到底是誰發現了電?答案可能存在於兩千年前的一個陶罐裡

第二次工業革命將人類帶進「電氣時代」後，人類的生產生活方式發生了翻天覆地的變化。

時至今日，電被應用於各個角落，從海底的電纜到珠穆朗瑪的通信塔，從奔馳的高鐵到旋轉的木馬，我們已無法想像沒有電的世界會是什麼樣。

那麼是誰能有幸發現這改變世界的電力呢？作為一種能源，電是不能發明的。至於是誰發現了它，幾個世紀以來，許多科學家和歷史學家一直在研究。

一些人認為本·富蘭克林是第一個發現電的人，但是，正如我們將在本文後面了解到的，他的著名的「風箏實驗」，實際上只表明了閃電是電的一種形式。

電作為一種物理現象，可能早在富蘭克林之前幾千年就被發現了。

內容

關於電的簡介古代世界的電:巴格達「電池」的故事本·富蘭克林和他的閃電風箏實驗電的實用之路當前和未來的電力

01關於電的簡介

電通常指電流，從狹義上來說，電流指電荷在導體和半導體中的移動，如銅線、PN結等。

施加在電子上推動它們通過導線的力則被稱為電壓，電子的流速被稱為電流。

如果你把導線想像成一根有水流過的管道，那麼電壓相當於使水流動的壓力，而電流則是每秒鐘流過管道的水量。

在金屬中，電子可以自由移動，故而被稱為電的良導體。有些材料不導電——稱為絕緣體。

但是，不導電的電荷仍然攜帶有電荷。如果你把兩種不同的絕緣材料在一起摩擦，比如玻璃棒和絲綢，電子就會從玻璃棒轉移到絲綢上，絲綢就會帶負電荷。

02古代世界的電:巴格達「電池」的故事

據現有信息所知，生活在2600多年前的希臘人很可能是第一個發現電荷概念並利用電的人。他們觀察到，用動物毛皮摩擦樹脂或琥珀，會導致它吸引乾草。本質上，希臘人遇到了靜電。

我們還從古代文獻中得知，埃及人知道某些種類的魚會引發身體放電。事實上，古埃及人很可能使用尼羅河鯰魚來治療頭痛和神經疼痛——這種被稱為魚電鎮痛的做法一直沿用到17世紀晚期。

鯰魚木乃伊

但是，毫無疑問，古代最驚人有關電的例子是巴格達電池。這個奇特的小陶罐發現於一座安息時期的陵墓，目前收藏在巴格達伊拉克博物館，由在伊拉克首都巴格達城郊外修建鐵路的工人們於1936年6月盛夏的一天發現並上報。

歷經兩個月的發掘，發現了大量古波斯時代的文物，包括金銀器、銅管、陶器等，而最令考古學家百思不解的當屬一個由粘土製成的陶器，高約14釐米，最大直徑為8釐米，裡面裝滿了瀝青。

斷代研究表明，這件文物大約有2000年的歷史，當時該地區被帕提亞帝國佔領。

雖然它看上去其貌不揚，但是科學家們很快就發現，這個陶罐的內部暗藏玄機，結構精妙。

這個陶罐裡有一個由高純度銅片製成的中空圓筒，圓筒的下端覆蓋著一片銅片，而圓筒的內部覆蓋著一層3毫米厚的瀝青，瀝青中還包裹著一根鐵棒，這一結構與現在的鹼性乾電池的結構類似。

巴格達電池仿製品

時任伊拉克博物館館長的德國考古學家瓦利哈拉姆·卡維尼格對「電池」進行了深入研究，得出並公布了一個震驚科學界的消息：「根據出土文物中共有可裝配10個電池的材料來分析，這些電池當時是被串聯使用的，串聯這些電池的目的則是通過電解法將金鍍在雕像或裝飾品上。」

此消息一出，立刻引起一片譁然。

後來，另一位德國科學家協助卡維尼格使用仿製品進行實驗發現，將醋酸(蒸餾醋)和葡萄汁的混合物倒入罐中，連續幾天產生了0.87伏的電壓。

隨著時間的推移，在現代伊拉克的遺址周圍發現了更多這樣的人工製品，它們是由帕提亞人和薩珊蒂斯人製造的。

然而，考慮到沒有馬達、燈或任何類似的電氣設備，這些古老的電池有什麼用呢？

巴格達電池的一個可能應用是醫療，因為當時的希臘人和羅馬人通常使用普通的電子射線給病人電擊來治療疼痛。

沒有任何明顯的用途，這讓一些人質疑這些古老的罐子是否真的被用作電池。或者說，這些罐子可能只是用來儲存重要的文件，以防止溼氣損壞紙張。

此外，由於沒有記錄表明帕提亞人或古代世界的任何人擁有正式的電學理論，電池的發現很可能是一個意外。

快進到1600年後的未來十六世紀。在此期間，伊莉莎白女王的御醫、物理學家威廉·吉爾伯特發表了物理學史上第一部系統闡述磁學的科學專著——《磁石論》，並用拉丁文electricus來描述電。

不久之後，另一個名叫託馬斯·布朗德的英國人出版了一本關於物理學的書，書中他用「電」這個詞總結了吉爾伯特的工作。

03本·富蘭克林和他的閃電風箏實驗

許多人在小學就被告知，班傑明·富蘭克林，美國開國元勳和著名發明家，在雷暴中站著，通過把鑰匙綁在風箏上發現了電。

然而，事實並非如此。富蘭克林不是第一個研究帶電粒子的科學家，他也從未著手發現電——他的研究只是試圖證明閃電是電的一種存在形式。

在18世紀中期，遠在富蘭克林開始他著名的電風箏實驗之前，他就在擺弄他的朋友彼特·克林遜送給他的電子管。

正是根據這些經驗，富蘭克林提出一個假設閃電就是一個「巨大的電火花」，並提出了一個實驗驗證方法，用一根高杆從雲中「引電」。

富蘭克林很清楚其中的危險，他在給科林森的一封信中還提到，任何參與這個實驗的人都必須在類似士兵崗亭的圍欄保護下觀察這種現象。

富蘭克林的理論傳到了歐洲，法國人託馬斯·弗朗索瓦·達林巴德用一根50英尺長的垂直杆來吸引「電流」(閃電)，並於1752年5月10日在巴黎獲得成功。

7月，英國人約翰·坎頓成功地複製了這個實驗。後來，俄羅斯化學家米哈伊爾·羅蒙諾索夫在自己的實驗後也得出同樣的結論。

富蘭克林顯然沒有意識到大洋彼岸的這些發展，在1752年6月費城的一個雷電交加的日子裡，進行了他自己版本的實驗。

他站在室外的一個遮蔽物下，手裡拿著一個綁著鑰匙的風箏線。當閃電擊中高空中的風箏時，電流順著線流下，電荷被收集在萊頓瓶裡——這是一種古老的電子元件，可儲存高壓電荷，並釋放出來，功能上等同於電容。

許多人認為，風箏實際上是從大氣中收集電荷，而不是被閃電直接擊中——否則，富蘭克林可能會在那決定性的一天被烤焦。

富蘭克林本人後來在1752年10月19日的《賓夕法尼亞公報》上詳述了他的發現，並提供了如何重建實驗的說明:

「雨水打溼風箏線讓其導電，能發現電流不斷流向指旁鑰匙，用這個鑰匙可以給萊頓瓶充電。從中得到的電火花可以用來進行所有電學實驗，通常這是藉助橡膠玻璃圓罩或管子完成的；從而完整地證明了電和閃電的相同性。」

也就是說，富蘭克林沒有發現電，他甚至不是第一個真正進行實驗證明閃電是電並寫下發現的人。然而，他被認為是第一個提出假說和實驗條件的科學家。

富蘭克林的實驗被揭曉後，科學在所有領域蓬勃發展，包括電磁學。

04電的實用化之路

1800年，一位名叫路易吉·加爾瓦尼的義大利醫生發現，當一隻青蛙接觸到兩種不同的金屬時，它的腿會抽動。

基於這個發現，他的同伴亞歷山德羅·沃爾特得出結論，在兩塊金屬板之間存在一種電勢，導致電荷流過青蛙的腿。

沃打藉助這一發現發明了第一批現代電池——伏打電堆。為了紀念他，我們現在以他的名字命名電的屬性之一——電勢(或電壓)。

1831年，麥可·法拉第發明了發電機——本質上是一種原始的發電機——它利用一個磁鐵在一圈銅線中運動，產生微小的電流。

這為世界範圍內的電氣化革命奠定了基礎。1878年，美國發明家託馬斯·愛迪生發明了第一個實用的白熾燈泡，它能連續發光幾個小時。

後來，在19世紀後期，塞爾維亞裔美國發明家尼古拉·特斯拉開創了交流電、感應電機和多相配電系統。

05今天和未來的電力

人類利用電力的那一刻是歷史上的一個裡程碑。如果沒有電，世界將永遠按照太陽系規則運行，日出而亮，日落而陰，我們今天認為理所當然的大多數發明也不可能實現。

今天，電力驅動著世界。與此同時，所有由電力帶來的驚人進步和繁榮都有隱藏的代價。

直到今天，我們的大部分電力來自於化石燃料的燃燒，如大型火力發電機中的煤，太陽能或風能等可再生能源只佔世界能源需求的一小部分。如果我們要避免因人類引起的全球變暖帶來的全球性災難，這種情況需要改變。

作為改變世界的偉大發現，電帶著光明和力量，推動著人類和人類社會大步向前，它雖然肉眼不可見，但卻在無數科學家的努力下最終成為人類最偉大的僕人。

06寫在最後

一個其貌不揚的陶罐，可能蘊藏著古人的智慧，千百年來的事實證明，科學無處不在，就如同美好的事物一樣，只是缺少發現科學的眼睛。

電的發現之路，也不可能是由某一個人走出來的，畢竟科學之路是漫長且孤獨的，每一次前進的步伐都將為科學殿堂添磚加瓦。