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主题:【原创】电的故事 -- 温暖的夜

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家园 【原创】续2,一只蛙腿引发的争论

先前,从吉柏到富兰克林,人类总算是如愿和琥珀仙子成功搭讪,但她总是犹抱琵琶半遮面,带有半分羞涩。我们先后使用出起电器来引她出现,莱顿瓶来向她示好,现在需要面对面进一步加深交流。不难发现,莱顿瓶中的电在导通时便会瞬间放电,想进行真正意义上的电学实验,必须要能提供持续不断的电流。解决这个问题的是一只青蛙,外加一些看起来不太适合上桌的脑袋。

1780年,意大利的解剖学教授Luigi Galvani发现在起电器没有给蛙腿通电时,青蛙腿也会发生痉挛。当蛙腿两端连接在两种不同的金属上,蛙腿产生抖动现象。Luigi Galvani认为,这是一种由动物本身的生理现象所产生的电,称为动物电。他的好友伏特在重做这个实验多次后提出新的观点,伏特认为电是由不同的金属所产生,即两种不同的金属在一定条件下会产生电流。

关于化学变化引起的电能,还有这样一个故事。瑞典一位失明了23年的妇女,拔去几颗蛀牙以后,重见光明了。医生分析了她重见光明的原因:失明前她补过牙齿,补牙的东西里含有金和银,这两种金属和唾液作用形成了一个小“电池”。“电池”发出的微弱的电流刺激了她的神经。由于她对这种刺激特别敏感,便失明了。如今“病根”一除,便复明如初了。

伏特不断重做Luigi Galvani的实验,有时候还把自己当作青蛙,用不同的金属触在舌头的两端。他的努力最终获得了回报,他把一张硬纸放在盐水中浸湿,然后夹在铜片和锌片之间,果真得到了比较稳定的电流。这其实上就是电池的原理,将化学能转化成电能。把铜和锌两端各引出一根导线,两根导线相互靠近时,便发出火花和爆炸的声响,甚至能把人的手臂击麻。

有意思的是尽管和 Galvani发生过激烈的争辩,当人们把电池取名为伏特电池时,伏特还是谦虚的说应该叫Galvani电池。

1801年伏特在法国科学院表演了他的实验,当时拿破仑也在场,他立即下令授予伏特一枚特制金质奖章和一份养老金。伏特的电池发明为后面的电学实验铺平了道路,为了表彰他的贡献,科学界将电动势的单位规定为伏特。

在十七世纪的欧洲,殖民的需要使磁学受到极大的重视。例如前文所述的吉尔伯特他最大的成就就是那部《论磁》,他宣称地球本身是一个巨大的磁体,这在当时是超时代的思想。而电的研究似乎仅仅出自于对自然现象的好奇,这只是尝试一种解释的艺术。牛顿在想出万有引力时并不知道这个公式有什么用,然而解释到最终也只是解释,它只代表人类的认知。通常,一个理论必然先有一个假设,比如光速不变之于狭义相对论,之后所有的推论必须在逻辑上存在相容性,而只有非常成熟的理论才可以用数学公式的形式表达出来。对于通俗意义上的电磁学,这个公式便是麦克斯韦方程,因此电的研究故事应该到麦克斯韦为止,之后的以爱因斯坦为代表的几位科学家努力使电变得有用,从在纽约铺设电网开始,人类进入了电的时代,电的故事才算讲完。

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