和肌肉只是生物版本的锡和银;它们之间存在的差异,使其一旦接触,就会产生电流。
伏特受这一顿悟启发,回到了在伽伐尼最初的实验中引导他研究金属差异的发现:异导体理论。他决定把他的金属接触理论扩展到金属以外。他宣布:“两个不同的导体只要连接在一起,就会产生一个推动电流体的作用。”只要电路是闭合的,只要材料非常不同,“就会不断地激发一些电流”。即使是肉也可以是导电材料,只要它与另一种足够不同的肉结合。舆论又一次转向对伏特有利。
经过几个月的尝试,伽伐尼终于弄清楚如何连接两条极其细小的纤维,他突然意识到接下来要做的事:连接同一只青蛙体内的两条神经,而不是连接肌肉和神经。他将青蛙左坐骨神经的切端与右坐骨神经对齐,然后将右坐骨神经的切端与左坐骨神经对齐。在同一种动物体内,这是完全相同的组织。无论是金属的还是生物性质,都没有任何可以想见的区别。结果还是两条腿都跳了起来。
这样,他就推翻了伏特对动物体内固有电流的最后一个反驳意见:根据伏特自己的逻辑,由完全相同的材料组成的两根神经不可能产生任何电荷。这意味着在神经中观察到的电流不可能有其他的解释——它必须有一个生理上的来源。伽伐尼在1797年将他的手稿寄给了斯帕兰扎尼,斯帕兰扎尼毫无保留地积极回应了他。“因其新颖性,因其学说的重要性……因其清晰明了的精彩文字表述,在我看来,这篇论文堪称18世纪物理学中最美丽、最有价值的论文之一,”他宣称,“有了它,你就建起了一座大厦,凭借牢固的地基,这座大厦将在未来的几个世纪中屹立不倒。”这是一个颇有先见的声明。这一系列实验是奠定所有电生理学基础的根本性实验。无论是伏特还是动物电学领域的其他对手,都从未超越它。
这本应结束所有争论。伽伐尼本应收获他多年实验的成果。在一个公正的世界里,伽伐尼会获得各种奖项和荣誉,他的成功也会带动电生理学研究的蓬勃发展,这些研究的重点则是确定流经神经的究竟是哪种电流。
但事实并非如此。相反,科学界几乎未曾注意到伽伐尼这漂亮的“致命一击”,这一击几乎永远销声匿迹了。这是因为在那个时候,伏特即将推出他那改变世界的工具:电池。伏特一直忙于将他扩展后的接触电学一般理论转化为物理装置。根据这一理论,伽伐尼最初实验中的青蛙只是一种闭合了两种不同金属间的电路的潮湿材料——一种“潮湿导体”而已。那为何不创造一只人造的“青蛙”,用湿盐水代替湿青蛙呢?
果不其然,伏特发现将两个不同金属的圆片堆叠在一起,中间用浸泡了盐水的纸板隔开,两端用导线连接,就能产生火花。圆片堆得越高,火花就越大。这让伏特更加坚信,伽伐尼的假设本末倒置了,并且这有助于他向其他科学家推销自己的故事版本。伏特声称,伽伐尼所做的实际上只是创造了一个半生物版本的“伏特电堆”,其中的盐水被更为笨重的青蛙取代。去掉这个过于复杂的部分,就得到了一个能够持续储存和释放连续电荷的装置,换句话说,就是一个最基本的电池。
对伽伐尼历史地位的最后一击不是来自科学,而是来自政治。当时博洛尼亚已经屈服于法国对意大利北部的占领。在拿破仑军队保护下建立的奇萨尔皮尼共和国坚持要求每一位大学教授都必须宣誓效忠其权威。到1798年,伏特和斯帕兰扎尼已经宣誓,但伽伐尼仍然坚持己见。
他无法让自己向一个与他的社会、政治和宗教理想存在如此大的冲突的权威做出这样的让步。他的第一位传记作者朱塞佩·文图罗利写道:“他认为,在如此严肃的场合,除了清晰准确地表达自己的情感,他不应该允许自己做任何事情。”这位作者在伽伐尼与伏特的论战期间是博洛尼亚大学的教授,他一直是坚定的伽伐尼派。他继续写道:“他还拒绝接纳别人的建议,即用一些违背其原则的伎俩来修改誓言。”伽伐尼拒绝宣誓的代价是沉重的,他被剥夺了所有的学术职务,没有收入,没有财产,也没有目标。1798年,经过长时间的考虑,共和国政府决定不追究他的拒绝行为,恢复他的职务。但这一决定来得太晚了,当命令下达时,他已经去世了。
出于寻找他心目中上帝的“生命气息”的迫切使命感,伽伐尼在实验室里与青蛙的尸体为伴,度过了无数个小时,其间他经历了妻子离世的心碎,也经历了自己科学发现的有效性受到公众攻击的折磨,却仍然不改初衷。但是,人终究是有极限的。1798年12月4日,伽伐尼在博洛尼亚的兄弟家中去世,穷困潦倒,痛苦不堪,并被剥夺了所有头衔。
1800年,伏特向伦敦皇家学会主席公开演示了伏特电堆,正式宣布了他的胜利。而此时,这个惊人的新发明问世的消息已经广为传播——他从1797年就开始撰写相关草稿,当然也和同事们分享过自己的发明。他彻底赢得了胜利。电池推翻了伽伐尼关于动物电存在的说法——不是因为伏特证明了这一点,而是因为他是如此宣告的。
除了像斯帕兰扎尼等少数顽固的伽伐尼拥护者,伏特电堆将科学界拉到了伏特这一边。曾说过“如雷贯耳的真理”的卡拉多里最后一次换队,支持伏特,与他一道的还有说过“毁灭性瓦解”的布鲁尼亚泰利。
由于失去了领导者,对动物电的严肃研究也就不了了之。无论是伽伐尼还是他的支持者,都无法用任何一种静电计测量动物电。当时的仪器根本无法探测到微弱的电流。伏特电堆对伏特的金属接触电概念的支持可谓立竿见影,可在法国和其他国家进行的大量研究中,没有一种仪器能够对动物电理论给予支持。伏特可以用一种工具和许多应用案例来证明他的理论,而伽伐尼做不到。
伽伐尼实验的一个重要局限是,他始终无法将动物电的来源与检测器分开——它们都是青蛙。伏特的研究中就没有类似的困境。这使伽伐尼处于非常不利的地位,因为他的实验混淆了术语。
因此,虽然伏特发明的电池本身并没有推翻伽伐尼关于动物电的任何理论,但它有效地阻止了所有进一步的挑战。伏特改变了辩论的题目,让他同时代的人被这一装置及其展现的潜力深深吸引,以至于忘记了最初的争论是关于什么的。伽伐尼的观点与其说是被否定,不如说是被抛弃了。