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電池的發明:科學家與時代的巨浪

1827年3月5日,義大利物理學家伏打逝世,享年82歲,他發明了最早的電池——伏打電堆。

而在此之前,電學研究的是靜電,透過起電機摩擦獲得電荷,將這樣辛苦得到的電收集在萊頓瓶裡。

電流?那就沒辦法搞了。

伏打用含食鹽水的溼抹布,夾在銀和鋅的圓形板中間,堆積成圓柱狀,就可以產生比較穩定的電流。只要將不同的金屬片插入電解質水溶液,獲取電流,通稱伏打電池。

這個電池和我們現在說的電池差距很大,但是這已經是那個時代最先進的發電裝置了。

為了紀念伏打的貢獻,電壓的國際單位制就使用了他的名字:伏特。

伏打的畫像:伏打和伏特是音譯的區別,是同一人。

伏打能發明出電池有兩個很重要的原因,一是伽伐尼的影響,二是當時的電學研究成果。

首先說說伽伐尼的“死蛙運動”。

1780年,伽伐尼解剖青蛙的時候,發現手術刀接觸金屬盤裡的青蛙時,蛙腿抽搐,和萊頓瓶電擊蛙腿時會抽搐的情況一樣,說明有電流。幾年後,有人從南美帶回了電鰻,他更確認了動物體記憶體在“生物電”,能透過金屬激發出來。

作家瑪麗·雪萊因此猜想生物電會影響生死,寫出了世界上第一本科幻小說《弗蘭肯斯坦》:主人公被科學家多次電擊後復活,成為怪物。

伽伐尼的“生物電”發現引起了人們的極大興趣:有生物電!那隻要找對方法就可以產生電流!伏打也是其中一員,改良了伽伐尼的試驗,提出了自己的見解。

伽伐尼畫像:沒有一隻青蛙能活著離開他的掌心

第二,再看當時的電學成果。

早在17世紀,吉爾伯特區分了電和磁,正式給電命名。1745年,克萊斯特發現:把帶電體放在玻璃瓶內可以把電儲存下來,於是發明了萊頓瓶。人們利用這種瓶子做各種實驗和表演,電擊老鼠、打火花,同時電擊七百個修士表演給給法王路易十五看。那個年頭,科學家都喜歡給貴族表演,獲取支援。

1752年,富蘭克林在雷雨天放風箏,識破雷電的本質是和摩擦產生的電荷一樣。天神的秘密被揭開,無論是貴族還是貧民更加熱衷電學。

伏打發明的電池,讓電學從靜電研究直接跨入電流研究,大家再也不用苦兮兮地摩琥珀、揉皮革、搓玻璃,冒險找雷劈了。

找雷劈的富蘭克林,也是美國獨立戰爭時期的重要

領導人,是“開國三傑”之一

電學研究迎來了新時代的時候,伏打的祖國義大利也處於鉅變之中,伏打和許多科學的命運在時代巨浪中沉浮。

拿破崙帶領法國軍隊入侵義大利。

此時法國正進行大革命,要破壞其他國家結成的反法聯盟,尤其是奧地利,它一直和法國作對,還統治著義大利北部,但最終法國的衛國戰爭變成了侵略,因為富庶的義大利可以作為糧食和資金來源。

伏打的電池引起了拿破崙的興趣。1801 年拿破崙在巴黎召見伏打做演示,高興地贈予伏打一枚金質勳章,還賜封了伯爵。

拿破崙本身熱愛科學,提出了數學定律:拿破崙法則,愛和科學家打交道,數學家拉普拉斯是他的老師,雖然他也有過把發明蒸汽船的富爾頓當成騙子趕走的事。

富爾頓建議拿破崙以蒸汽機船更換帆船,被拒絕了

結果拿破崙的帆船艦隊在出徵英國時,被風暴摧毀

在當權者和時代變革之前,科學家們即使有著如何偉大的發明與成就,也只是被時代裹挾的一朵小浪花。

伏打很幸運,對拿破崙親近,獲得爵位和財富、名譽,在拿破崙倒臺後,奧地利重新統治義大利,伏打和奧地利皇室也保持良好關係,在大學中享受優渥的待遇,安享晚年。

而伽伐尼在法國要求學者們宣誓效忠時,拒絕向侵略者宣誓,被剝奪了職位,也沒有退休金,窮困潦倒地死去。

而最慘的則是近代化學之父:拉瓦錫,他還和伏打一起做過實驗,你學過的中學化學基礎都來自他:命名氫、氧、矽,發表第一個現代化學元素列表,提出氧化說等。但因為他是法國的稅務官,大革命時期被誣告處死,成為法國推翻皇族統治的犧牲品之一。

近代,科學家們在戰爭和政局中的抉擇更加關鍵,不僅僅是關係自己的生死,更是關係著數以百萬計人的生命,比如二戰時,在美國以愛因斯坦為首的科學家,在德國以海森堡為首的科學家,他們的競爭影響著全人類的命運。

愛因斯坦(左)和海森堡(右)其實都是德國人

伏打幸運地躲過了當時歐洲大陸上的風浪,它的伏打電堆被順利地繼承和發展了下去,此後兩百多年裡,人們一直在改進。

電池的發展也有著時代的特色。

伏打剛發明伏打電堆的時候,工業革命以及英法爭霸,使得專門培養科學家的體制出現了。

英國有英國皇家學會,那法國就要有更為專業、政府供養的法國科學院;一直都是富庶之地的義大利,則歷來都是學者聚集之地。

伏打的研究生涯在這三個地方都學習和工作過,電池的每一次重大改進發展基本都是這幾個國家的科學家。

除了科學的體制化,戰爭也會促進電池的發展。

1887年乾電池出現後,電池理論和技術就沒怎麼發展,但是二戰後,為了實現重負荷用途,誕生鹼性錳鋅電池、密封的鎳-鎘電池。

到了70年代,中東戰爭爆發,阿拉伯世界為了打擊以色列和它的支持者,讓石油大漲價引發石油危機,於是電池再一次改進,出現鋰電池,1985年建立了首個商業上可行的鋰離子電池,可以反覆充電。

因為鋰容易產生化學反應,鋰電池很容易爆炸,隨著技術改進,越來越安全,大家經常聽到說手機爆炸,就是鋰電池的問題,所以現在的手機不允許拆卸後蓋了,防止鋰電池產生反應而爆炸。

從伏打那一堆銅、銀、抹布,到現在小小一塊可以反覆充電的手機電池,已經200多年了。看完這篇文,你看看手機還有多少電量?

時代的巨浪中,科學家帶著各自不同的命運走向死亡,但是科學的精神永恆,與全人類同在。

歷史評價

“偉大而神秘的自然介面前的帷幕被天才揭開了一角。”

——拿破崙一世

分類: 娛樂
時間: 2021-10-24

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