Luigi_Galvani,_oil-painting

發現動物電的人

發現動物電的人

發現動物電的人

1746年,荷蘭萊頓大學 (Leyden University) 的教授穆森布羅克 (Pieter van Musschenbroek) 發明了「萊頓瓶」,可以將摩擦產生的靜電貯存在玻璃瓶中,人類終於可以存取無形的電。

只是萊頓瓶一旦觸碰,瓶內所有靜電即瞬間傾洩而出,無法提供持續而穩定的電流,實用價值並不高。不過萊頓瓶倒是頗有娛樂價值,例如讓人頭髮直豎,或是宴會中讓賓客們牽手形成人龍,一人碰觸萊頓瓶,結果每個人都感受到觸電的刺激感。

為什麼人體會導電,甚至肌肉不由自主地抽動?1737年9月9日出生的義大利醫生伽伐尼(Luigi Galvani)為了探討背後機制究竟為何,便用最常拿來解剖的青蛙進行實驗。

伽伐尼除了用萊頓瓶放電,還效法富蘭克林當年放風箏引電,將銅線一端插在已經死亡的青蛙上(下圖右方的瓶內),另一端綁在鐵棒置於屋頂(下圖左上角),結果天空出現閃電時,果然蛙腿就跟著收縮。比較奇特的是,另一隻以銅線和牆上鐵鉤相連的青蛙(下圖桌上),雙腿也抽動了。

當然有可能是閃電也從屋頂傳到牆上所致,但1786年9月的某一天,更奇怪的事發生了。伽伐尼將青蛙的下半身用銅鉤串起來後,掛到鐵鉤上,不小心蛙腿直接碰到鐵鉤,這一瞬間,蛙腿竟然抽動了一下。

鐵鉤既沒有連接到萊頓瓶,當時天氣晴朗,也不可能是閃電造成。既然沒有任何外來的電力來源,伽伐尼不由得懷疑青蛙腿內原本就有電,碰到金屬而釋放出來,就像萊頓瓶一樣。隨後幾年伽伐尼繼續進行各種實驗加以確認,最後於1791年發表論文,主張除了靜電、大自然的雷電,還有第三種電——動物電。

伽伐尼的實驗器材;轉輪即為起電盤,桌面右上角放的則是萊頓瓶。圖片來源:Wikipedia

伽伐尼的主張引起正反兩極的評價,有人大表歡迎,認為與生命力的理論相呼應,有人則認為動物電是無稽之談,其中,比伽伐尼小8歲的伏打 (Alessandro Volta) 乾脆實際動手做實驗加以驗證。

伏打比伽伐尼更早研究電,也更享有盛名,可產生靜電注入萊頓瓶的起電盤,便是伏打於1775年改良發明的。他重做伽伐尼的實驗,發現如果不用銅鉤,而是改用鐵鉤將蛙腿掛在鐵桿上,蛙腿就不會抽動。於是伏打也發表論文,直陳伽伐尼宣稱的生物電並不存在,而是兩種不同金屬間的電位差所產生的電流,流經蛙腿才造成抽動。

為了反駁伏打的公然打臉,伽伐尼小心翼翼地將左右兩支蛙腿裡的坐骨神經剝離出來,然後讓兩條神經互相接觸,結果蛙腿立即收縮,證明沒有金屬仍有電流產生,這不是動物電是什麼?

這下子換伏打不甘示弱,你可以拿掉金屬,我也可以拿掉蛙腿;反正蛙腿只是做為電流的導體,改用別種能導電的東西取代就好了。經過多次實驗,伏打發現將許多銀片與鋅片交替堆疊起來,每對之間以浸了鹽水的布片隔開,就能產生強烈的電流,創造了史上第一個電池。伏打的論文於1800交由英國皇家學會發表後,伽伐尼的動物電主張很快被學界揚棄。

史上第一個電池——伏打堆。圖片來源:Wikipedia

不過伽伐尼早就放棄爭辯了,他的愛妻於1790年去世令他深受打擊,從此一蹶不振。拿破崙軍隊占領義大利後,於1797年另成立新的附庸國,伽伐尼不願宣誓效忠新政權,因而被剝奪了所有職位,也斷送了經濟來源。原本就鬱鬱寡歡的伽伐尼在貧困交迫下,終於在1798年12月4日過世。

多年之後,學界發現動物電真的存在,這位在世時失去學術地位的輸家,其實是電生理學的先驅。

參考資料:

  1. Luigi Galvani – Wikipedia
  2. Luigi Galvani’s path to animal electricity – ScienceDirect
  3. Figuring Nature: Ritter’s Galvanic Inscriptions | Cairn.info
  4. 【大宇宙小故事】34 君子之爭 – CASE 報科學 (ntu.edu.tw)

更多文章

© 2021 張瑞棋