生物学·科学史 | 青蛙腿到底能不能发电？
徐来
2017-10-30
世界好大，奇妙的事情每天都有，我们一起去发现吧！
生物学·科学史 | 青蛙腿到底能不能发电？
| 暖爸型转述师 | ：金北平
徐来
在意大利的博洛尼亚市，有一座非常古老的大学，博洛尼亚大学，在中世纪的时候，也就是差不多中国的唐宋年间，博洛尼亚大学是西方最早的大学，也是欧洲最有名的大学之一，是许多人向往的地方，也出现过许多了不起的科学大师，我之前跟你说过的卡西尼，就曾经在这里做教授。
现在你如果去博洛尼亚大学的理学院旧址，会看到一座小广场。广场上立着一尊人物雕像。在这样一个伟人倍出的地方，塑造这样一座具有代表性意义的雕像，那雕像刻画的一定是非常厉害的人物吧？
有意思的是，这个人物是以切青蛙腿著称的。他是18世纪末博洛尼亚大学理学院的院长，名字叫：路易吉·伽伐尼。
今天我来给你讲讲怎么回事。
博洛尼亚大学校区。图片来源：wiki
伽伐尼怎么发现的生物电？
1780年的一天，伽伐尼的两位学生正在做动物解剖实验，实验对象是一只青蛙。当时，伽伐尼主动参与并亲自拿着手术刀去分解青蛙。因为那几天伽伐尼的妻子病了，他想着切一点儿好的蛙腿肉下来，带回家给妻子炖汤喝。疼爱妻子真是用心良苦啊——不过，要注意，在现在看来，这个做法是不符合实验规定的，实验用的动物可能含有残留的药物，不能直接拿回家来吃，而应该销毁掉。
但当时的科学家没有这样的意识，伽伐尼还是去切青蛙腿了，正切着呢，突然，同样在进行实验操作的一个学生大叫了起来：青蛙活了！伽伐尼问怎么回事，学生说他的手术刀碰到青蛙的神经时，突然爆出了微弱的电火花，蛙腿还收缩跳动了起来。
伽伐尼自己测试了一下，也发现了这个情况。他觉得这个现象非常有意思，于是摩拳擦掌，准备进行深入研究。他做的可是正经研究，不是随便拍脑袋想。既然能看到电火花，说明这个现象里面有电的参与，所以首先就要确认一点——是不是把电量加大的话，反应会更大。接下去他设法搞来了经典发生器和莱顿瓶——还记得之前我教你做的莱顿瓶吗？那是用来储存电的。现在你可以用很简单的方法来做一个可以使用的莱顿瓶，但是在伽伐尼的时代，这些设备都是很贵重的，不容易拿到。
伽伐尼使用莱顿瓶里的电去刺激青蛙腿，果然，青蛙腿动得更明显了，于是他继续思考，既然人工制造的电力能让青蛙腿动，那么自然产生的电力行不行呢。在一个有雷雨的下午，他把青蛙腿放到室外，用一根铜钩子，挂在了院子的铁栏杆上。果然，受到雷电的影响，青蛙腿又动了起来！
外部电力的刺激，能让青蛙腿动起来，那么如果没有外部电力的刺激之后，青蛙腿还会动吗？伽伐尼又制造了一个与外界的电隔绝的环境，把青蛙腿放在铁板上，再用铜丝去戳它，结果青蛙腿又动了。接下来，伽伐尼尝试用同一种金属，或者把两种金属搭配在一起，甚至使用液态金属水银，都能发现类似的情况；另一方面，如果使用不能导电的非金属，比如用玻璃，就观察不到这个现象。
这一系列实验做了整整11年的时间，最后伽伐尼正式发表了自己的论文。他认为，存在一种“生物电”，动物的身体里本身就带有电！
伏打为什么反对伽伐尼？
论文发表之后，立即引起了很大的争议。虽然大家知道，在有些鱼类身上存在放电的现象，比如电鳗、电鳐等等，在很早的古代罗马帝国时代，也有人尝试利用鱼类的这种放电特性来刺激人体，希望能够治疗某些疾病。但是，要让大家承认所有的动物身上都有电的存在，这个对当时的人们来说，还是有点难度的，所以很多人都持怀疑或反对的态度。
在反对的人当中，有一个反应最厉害的人，他叫伏打。伏打也是一位非常有名的研究电的专家，当时在意大利另外一所大学教书，而且，他还是伽伐尼的好朋友，很早就知道伽伐尼在做关于青蛙腿的电实验。所以，他早有准备，等伽伐尼的论文一发表，就开始重复实验——这里你可能要注意一下，重复实验是科学研究当中非常重要的一环。如果说某个实验结果，除了你，别人都做不出来，那你的实验结果就不可能得到认可。
伏打相信，伽伐尼做了那么多实验，已经确认了一点，青蛙腿是会被电得动来动去的。但他对这个现象的看法却不一样。 他不觉得这足以说明青蛙身体里本身就带电，而是因为这里头有两种不同的金属在参与。
什么是伏打电堆？
最后，伏打干脆做了一个非常有意思的实验。他找来几个玻璃杯，在杯子里装上浓盐水。然后在每个杯子里放一小片白银，和一小片叫做锌的金属，两片金属彼此不相连。然后，他用导线把第一个杯子里的银片和第二个杯子里的锌片连起来，再把第二个杯子里的锌片连上第三个杯子里的银片……这样一路连下去，把那两根分别连着第一个杯子里的锌片和最后一个杯子里的银片靠近的时候，会出现电火花。
伏打电堆。图片来源：wiki
伏打说，青蛙腿里并没有电，是这种电让它动起来的，青蛙腿上的汁水只是起了浓盐水的作用罢了。后来，伏打还利用这个方法， 做了人类历史上第一个可以持续产电的电池，名字叫：伏打电堆。这个伏打电堆也成了未来电学的关键工具之一。
两位教授各自持有自己的观点，彼此不认同，他们甚至发生过一次公开辩论，但谁也说不服谁。
意大利伏打寺(纪念伏打并展示相关文物的博物馆)的伏打电堆原型。图片来源：wiki
好在，其他科学家们通过继续对这个问题进行研究。终于找到了答案，他们发现这两位教授其实都只说对了一半。首先，死掉的青蛙不会自己产电，电是来自两片金属的相接触产生的，这一点伏打说对了。
其次，活青蛙确实能产一种特殊的微弱电流；活着的青蛙正是依靠这种电流，才能控制自己的腿部活动；而外来的电流让青蛙腿动，也是借用了这个机制，虽然伽伐尼并不清楚其中原理和细节，但是他也确实说对了一半。后来， 伽伐尼还是被尊为“电生理学”的早期创始人。
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今天我们学习了4个知识点：
意大利的博洛尼亚大学是西方最早的大学，也是欧洲最有名的大学之一，这里诞生了很多伟大的科学家；
伽伐尼在一次切青蛙腿的过程中，发现了生物体存在电现象，经过一系列缜密的实验， 11年后，他才公开了自己的发现；
伏打认为生物电并不存在，只是两片不同的金属在导电的液体内产生的现象，他还根据这个想法做出了人类历史上第一个可以持续产电的电池，名字叫：伏打电堆；
关于青蛙是否产电的问题，最终的答案是：死掉的青蛙不会自己产电，但是活青蛙确实能产一种特殊的微弱电流，青蛙的身体也是借用了这个机制来控制腿部活动。
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徐来
今天，是博物学陪伴你的第 202 天，恭喜你，又收集了一个新知识！下一期我们继续研究。