1800年3月20日
从青蛙腿到伏打电池——伽瓦尼
如果没有下面这个真实的故事，谁也不会想到，人类走入电的世界竟然与青蛙腿有关。很多人都知道，电池是意大利科学家亚历山德罗·伏打发明的，但在这个发明的背后，还有另一个科学家的功劳，他就是伏打的好朋友，意大利解剖学家、医生路易·伽瓦尼（图1）。没有伽瓦尼的发现，不仅是电池的发明，就连电磁学的研究历史都要完全改写。
图1
伽瓦尼的发现纯粹出于偶然，1786年11月6日这天，伽瓦尼在解剖青蛙时，偶然用铜质的手术刀触了一下放在铁盘里面的蛙腿，他发现蛙腿抽搐了一下，这件事引起伽瓦尼的好奇。在那时关于电，人们所知仅限于摩擦起电和雷电之类的电现象，伽瓦尼猜测，青蛙腿的抽搐一定是有了电，可是这个电是从何而来呢？
为了探个究竟，伽瓦尼认真做起实验来，实验如图2所示。他选择了晴天、雨天等不同的天气，选择了一天中不同的时刻，选择了铁纱窗、铜丝、铁板及各种不同的金属，还选择了玻璃、橡胶、松香、石头、木板等，他用各种不同的东西接触青蛙腿，发现蛙腿有时动，有时不动，有时动得较弱，有时较强烈。1789年，他把观察的结果以“关于电对肌肉运动的作用”为题写成论文发表出来。在其中，他提出了两点结论：一是青蛙腿动与不动，与外来电没有关系；一是在青蛙神经中有电源，引起蛙腿抽搐的电流是肌肉内部某种电源引起的，他把这种电起名为“动物电”。很可惜，伽瓦尼的这两个结论都错了，因此错过了发明电池的机会。虽然结论是错的，伽瓦尼仍功不可没，他的发现引起了其他科学家对电现象的关注，从此打开了通往电世界的大门。
图2
在对伽瓦尼实验感兴趣的众多科学家中，一个很重要的人物就是亚历山德罗·伏打（图3）。1745年伏打生于意大利美丽的小城科莫，父母和兄弟姊妹都是虔诚的基督教徒，在充满宗教氛围的家庭里，伏打自小受到良好的家庭教育。他对文学和自然科学都十分喜好，尤其喜好阅读文学书籍和做电学实验。他有自己专门的实验室，不仅成功地制作出第一台摩擦起电机，还发明了测量电势高低的静电计。对电学实验的高度兴趣使他一步步地走向成功之路，也使他最早注意到了伽瓦尼的实验，及时抓住了发明的契机。
图3
在1792年到1796年间，在伏打担任帕维亚大学物理学教授期间，他利用课余时间，反复地对“青蛙腿”做了几百次的实验。他发现伽瓦尼“动物电”的结论是含糊不清的。作为物理学家，他很自然地把注意力集中到了接触蛙腿的金属棒上。他挑选了各种金属材料测试，终于揭示了这个现象更为本质的因素，只要两种不同的金属相接触，即使它们之间不是青蛙腿，而是湿纸板、湿皮革或浸了水的海绵，都会有电流发生。伏打的发现结束了长达10年的“动物电”说法，并为电池的发明奠定了基础。伏打测试了各种各样的金属，还根据发生电流的强弱分辨出了不同的金属产生电流的“活性”。他依照“活性”的强弱，排出了锌-铅-锡-铁-铜-银-金的次序，这就是著名的“伏打系列”。他用实验证明，当系列中两种不同的金属相接触时，前面的金属带负电，后面的带正电。
接着，伏打用锌片和铜片夹着用盐水浸湿的纸板，一层层地叠摞起来形成电堆，制成了伏打电池。后来，他又把锌片和铜片作为电极，放进充满盐水或稀释的酸液的小杯子里，再把很多同样的小杯子电极串联起来，组成了电池。1800年3月20日，伏打在写给伦敦皇家学会会长约瑟爵士的一封信中宣布了他的发明，所用的标题是“论不同导电物质接触产生的电”。以后，伏打又在学者的集会上用电堆做了多次的演示。伏打用实验证明，这种电池不用充电，就可以发出电击，认为它“有取之不尽，用之不竭的电”。虽然伏打电堆非常原始和简陋，但在当时，它却被看成是一个非常神奇的发明，图4是当年发明的伏打电堆。
图4
我们现在所使用的干电池就是经过改装的伏打电池，干电池中的氯化铵代替了盐水，中心的石墨棒代替了铜板，而外壳仍然是以锌皮作为负极。当今世界的电池五花八门，从手电筒到电子手表，从移动电话到电脑，从汽车到汽船，从飞机到潜艇，甚至从卫星到宇宙飞船，到处都有电池的身影。
与现今电池世界的大家族相比，尽管伏打电池简单而粗陋，但这是人类首次开发出来的直流电源，它开创了人类首次使用电源的纪录，它是世界上所有电池的总源头。由于它的出现，使人们获得了稳定的电流，从此以后，研究电流的电磁效应、电热效应、电化学效应等才有了可能，电池把电磁学、电化学的研究带入了一个新阶段，把物理学乃至其他学科带入了一场真正的革命，甚至由电开始，把世界带入到一个飞跃发展的新时代。
1827年3月5日伏打去世后，在伏打电池的发源地，美丽的湖畔小镇科莫市，当地人为纪念伟大的发明家伏打，建起了伏打寺，又称伏打博物馆（图6），馆中按照200多年前的原样，展示着当年伏打做实验的原始器材和文件。
图5
图6
关键词：亚历山德罗·伏打，伏打电堆，伏打电池，Alessandro Volta，voltaic pile，volta cell
图1：http://en.wikipedia.org/wiki/Luigi_Galvani
图2：http://www.msresistances.com/NewsLetter/2007-06/Quality/Quality.html
图3：http://www.nndb.com/people/741/000091468/
图4：http://www.aps.org/publications/apsnews/200603/history.cfm
图5：http://www.devonbuy.com/wp-content/uploads/battery-types.jpg
图6：http://elnombreequivocado.blogspot.ca/2008/04/el-lago-como.html