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电池的发明 其实是一场意外
新知 | admin发表于2022年12月06日 | 948个浏览 -
电池是日常生活中必不可少的东西，但是电池的发明其实是一场学术争议带来的意外。
1757年，有人发现给青蛙腿通电会让蛙腿收缩，但为什么会有这种现象，还没有通行的解释。
一位名叫伽凡尼的意大利物理学家想要系统性地研究这个现象，他发现各种外部的电都可以让蛙腿收缩，可是他还意外地发现，没有外部电源的时候蛙腿也能收缩。比如说，用铜线一头连接在蛙腿上，另一头碰触蛙腿的神经，蛙腿就会收缩。
既然收缩，那就是有电。电从哪里来的呢？伽凡尼认为，这种收缩和蛙活着的时候的运动应该拥有一样的原理，是蛙腿自己产生了电，驱动了肌肉的运动。他更进一步认为，前人所谓的生命活力，就是这种神秘的电。反过来说，如果把电通给死去的尸体，就能实现某种近似于复活的现象。
伽凡尼理论一度相当流行，还用于各种公开表演。1803年，伽凡尼的外甥在伦敦进行了一场极为轰动的演示：对一个刚刚执行了死刑的犯人尸体进行电击处理。围观群众目瞪口呆地看到，电流通在脸上的一瞬间，尸体的下巴开始打颤，相邻的肌肉明显扭曲，甚至睁开了一只眼睛。接下来的电击还让右手张开，腿脚运动起来。玛丽雪莱的小说《弗兰肯斯坦》被认为是世界上第一部科幻小说，其中尸体缝合复活的情节就受到伽凡尼理论的影响。
可是，另一个意大利科学家亚历山德罗·伏打，对伽凡尼理论产生了疑问。伏打对电让青蛙动起来的实验也很感兴趣，但他自己做的时候发现了一个问题。青蛙腿的运动好像和用来碰腿的金属有关系。具体说来，用单独一种金属碰的时候动作很小，两种金属在一起的时候效果却明显得多。
如果这种抽搐是生物体自己在产生电，那所用金属的种类就不应该有什么影响。伏打据此认为，这不是生物的电，而是金属的电。他的解释是，不同的物体接触的时候，会产生电学上的“不平衡”，从而产生电。有机物和金属接触的时候就能产生这样的不平衡，两种金属在一起的时候就更加明显了。
伽凡尼和伏打的争论持续了好几年，但在得出结论之前就被一场意外打断了。1797年法国占领了意大利北部，建立了傀儡政权，要求所有大学教授向新政府效忠。伽凡尼因为拒绝效忠而被剥夺了所有学术地位和经费来源，研究被迫终端，一年后他在贫困中死去。
未受战乱波及的伏打继续进行研究，他想证明电的来源是金属的接触，和动物无关。但是，两种金属直接放在一起，并不能看到任何异常。这是因为二者接触瞬间就会达成新的平衡，能检测到这个瞬间电流的只有生物体。没有动物的话，电流虽然存在，但无法被观测到。
伏打尝试了多种手段，终于，当他把金属之间用盐水浸泡的纸板隔开的时候，观察到了电的生成。盐水的存在让金属得以持续进行化学反应，从而让电流也可以稳定持续产生。这就是所谓的伏打电堆，也就是世界上第一个电池。
虽然电池在当时没有什么实际用途，但却彻底地改变了电学研究的面貌。电池能够随时随地提供稳定可控的电压和电流，让针对电学的定量研究以及需要长时间通电的研究成为可能。戴维和法拉第使用电池进行电解实验，发现了钠、钾、氯等一系列的新元素，而欧姆使用电池发现了电压、电流和电阻之间的关系，也就是所谓的欧姆定律。
而伽凡尼虽然判断错了他实验中电的来源，但他猜中了生物体运动的机制。后来的实验表明，活的生物体传递运动的方式确实是电信号，也正因此，生物体才会把外来的电流认作运动的指令。今天伽凡尼被认为是现代电生理学之父，心电图和脑电图的理论依据也可以追溯到他。
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