根據實驗結果,伏打說伽伐尼搞錯了:電並不是從蛙腿肌肉中產生的。因為果真如此,又何必非要用兩種不同的金屬才能將“電”放出來呢?
那麼,電是從何而來的呢?伏打認為,這一定是兩種不同的金屬,加上蛙腿內的某種東西而產生出來的。伏打還猜想這種東西可能是食鹽溶液,因為食鹽溶液廣泛地存在於肌肉、神經、脂肪等動物組織中。於是,伏打開始了又一實驗,即不用任何動物細胞組織,而隻用一對性質不同的金屬和食鹽溶液,結果仍能產生出電流來。
伽伐尼聽到伏打的實驗結果十分震驚,但他仍然相信自己原來的推斷。為此,他與伏打展開了一場科學史上有名的“蛙腿論戰”。伽伐尼的重要論據之一是,在海洋裏生活著電鰻、電鰩等自身會發電的魚,它們的發電,同所謂“兩種性質不同的金屬的接觸”毫無關係。
伏打認為,這些會發電的魚和蛙腿實驗是兩碼事。他指出,蛙腿的抽搐表明肌肉中有電流通過,蛙腿在這裏僅僅起著電流指示器,即驗電器的作用。1799年,為了證明自己的觀點是正確的,伏打把銀的小圓片和鋅的小圓片相間重疊起來,並用食鹽水浸透過的厚紙片把各對圓片相互隔開。他一共用了60個銀片和60個鋅片,在頭尾兩圓片上連接導線,當這兩條導線接觸的時候立即產生了火花。這就是科學史上著名的伏打電堆。
1800年6月26日,在英國皇家學會的講壇上,宣讀了伏打關於“各種傳導物質僅依靠接觸而激發的電”的專題論文,使全世界都知道了伏打和他的電堆,“蛙腿論戰”也至此終結。人們向伏打表示深深的敬意,因為伏打電堆的發明,使人類第一次得到了穩定而持續的電流,為電學研究從靜電躍進到動電階段創造了最為重要的條件。以後,為了紀念伏打,在1881年的國際電學代表大會上還通過了決議,將電壓的單位命名為“伏”。
不過,雖然“蛙腿論戰”勝負已定,人們也不會忘記伽伐尼為電學發展所做的偉大貢獻。1801年1月,伏打在巴黎科學院表演他的電堆時,曾說過一段深情的話:“在表演前,請允許我先向前些年一直在和我激烈爭論的伽伐尼教授致以崇高的敬意。不幸的是,他在3年前已離開了人世,今天不能和我們共享發明的歡樂。這發明首先應歸功於他,沒有他的蛙腿實驗及後來的論戰,也就不會有我今天的發明。”
“泰坦尼克號”的悲劇
1912年4月14日深夜,英國建造的世界最大郵輪“泰坦尼克號”正航行在一片漆黑的紐芬蘭海麵上。“冰山!”正在船首望的船員驚呼了起來。但一切都已經無法挽回了,全速航行的巨輪撞到了冰山上,釀成了人類曆史上空前的海難……“泰坦尼克號”的悲劇卻直接導致了用於水下偵察的聲納的發明。
“聲納”原來的意思是聲音導航和測距,“聲納”二字取的是英文縮拚讀音的諧音。
實際上,早在14世紀,意大利科學家達·芬奇就開始了水下偵察的探索。達·芬奇發現水能夠傳遞聲音,並進而發明了被後人稱為達·芬奇聲管的早期水聲器材。1490年,達·芬奇在他的日記中是這樣描述他的聲管的:“如果使船停止航行,將一根長管的頭插入水中,將耳朵貼近長管的末端,就能聽到遠處航船的聲音。”當時還沒有出現機器驅動的輪船,有的僅僅是槳船、帆船,但達·芬奇聲管已經能聽到船行進的聲音,這足以說明這一發明的優良性能。所以,後來人們將達·芬奇聲管稱為原始聲納。
1827年,瑞士物理學家丹尼爾·科拉頓和法國數學家查理士·斯特姆合作,進行了人類曆史上第一次水中聲速的測量,測出聲音在水中的速度為每秒1435米,是聲音在空氣中速度的4倍。科學家們還發現,聲音在海洋中前進時,一路上會被海水“蠶食”,在遇到海洋中的物體和海底時,聲波還會反射回來,此時也會被“吞掉”不少聲波。這些發現為聲納的真正誕生創造了非常重要的條件。
“泰坦尼克號”的沉沒引起舉世震驚,也帶來了聲納發展的春天。1912年4月19日,也就是悲劇發生5天後,英國科學家理查森即大聲呼籲:用空氣回聲裝置進行定位!一個月後,他又提出了與空氣回聲定位相仿的水聲回聲定位方案。這就是世界上第一個主動聲納的設想方案。
理查森的設想是,聲納本身向水中發射聲波,聲波碰到水中物體後反射回來,聲納又能自己接收,從而探知前麵有物體存在。利用這種裝置,人們就能在黑夜和大霧等不良海況下直接探測到前方冰山等障礙物,從而避免類似“泰坦尼克號”那樣的悲劇重演。
理查森的主動聲納設想理論上無懈可擊,但限於當時的技術條件,這一設想沒有付諸實施。
直到第一次世界大戰開始後,理查森的設想才又引起了人們的注意。
一戰期間,德國潛艇肆無忌憚地攻擊協約國的軍艦和商船,僅1915年,德國潛艇每月就擊沉協約國船舶20萬噸以上,而德國潛艇平均每月僅損失一艘半!“哎喲,太可怕啦!得趕快發明一種能發現德國潛艇的儀器!”英國軍方趕緊成立了一個潛艇探測研究委員會,研製成了噪聲定位儀。這種儀器能聽到潛艇在水下航行時螺旋槳轉動擊水的聲音,並能根據噪聲最強的方向,大略地判斷出潛艇所在的方向。不過,如果德國潛艇趴在海下不動,噪聲定位儀就無能為力了。從水下突然冒出的事先埋伏的德國潛艇仍令英國人猝不及防。