电池的发明_电池论文

电池的发明_电池论文

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古人曾敏锐地观察到自然界中存在的电现象,例如,某些鱼类便携带着电击能,等等.罗马诗人克劳狄安描述过被鱼钩钩住的电鳐鱼将它的“射出物”沿鱼线和鱼杆发出,把渔人麻翻的过程.古代的巴比伦医生曾将带电的鱼当作局部麻醉剂使用.

闪电可为肉眼所看到,是电最充分有力的明证.这种现象尤其吸引古人的注意.虽然大多数人认为闪电是超自然现象,是宙斯或朱庇特等天神的武器,但哲学家们却对此有更清楚的认识.他们懂得,闪电是一种基本力量的表现形式.有些人甚至认为,闪电是隐藏在宇宙背后的原动力.这种观念与现代人关于电将所有物质连为一体的见解惊人地接近.

我们常常听说,希腊人和罗马人由于没有具体指称电的词汇,因而对电一无所知.但他们真的如此无知吗?以罗马作家卢克莱修为例,可以说明问题.卢克莱修将自己的哲学思想建筑在物质由原子构成这一理论之上.这种观点往往被误认为是现代的一项发明.卢克莱修用手头现有的词汇将闪电描述为一种“纯火……由微小的运动粒子组成,没有任何东西能够阻挡与之相通的道路”.他还敏锐地发现了雷与闪电同时发生的现象,即闪电往往先被看到,而雷声后被听到.卢克莱修甚至能够解释其原因——他知道声音的传播比光慢并指出了这一点.

静电

电流可以在较小的范围内直接通过松香化石即琥珀的神秘特性来进行研究.用琥珀摩擦皮毛等物质,可使之轻易产生静电.随后可以用它来吸引稻草或纸张等小块轻型物质.中国的科学家也同希腊人和罗马人一样观察到此类现象——公元83年的一部著作描述了琥珀吸起芥菜籽的过程.

这种“神奇”的特性,当然还有美丽的色泽和极端平滑的表面,使得琥珀成为古代世界最受欢迎的物品之一.中国人曾从缅甸进口琥珀.自石器时代以来,欧洲各地也一直从北海和波罗的海大宗购买这种物品.琥珀圆片、垂饰和其他饰物都是社会地位的重要象征,是代表声望的物品,常常与金属制品和宝石一道,成为富人和要人的随葬品.希腊人尤其钟爱琥珀.早在公元前1600年,这种物品便由迈锡尼的武士国王大量进口,葬入他们的华丽井墓之中.

希腊科学家们曾用琥珀做过实验,并试图解释它能“像磁石吸铁那样”吸引某些物质的原因.然而,尽管磁石和带电琥珀都有类似的性质,但他们好像已经意识到与之有关的力量是不同的.为希腊人所熟知的天然磁石靠磁性影响铁粒子,琥珀则通过静电吸起物质的碎片.许多世纪之后,伊丽莎白时代的物理学家威廉·吉尔伯特又从希腊人未能解决的深层问题入手,开始研究琥珀的特性.他把琥珀的吸引能力称作“琥珀力”(vis electrica),这一称谓即源于意指琥珀的希腊语词“electron”.因此,溯本求源,被证实首次使用于公元1646年的英文词“电”(electricity)其实来自古希腊思想家们的著作.

在一些关于琥珀起源的希腊故事中,有一个细节尤其令人感兴趣.故事提到,大多数琥珀都产自北海沿岸的某个地方,而那里也正是神话人物法厄同被闪电击倒的地方,这说明,希腊人已经看到了闪电与琥珀特性之间的联系.换言之,他们可能再向前迈进一步,就会知道电是能量的一种独特形式,而且它以许多种不同的形式表现出来.

讲述科学史的教科书可能坚持认为,就其本身而言,电是到17世纪才被“发现”的.但是,在人们看来,这种观点已不再是正确的了.考古证据显示,在大约两千年前,电就已经得到了实际的利用.

“巴格达电池”

在巴格达伊拉克博物馆的藏品中,有一只简陋的小陶罐,外观虽不起眼,却被誉为考古学领域最令人吃惊的发现.因为,尽管已有大约两千年历史,以其内装的所有物质及其制作意图来判断,这只陶罐却像是一个电池的外壳.

1936年6月,铁路建筑工人在巴格达附近偶然挖开一座古墓之后发现了这件神秘的物品.考古学家们赶来后,发现这座陵墓实为安息时期(约公元前250~公元250年)一个定居点的一部分.经过发掘,他们出土了大量物品,其中有带雕刻图案的砖块、陶器、玻璃和金属制品,外加一个内装奇特物质——一根一头封闭的铜管、一根铁棒和一些沥青碎屑——的卵形陶罐.

在访问巴格达期间,伦敦科学博物馆的物理学家沃尔特·温顿听到有关此次发现的报告后,对这只陶罐作了仔细的研究,并产生了很深的印象.他说:“在铜制容器内放上一些酸,随便什么,醋也可以.嘿,转眼的工夫,你就有了一个能产生电压并释放电流的简单腔体.将几个这类腔体串联起来,便构成一个电池组,所发出的电流足以使电铃发声,点亮灯泡,或驱动一辆小型电动车.”

温顿指出,这件物品确实是电池,这是“显而易见和完全可信的”.他的惟一疑问来自于它的独特性质.考古学上的“一次性事物”始终是最难解释的发现.其实,此前在巴格达附近的安息古城泰西封已经发现了其他陶罐,只是温顿并不知晓罢了.那些陶罐是与护身符等多种神秘物品一起发现的.这种情况表明,炼金术士曾使用过这些陶罐,但我们仍然找不到它们作何用途的线索.温顿说,最理想的是这只陶罐应同连线一道被发现,能找到一系列此类陶罐,也是比较好的事情,因为有了它们,疑点便会烟消云散.然而,正如温顿于1967年所指出的,如果不是电池,它又会是什么东西?“我不是考古学家,所以我直接提出了最容易提出的科学答案.我看不出它还能有什么别的用途,也许有更好的答案,但至今我还没有听到.”

25年过后,还是无人为这只神秘的陶罐提出真实可信的其他解释.而首要的事实仍然是:它作为一个电池工作得相当出色.美国进行过两项独立的实验,对陶罐及其内装物质的复制品作了测试.把醋酸——硫酸或柠檬酸也行——当作电解质,注入铜管,模型便产生电压为1.5伏的电流,18天后电流才消失.

秘而不宣的技艺

可是,在两千年前,到底是什么人用电池做了什么事情?科罗拉多大学的保罗·凯泽最近指出,这些电池的使用者是巴比伦的医生,在没有电鳐鱼时,他们把它作为替代品使用,能起局部麻醉的作用.但是,在各种意见中,仍以伊拉克博物馆实验室主任、德意志考古学家威廉·柯尼希所作的解释最有说服力.他曾于1938年仔细研究过“巴格达电池”.柯尼希认为,将若干个这类腔体串联起来,从里面发出的电流可用来电镀金属.实验用复制品所产生的电压能够满足这项工作的需要.

事实上,为了给铜首饰包银,伊拉克的工匠们仍在使用一种原始的电镀方法.这种技术可能是从安息时期或者更早的时候起一代代传下来的.3000余年以前,安息人便继承了近东地区的科研传统和公元前330年随亚历山大大帝入侵此地的希腊人的聪明才智.一如我们所见,希腊人了解电学的初步理论,并做过静电和磁力实验.实际上,他们曾将磁力用于实践,为神庙制作了一些神奇的机械装置.

我们可能永远也搞不清古代的电学实验究竟做到了何种程度.古代伊拉克的工匠们对他们的技术知识妥加防范,秘不外传:巴比伦泥板上确实列出了制作彩色玻璃的配方,但配方中往往夹杂着行话,只有行家才能看出其中的门道.电镀的秘诀肯定是秘不外传的宝贵财富,或许从未以简洁易懂的文体见诸文字.好在伊拉克还有数百个坟冢未曾发掘,博物馆中也有数千块泥板,泥板上涉及科学的文字在等人翻译.或许,最保险的说法是,古人所掌握的电学知识,其涵盖范围之广可能还会给人们带来种种惊喜.

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