第10章 物理大發現(3)(3 / 3)

這件事給了富蘭克林深刻的印象,他決心要把天上的雷電“捉”下來,看看它們和萊頓瓶的電是不是一樣。

1752年7月的一個雷雨天,46歲的富蘭克林帶著他的兒子,把一個用綢子做的大風箏放到了天空。這個風箏的頂部安了一根尖細的鐵絲,牽引風箏的麻繩末端拴了一個銅鑰匙,鑰匙塞入萊頓瓶中間。

風箏和麻繩被雨水淋濕,變成導電的了。當帶著雷電的雲來到風箏上麵時,尖細的鐵絲立即從雲中吸取電,繩子鬆散的纖維向四周豎了起來,在富蘭克林的手指和鑰匙間發出藍白色的小火花,他感到一陣麻,閃電被引到萊頓瓶中了。

富蘭克林發現,天電和普通電一樣可以使萊頓瓶充電,一樣可以點燃酒精和進行其他電學實驗,也就是說,天上的電和地上的電性質是完全一樣的。“上帝之火”的迷信被擊垮了。

不過,這個實驗實在是太危險了。俄國科學家利赫曼曾設計了一個裝有金屬尖杆的檢雷器,想測出雲中有沒有電,結果一陣雷電下來,將他當場擊斃。

為研究科學,利赫曼獻出了寶貴的生命。

根據對雷電的實驗和尖端放電的原理,富蘭克林發明了避雷針,使千千萬萬的房屋建築免遭雷擊。避雷針很快在全世界普及開了。

可笑的是,英王喬治三世因為富蘭克林是美國獨立戰爭中的風雲人物,下令要把尖端避雷針改成球形的。幸虧英國皇家學會的科學家拒絕了他這一愚蠢的命令。

“動物電”引出的發明

摩擦起的電和貯存在萊頓瓶中的電,當放電時,瞬間就消失了,不能形成持續的電流,我們把這種電叫做靜電。靜電的作用遠不如動電,事實上,我們今天所用的電,絕大多數都是可以在導線中流動的持續電流。隻有在發現這種電流之後,人類對電的運用才有了突飛猛進的發展。

那麼,電流是怎樣被發現的呢?

1786年,在意大利有一位解剖學家叫伽伐尼,正在做解剖青蛙的實驗。他把一隻剛剛解剖完的青蛙腿用銅鉤子掛在一個鐵架子上,無意中使蛙腿碰到了鐵架子,蛙腿竟奇怪地抽搐了幾下。

細心的伽伐尼沒有放過這個偶然的發現。他找來一根鐵筷子,把蛙腿和鐵架子連接起來,蛙腿上的肌肉同樣也發生了強烈的抽搐,就像他過去曾經做過的用萊頓瓶或起電器給青蛙腿通電的情況一樣。顯然,蛙腿是受到電的刺激而抽搐的。那麼電又是從哪裏來的呢?

伽伐尼選擇不同時間、不同條件進行實驗。他發現,無論是在晴天還是雷雨天,在室外還是封閉的屋子裏,重複這個實驗,蛙腿都會收縮。因此,他認為這個電不可能是外來電,而是動物本身所有的。兩種不同的金屬與之接觸,就把這種電激發出來了。他把這種電叫“動物電”。

伽伐尼的“動物電”觀點得到了許多人的支持。因為人們早就知道,海洋中有一些魚,像電鰻、電鯰等都能放電,人們自然聯想到,別的動物體內也可能貯存這種電。

但也有一些科學家不同意伽伐尼的觀點,其中有一位就是意大利物理學家伏打。

伏打認為,引起蛙腿抽動的是來自銅鉤和鐵架兩種不同金屬接觸產生的電流。他把兩種不同的金屬導線連接起來,用它們的兩端去接觸青蛙,蛙腿就會抽動。他還用它們的兩端去接觸自己的舌頭,立即感到有電的刺激,他把這種電叫金屬電。

為了論證自己的看法,伏打又做了大量實驗。他花了整整3年時間,把各種金屬搭配成一對一對進行實驗,編製出了各種金屬材料接觸生電的序列,其次序是鋅、錫、鉛、銅、鐵、鉑、銀、金……這就是著名的伏打序列,隻要按這個序列將前邊的金屬與後邊的金屬搭配起來,前者就帶正電,後者就帶負電。

伏打還發現,形成電流的另一個必要條件是必須把金屬放在導電的溶液中去,在青蛙實驗中,蛙腿就起到了溶液的作用。

根據這個原理,1800年,伏打把數十個圓形的銀片、鋅片以及用食鹽水浸泡過的厚紙片按銀片、紙片、鋅片、紙片的順序不斷疊起來,製成了伏打電堆,當把電堆的兩端用金屬導線連接起來時,電路中立刻出現了持續的電流。

伏打電堆的發明,使人類第一次獲得了持續的穩定的電流,從此電學又進入了一個新的迅速發展的階段。

那麼,伽伐尼提出的動物電對不對呢?伏打的異議促使伽伐尼進行了更嚴密的實驗。他不用銅鉤、鐵架,而是剝出蛙腿的一條神經,一頭綁在另一條腿上,一條與脊椎接觸,結果蛙腿仍會抽搐。實踐證明,動物會產生電流的結論是正確的,生物體內確實存在生物電。

想不到一個青蛙腿的實驗,引出了生物電和伏打電池兩項重大的發現和發明。

電能轉化為磁

人們不僅早就發現了電現象,而且也早就發現了磁現象。但是長期以來,人們一直沒有把電和磁聯係起來,就連對電和磁分別很有研究的吉爾伯特也認為,電和磁是兩種截然不同的現象。