生物學(xué)·科學(xué)史 | 青蛙腿到底能不能發(fā)電？

徐來(lái)

2017-10-30

世界好大，奇妙的事情每天都有，我們一起去發(fā)現(xiàn)吧！

生物學(xué)·科學(xué)史 | 青蛙腿到底能不能發(fā)電？

| 暖爸型轉(zhuǎn)述師 | ：金北平

徐來(lái)

在意大利的博洛尼亞市，有一座非常古老的大學(xué)，博洛尼亞大學(xué)，在中世紀(jì)的時(shí)候，也就是差不多中國(guó)的唐宋年間，博洛尼亞大學(xué)是西方最早的大學(xué)，也是歐洲最有名的大學(xué)之一，是許多人向往的地方，也出現(xiàn)過(guò)許多了不起的科學(xué)大師，我之前跟你說(shuō)過(guò)的卡西尼，就曾經(jīng)在這里做教授。

現(xiàn)在你如果去博洛尼亞大學(xué)的理學(xué)院舊址，會(huì)看到一座小廣場(chǎng)。廣場(chǎng)上立著一尊人物雕像。在這樣一個(gè)偉人倍出的地方，塑造這樣一座具有代表性意義的雕像，那雕像刻畫的一定是非常厲害的人物吧？

有意思的是，這個(gè)人物是以切青蛙腿著稱的。他是18世紀(jì)末博洛尼亞大學(xué)理學(xué)院的院長(zhǎng)，名字叫：路易吉·伽伐尼。

今天我來(lái)給你講講怎么回事。

博洛尼亞大學(xué)校區(qū)。圖片來(lái)源：wiki

伽伐尼怎么發(fā)現(xiàn)的生物電？

1780年的一天，伽伐尼的兩位學(xué)生正在做動(dòng)物解剖實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象是一只青蛙。當(dāng)時(shí)，伽伐尼主動(dòng)參與并親自拿著手術(shù)刀去分解青蛙。因?yàn)槟菐滋熨しツ岬钠拮硬×耍胫幸稽c(diǎn)兒好的蛙腿肉下來(lái)，帶回家給妻子燉湯喝。疼愛(ài)妻子真是用心良苦啊——不過(guò)，要注意，在現(xiàn)在看來(lái)，這個(gè)做法是不符合實(shí)驗(yàn)規(guī)定的，實(shí)驗(yàn)用的動(dòng)物可能含有殘留的藥物，不能直接拿回家來(lái)吃，而應(yīng)該銷毀掉。

但當(dāng)時(shí)的科學(xué)家沒(méi)有這樣的意識(shí)，伽伐尼還是去切青蛙腿了，正切著呢，突然，同樣在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的一個(gè)學(xué)生大叫了起來(lái)：青蛙活了！伽伐尼問(wèn)怎么回事，學(xué)生說(shuō)他的手術(shù)刀碰到青蛙的神經(jīng)時(shí)，突然爆出了微弱的電火花，蛙腿還收縮跳動(dòng)了起來(lái)。

伽伐尼自己測(cè)試了一下，也發(fā)現(xiàn)了這個(gè)情況。他覺(jué)得這個(gè)現(xiàn)象非常有意思，于是摩拳擦掌，準(zhǔn)備進(jìn)行深入研究。他做的可是正經(jīng)研究，不是隨便拍腦袋想。既然能看到電火花，說(shuō)明這個(gè)現(xiàn)象里面有電的參與，所以首先就要確認(rèn)一點(diǎn)——是不是把電量加大的話，反應(yīng)會(huì)更大。接下去他設(shè)法搞來(lái)了經(jīng)典發(fā)生器和萊頓瓶——還記得之前我教你做的萊頓瓶嗎？那是用來(lái)儲(chǔ)存電的。現(xiàn)在你可以用很簡(jiǎn)單的方法來(lái)做一個(gè)可以使用的萊頓瓶，但是在伽伐尼的時(shí)代，這些設(shè)備都是很貴重的，不容易拿到。

伽伐尼使用萊頓瓶里的電去刺激青蛙腿，果然，青蛙腿動(dòng)得更明顯了，于是他繼續(xù)思考，既然人工制造的電力能讓青蛙腿動(dòng)，那么自然產(chǎn)生的電力行不行呢。在一個(gè)有雷雨的下午，他把青蛙腿放到室外，用一根銅鉤子，掛在了院子的鐵欄桿上。果然，受到雷電的影響，青蛙腿又動(dòng)了起來(lái)！

外部電力的刺激，能讓青蛙腿動(dòng)起來(lái)，那么如果沒(méi)有外部電力的刺激之后，青蛙腿還會(huì)動(dòng)嗎？伽伐尼又制造了一個(gè)與外界的電隔絕的環(huán)境，把青蛙腿放在鐵板上，再用銅絲去戳它，結(jié)果青蛙腿又動(dòng)了。接下來(lái)，伽伐尼嘗試用同一種金屬，或者把兩種金屬搭配在一起，甚至使用液態(tài)金屬水銀，都能發(fā)現(xiàn)類似的情況；另一方面，如果使用不能導(dǎo)電的非金屬，比如用玻璃，就觀察不到這個(gè)現(xiàn)象。

這一系列實(shí)驗(yàn)做了整整11年的時(shí)間，最后伽伐尼正式發(fā)表了自己的論文。他認(rèn)為，存在一種“生物電”，動(dòng)物的身體里本身就帶有電！

伏打?yàn)槭裁捶磳?duì)伽伐尼？

論文發(fā)表之后，立即引起了很大的爭(zhēng)議。雖然大家知道，在有些魚類身上存在放電的現(xiàn)象，比如電鰻、電鰩等等，在很早的古代羅馬帝國(guó)時(shí)代，也有人嘗試?yán)敏~類的這種放電特性來(lái)刺激人體，希望能夠治療某些疾病。但是，要讓大家承認(rèn)所有的動(dòng)物身上都有電的存在，這個(gè)對(duì)當(dāng)時(shí)的人們來(lái)說(shuō)，還是有點(diǎn)難度的，所以很多人都持懷疑或反對(duì)的態(tài)度。

在反對(duì)的人當(dāng)中，有一個(gè)反應(yīng)最厲害的人，他叫伏打。伏打也是一位非常有名的研究電的專家，當(dāng)時(shí)在意大利另外一所大學(xué)教書，而且，他還是伽伐尼的好朋友，很早就知道伽伐尼在做關(guān)于青蛙腿的電實(shí)驗(yàn)。所以，他早有準(zhǔn)備，等伽伐尼的論文一發(fā)表，就開(kāi)始重復(fù)實(shí)驗(yàn)——這里你可能要注意一下，重復(fù)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究當(dāng)中非常重要的一環(huán)。如果說(shuō)某個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，除了你，別人都做不出來(lái)，那你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果就不可能得到認(rèn)可。

伏打相信，伽伐尼做了那么多實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)確認(rèn)了一點(diǎn)，青蛙腿是會(huì)被電得動(dòng)來(lái)動(dòng)去的。但他對(duì)這個(gè)現(xiàn)象的看法卻不一樣。 他不覺(jué)得這足以說(shuō)明青蛙身體里本身就帶電，而是因?yàn)檫@里頭有兩種不同的金屬在參與。

什么是伏打電堆？

最后，伏打干脆做了一個(gè)非常有意思的實(shí)驗(yàn)。他找來(lái)幾個(gè)玻璃杯，在杯子里裝上濃鹽水。然后在每個(gè)杯子里放一小片白銀，和一小片叫做鋅的金屬，兩片金屬彼此不相連。然后，他用導(dǎo)線把第一個(gè)杯子里的銀片和第二個(gè)杯子里的鋅片連起來(lái)，再把第二個(gè)杯子里的鋅片連上第三個(gè)杯子里的銀片……這樣一路連下去，把那兩根分別連著第一個(gè)杯子里的鋅片和最后一個(gè)杯子里的銀片靠近的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)電火花。

伏打電堆。圖片來(lái)源：wiki

伏打說(shuō)，青蛙腿里并沒(méi)有電，是這種電讓它動(dòng)起來(lái)的，青蛙腿上的汁水只是起了濃鹽水的作用罷了。后來(lái)，伏打還利用這個(gè)方法， 做了人類歷史上第一個(gè)可以持續(xù)產(chǎn)電的電池，名字叫：伏打電堆。這個(gè)伏打電堆也成了未來(lái)電學(xué)的關(guān)鍵工具之一。

兩位教授各自持有自己的觀點(diǎn)，彼此不認(rèn)同，他們甚至發(fā)生過(guò)一次公開(kāi)辯論，但誰(shuí)也說(shuō)不服誰(shuí)。

意大利伏打寺(紀(jì)念伏打并展示相關(guān)文物的博物館)的伏打電堆原型。圖片來(lái)源：wiki

好在，其他科學(xué)家們通過(guò)繼續(xù)對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究。終于找到了答案，他們發(fā)現(xiàn)這兩位教授其實(shí)都只說(shuō)對(duì)了一半。首先，死掉的青蛙不會(huì)自己產(chǎn)電，電是來(lái)自兩片金屬的相接觸產(chǎn)生的，這一點(diǎn)伏打說(shuō)對(duì)了。

其次，活青蛙確實(shí)能產(chǎn)一種特殊的微弱電流；活著的青蛙正是依靠這種電流，才能控制自己的腿部活動(dòng)；而外來(lái)的電流讓青蛙腿動(dòng)，也是借用了這個(gè)機(jī)制，雖然伽伐尼并不清楚其中原理和細(xì)節(jié)，但是他也確實(shí)說(shuō)對(duì)了一半。后來(lái)， 伽伐尼還是被尊為“電生理學(xué)”的早期創(chuàng)始人。

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今天我們學(xué)習(xí)了4個(gè)知識(shí)點(diǎn)：

意大利的博洛尼亞大學(xué)是西方最早的大學(xué)，也是歐洲最有名的大學(xué)之一，這里誕生了很多偉大的科學(xué)家；

伽伐尼在一次切青蛙腿的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了生物體存在電現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)一系列縝密的實(shí)驗(yàn)， 11年后，他才公開(kāi)了自己的發(fā)現(xiàn)；

伏打認(rèn)為生物電并不存在，只是兩片不同的金屬在導(dǎo)電的液體內(nèi)產(chǎn)生的現(xiàn)象，他還根據(jù)這個(gè)想法做出了人類歷史上第一個(gè)可以持續(xù)產(chǎn)電的電池，名字叫：伏打電堆；

關(guān)于青蛙是否產(chǎn)電的問(wèn)題，最終的答案是：死掉的青蛙不會(huì)自己產(chǎn)電，但是活青蛙確實(shí)能產(chǎn)一種特殊的微弱電流，青蛙的身體也是借用了這個(gè)機(jī)制來(lái)控制腿部活動(dòng)。

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徐來(lái)

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