十項最美的實驗

十項最美的實驗

图书基本信息
出版时间:2009年06月23日
出版社:臉譜
作者:George Johnson
页数:200
译者:賴德鍾
书名:十項最美的實驗
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十項最美的實驗

前言
  幾年前一個晴朗的冬日早晨,我開車上山到聖約翰學院(St. John’s College)玩玩電子。我有幸會見了這所坐落在與世隔絕的聖塔菲山麓學校的校長,而讓我印象深刻的是,這些學生試圖重新演示密立根(Robert Millikan)在1909年的著名實驗(作為人文課程的一部分),密立根找出並測量那些基本粒子,證明它們是電的組成粒子。聖約翰學院像它在安那波里斯(Annapolis)的姊妹學院一樣,追求古典課程,教授始於約西元前600年先蘇哲學家(Presocratic philosopher)的物理學。那是米利都的泰利斯(Thales of Miletus)首次提出大一統理論(Grand Unified Theory)的時代:「水為萬物之源」。以今日的角度來看,他可能是在鑽研超弦(superstring)。泰利斯還注意到,一種在馬格內西亞省(Magnesia)發現、稱為磁鐵礦(magnetite)的岩石,會對金屬產生無形的拉力;摩擦一塊琥珀(希臘人稱為elektron的東西),會使琥珀帶有神祕的電荷:吸引稻草和粗糠。兩千多年後,女王伊莉莎白一世(Queen Elizabeth I)的醫生吉爾伯特(William Gilbert)指出,玻璃與絲摩擦會「琥珀化」(amberized)――電氣化(electrified)(他是第一個使用這個詞的人)――而其他材料也可以用這種方式產生活化現象。吉爾伯特推測,摩擦加熱了某種像水一樣的液體,產生有黏性、具揮發性的「溢出性」電荷。法國化學家杜菲(Charles-Fran?ois de Cisternay du Fay)接著發現,摩擦琥珀會排斥摩擦玻璃所吸引的物體。他得到結論,電一定有兩種形式:「樹脂質的」(resinous,或稱負電)與「玻璃質的」(vitreous,或稱正電)。某種東西深藏在事物背後。密立根找到了掌控之道。  我在一棟兩層樓地形建築的地下室找到物理實驗室,建築正面有白色長廊,松樹圍繞。學期結束了,光線昏黃,影子拉得長長的。在房間遠端,實驗室主任布里森(Hans von Briesen)正在木製實驗桌上組裝電子零件。聖約翰學院的一項傳統是,學生和教師(他們稱為指導老師〔tutor〕)相互以敬語稱呼――布里森先生、約翰遜先生――讓走廊上的交談聽起來有點像《紐約時報》。布里森先生說明了密立根實驗的作法:用香水噴霧器把微小的油滴噴灑到兩片金屬板之間的空間,一個充樹脂質電,另一個充玻璃質電。摩擦空氣之後,一些油滴就像泰利斯的琥珀一樣會變得電氣化。藉由改變兩片金屬板之間的電壓,可以讓一個油滴上下移動;或如果做得精準,能讓油滴在半空中懸浮。從油滴的質量及抵抗下墜所需的電壓量,可以算出它的電荷。測量足夠的油滴後,可以了解電荷是像流體般出現任意量,還是像口袋裡的零錢一樣只是不連續的數量。如果後者為真,那麼最小的數量會是電的基本單位――電子的電荷。完成組裝後,房間暗了下來,實驗開始。經過幾次試驗,布里森先生邀請我來看看。透過一個放大鏡――小望遠鏡――凝視箱子內部,我看到了油滴。在後方光源的照明下,它們像星群或銀河系一樣閃耀。密立根自己曾如此描述它們:「這油滴的樣態就像耀眼明亮的星星一樣。」  科學在21世紀已然工業化。報紙上大肆報導的實驗往往――基因定序(genome sequencing),證明頂夸克(top quark)的存在,藉由分析遠方星星的擺動來發現新行星――花費數百萬美元。超級電腦分析它們產生的數兆位元組資料:運算中心釋出大量熱氣,於是配置了冷卻塔,耗用足供小鎮需求的能源。執行實驗的研究團隊,已經成長到企業規模。但直到不久之前,最撼動人心的科學多來自個人的雙手。單一心靈挑戰未知。那些創下里程碑的偉大實驗多是一、兩位科學家進行的,而且多半在實驗桌面上完成。如果他們有做任何計算,也是在紙上或後來用計算尺進行的。這些實驗的設計和執行如此簡潔優雅,值得被稱為美。這就是美的古典意涵――儀器邏輯簡潔,正如分析的邏輯一樣簡潔,似乎就像希臘雕像的線條般純粹而必然。混亂和含糊瞬間掃除殆盡,對自然的某種新觀點躍入眼前。作為科學作家,我經常被像量子力學或廣義相對論等高深艱澀的理論吸引,這些理論企圖以一些優雅的定律來抓住現實。如果要舉個例子來看看這種追尋已經變得多麼抽象,除了超弦理論,根本不必再多看。超弦理論斷定,物質最終是由十維空間中存在於數學意義上的碎片振動(vibration)產生的。這真是令人驚奇,但又如此艱深而令人困惑――對於我,或可能所有人都是――我開始覺得需要回歸基本。《物理世界》雜誌(Physics World)曾做過一項調查,詢問讀者他們認為最美的實驗是什麼。從結果來看,名冊彙編的前十名都在可預見的物理學領域。然而,我想知道,如果把網撒得更大一點呢?我決定列出自己的清單。問題是該從哪裡著手。從泰利斯摩擦琥珀創造靜電?這個例子缺乏我追尋的那種優雅。它既沒有控制條件,也沒有系統性的試驗可用以觀察哪些材料,在哪些條件下,可以產生這種帶電狀況。正如吉爾伯特後來證明的,琥珀沒有任何獨特之處。以實驗科學來說,泰利斯尚未跨出第一步。另一位先蘇哲學家畢達哥拉斯(Pythagoras)如何,他發現撥弦產生的樂音與數學比例有精準的對應關係?如果整條弦彈出精確的C音,弦的四分之三會發出F音,弦的三分之二是G音。如果按住弦的二分之一,會再次產生C音,高八度的C音。這些都是數字,畢達哥拉斯宣稱――另一個大一統理論。他應該見好就收的。但他繼續推論,火是由四個等邊形包圍著二十四個直角三角形組成,這四個等邊形各由六個三角形組成。空氣是由四十八個三角形組成,水是由一百二十個三角形組成。實驗讓位給神祕主義。另一位候選人可能是阿基米德(Archimedes)。那個他從浴缸裡跳出來高喊「尤里卡」(Eureka,我找到了),發現物理學浮力原理的可疑傳說,使得人們忽視了他的偉大成就。他的著作《論浮體》(On Floating Bodies)被認為是傑出的數學推理,而這不僅是因為它導出阿基米德原理(Archimedes' principle,物體沉入液體產生作用的一個向上力〔upward force〕,等同於物體體積排開的液體重量)。他也從第一原理了解到,如果一個叫作拋物面(paraboloid)的錐形物體浸沒在水中會如何漂浮(冰山大致就是拋物面,其現象與阿基米德所言近似)。然而,他的偉大之處多在推理而非實驗。是另一個偉大的理論家。我追尋的是那些罕見的時刻,利用手邊的材料,一個好奇的靈魂找到一種方式向宇宙提出問題,堅持到它回答。理論上,設備本身就是一種美的事物,拋光的木材、黃銅、光亮黑色硬橡膠。但更重要的是設計和執行的美,以及思緒的純淨。因此我不得不從古希臘直接跳到17世紀,那時一個叫伽利略(Galileo)的人提出運動的基本定律。以那裡為起點,我一步一步進行,造訪科學長路上其他九個小站,最終再次與密立根及他的小星星相遇。任何閱讀本書的人都很可能列出不同的清單。「這本書不能只叫作《十項美麗的實驗》就好了嗎?」一位朋友抗議。或許可以。但我希望保有藝術的任意性(arbitrary),在我挑選的實驗和選擇講述每個實驗的方式都是。這不是一本關於偉大發現的書,也不是像伽利略仔細觀察發現衛星繞著木星或達爾文(Charles Darwin)對雀鳥的觀察這些意外獲得的驚喜。這些都不是我想探索的那種對事實所做的精心安排、具控制性的質問。這本書也不打算成為縮小版科學傳記大全――已經有很多這類好書。有些人生平的奇怪細節吸引我的注意力,如拉瓦節(Antoine-Laurent de Lavoisier)和邁克生(Albert A. Michelson)。其他如伽利略和牛頓(Isaac Newton)的故事,過去已經談得太多。我試著以炭畫的方式描繪每一位科學家。我要的主角是實驗,而非實驗者。為了讓故事盡量清晰,我花了一點篇幅試著分配主角的貢獻度,涉入史學家的論戰。焦耳(James Prescott Joule)關於能量和熱的驚人發現已被梅耶(Julius Robert von Mayer)預測到,但執行這項美麗實驗的人是焦耳。我喜歡克爾文勳爵(Lord Kelvin)對這件事的評論:「考量到是否能從自然的奧祕中獲得任何更深入的理解時,不論當事人對問題多麼在意,個人的優先順序在此根本無足輕重。」
内容概要
科學史上十項最引人入勝的實驗精采重現!十個好奇的靈魂提出波瀾壯闊的問題,顛覆了我們對自身及所處世界的理解!什麼是最美的實驗?一直到不久之前,最撼動人心的科學多來自個人的雙手,而非今日已然「產業化」的大型科學實驗。單一心靈透過實際動手做,正面迎戰未知。本書以伽利略為起點,一步步造訪九個科學長路上的小站,最終再次與密立根及他的小星星相遇。十項影響深遠的實驗憑藉其邏輯、清楚的設計與結果,揭露了深藏在事物背後的道理……《紐約時報》著名科學作家喬治·約翰遜在這本令人無法抗拒的書中,引領我們進入那些世界似乎仍充斥神祕力量的時代,當時科學家對光、電,以及解剖台上心臟的跳動困惑不已。我們目睹了伽利略在測量引力時,以歌唱的方式標記時間;牛頓小心地將一根針插入他的眼睛後方,以了解光如何造成視網膜的震顫;哈維在手臂上綁上止血帶,觀察他的動脈在上方跳動、靜脈在下方鼓脹,證明血液的循環;伽凡尼在切開的蛙腿上釋放電流,對痙攣的肌肉纖維驚異不已;巴夫洛夫進行了他現在著名的實驗,研究狗隨著音高而產生唾液。對他們所有人來說,勤奮獲得了獎賞。一瞬間,困惑一掃而空,對自然的某種全新理解躍入眼中。為了帶給我們這些故事,約翰遜重建了許多科學逸事,讓我們重溫一個靈魂凝望未知之境時縈迴的激情。
作者简介
  喬治·約翰遜(George Johnson),科學作家,定期為《紐約時報》(The New York Times)撰稿。他也為《科學人》(Scientific American)、《大西洋月刊》(The Atlantic Monthly)、《時代雜誌》(Time)、《石板》雜誌(Slate)及《連線》雜誌(Wired)撰寫文章,作品曾收錄於《美國最佳科學寫作選》(The Best American Science Writing)。  他的最新著作是《勒維特之星》(Miss Leavitt's Stars)及《下一波資訊革命》(A Shortcut Through Time),並著有《奇異之美》(Strange Beauty)及《心靈之火》(Fire in the Mind)。他曾獲得國際筆會(PEN)和美國科學促進會(American Association for the Advancement of Science)的獎項,著作兩度入圍隆普蘭克獎(Rhne-Poulenc Prize)決選名單。  他是聖塔菲科學寫作工作坊(Santa Fe Science Writing Workshop)的共同主持人,現居聖塔菲。賴德鍾  英國伯明翰大學國際貿易碩士。曾任職電信公司主管行銷與行政工作多年。對生物學及生態學有高度興趣,亦為氣冷保時捷與紅酒之熱愛人士。
书籍目录
前言1.伽利略:物體移動的方式2.威廉·哈維:心臟的奧秘3.艾薩克·牛頓:色彩的本質4.安托萬洛朗·拉瓦錫:農夫的女兒5.羅吉·高爾瓦尼:動物電6.邁可·法拉第:深藏的道理7.詹姆斯·焦耳:世界運行的方式8.A·A·邁克森:迷失在太空9.伊凡·巴夫洛夫:不可估量的測量10.羅勃特·密立根:界限後記:第十一個最美的實驗謝辭

章节摘录
  在實驗中容易被蒙蔽,並認為看到和發現了我們想看到和發現的事物。
  ――伽凡尼18世紀中葉,電風靡一時,一位業餘科學家站在倫敦皇家學會前描述所謂西蒙定律(Symmer's
law):顏色相反的短襪相吸,而顏色相近的短襪相斥。
為了讓他的腳在冬天覺得舒適,這位講述者,一位叫作西蒙(Robert
Symmer)的政府辦事員,習慣穿上兩層襪子。
清晨時,他會先穿上一雙黑色毛襪,外面再穿一層白色絲襪。
到了下午,他會反過來穿。
在換襪子的過程中,兩種不同的材質因為帶有相反的電荷而劈啪作響,毛豎了起來;人稱光腳哲學家的西蒙坐倒在椅子上,對這個結果感到驚奇。
  「當這個實驗以兩隻黑襪在一邊,兩隻白襪在另一邊的方式進行,」他說道:「出現非常奇特的驚人現象:那些相同顏色東西的相斥,以及那些相異顏色東西的相吸,讓人覺得興奮又很有趣。
」這是電的研究浪漫時代的高潮,科學家辯論著電是蒸氣、液體,或是如富蘭克林(Benjamin
Franklin)猜想的「細微粒子」(subtle
particle)。
科學表演者(當時稱為電學家〔electrician〕)轉動他們的靜電發電機的輪盤――巨大的轉盤與球體物摩擦產生電荷――將電擊波透過手與手的相接,傳送過人龍。
把一個坐在椅子上的人用絲製繩索懸掛起來(要避免他接地),他的頭會發光,像聖像周圍的金葉光環一樣。
從觀眾中選出一位年輕女性,對她充電,她將給予追求者永難忘懷的電撃之吻。
正極遇到了負極。
詭異的是,電就像實體的東西,可以儲存在瓶子裡。
用兩片連接磨電機正負極的錫箔紙,包覆瓶子的內外,這個容器就接收了電荷――玻璃的一邊是負電,另一邊是正電――電線移除很久之後,它仍然有電。
觸摸這個稱為萊頓瓶(Leyden
jar)的原始電容器兩邊,就像被電鰻電到一樣。
科學家思索那些閃電造成自發性行走癱瘓或植物快速成長的報告時,實證經驗常與幻想糾纏不清。
普里斯特利猜想電是在腦中產生的――從燃素轉變而來――接著提出電能讓肌肉運動……以及使小鸚鵡的羽毛閃耀炫麗光澤,在夜間追蹤獵物時「據稱一些動物會發出」光,還有甚至人「有特殊性格的,特別是在某些極端情況下」,也會發出這種光。
另外有學說認為,某種「神經電」液("nerveo-electrical"
fluid)是身體摩擦產生的。
這可是驚人的想法。
就像西蒙的襪子,神經和骨頭會與肌肉摩擦,產成生命的動力――電。
  1786年4月一個傍晚,西蒙的發現超過四分之一世紀後,中年解剖學教授伽凡尼走到靠近他家的波隆那詹波尼宮(Palazzo
Zamboni)露台,帶著一捆金屬線和準備好的蛙腿,如他常說的,「一如既往地」:刺激脊椎,使坐骨的(或小腿的)神經懸盪在外面。
當雲層往南累積,伽凡尼把無頭的動物樣本放在桌上適當的位置,然後連接到他吊在上方的金屬曬衣繩。
接著他等待雷暴(electrical
storm),觀察到蛙腿隨著閃電抽動,好像在警示雷的到來。
  接下來幾年,伽凡尼在他的實驗室製造出類似的效果,以轉動發電機或用萊頓瓶放電的方式產生電,刺激蛙腿神經。
在詹波尼宮的演示,讓伽凡尼確認了「自然」電產生的生理反應與「人工」電相同。
總之,這種電讓肌肉運動。
然而,有一個實驗讓伽凡尼比較難解釋箇中道理。
幾年前,他的一位助理碰巧讓解剖刀接觸到青蛙暴露出來的神經,而剛好另一位在發電機旁工作的助理弄出一個小小的火花。
沒有任何電線連接發電機與這個剖開的動物,但牠的腿猛烈收縮,好像痙攣一樣。
此後伽凡尼不斷研究這個現象。
  一開始他就確定這個反應並非單純來自解剖刀的刺激。
確認發電機沒有轉動後,他再次用金屬刀片按壓神經。
無論他如何努力探究,肌肉動也不動。
顯而易見地,這個現象與電有關。
其他實驗顯示,鐵製圓筒會產生火花並讓蛙腿抽搐,但玻璃棒不行。
然而,有時連金屬解剖刀都無法引發反應。
伽凡尼很快發現,失敗的原因是他抓著工具的骨製刀柄,而非接觸鉚釘或刀身。
不知道為什麼,實驗者本身好像成了反應的一部分。
為了檢驗這項假設,他把一個金屬圓筒放在桌上,讓筒與動物的神經接觸,然後轉動發電機。
蛙腿一動也不動。
他一步步消去變數。
如果把連接蛙腿神經的短圓筒換成長金屬線,一個模糊的火花確實讓蛙腿跳動。
情況變得比較明朗了。
科學家已經知道,電會穿越距離對物體產生感應:閃電打在人的附近,人頸上的毛髮會直豎起來。
轉動發電機會造成空氣中的張力――一種「電大氣」(electrical
atmosphere)。
拿解剖刀的人與解剖刀本身成為一種天線――避雷針――透過青蛙來放電。
但伽凡尼懷疑,或許有甚至更奇怪的事隱藏其中。
如果青蛙只對透過空氣傳導的人工電有反應,抽搐的強度應該與火花的遠近有關。
他把一個金屬鉤連接到青蛙的脊椎上,鉤子鉤上一條長電線,以各種不同的距離重複實驗,最遠把青蛙放到距離發電機150英尺。
反應的強度像之前一樣――甚至把蛙腿隔離在錫製圓筒內部或放在真空中絕緣也一樣。
一個個變化似乎指向他直覺上相信的事:機械產生的電並非造成跳動的主因。
機械產生的電不過是撃發點,刺激了原本就在神經裡流動的「動物電」(animal
electricity)。
伽凡尼知道實驗者多麼容易欺騙自己,去看到自己想看到的東西。
他小心翼翼地處理他的犧牲品。
9月初,詹波尼宮的實驗之後幾個月,他拿了好幾隻截去頭部的青蛙,用金屬鉤把牠們掛在陽台的鐵欄杆上。
這一次沒有閃電,沒有發電機的火花,但蛙腿仍然抽搐。
伽凡尼推想,電不會源自金屬內部。
一個單一導體(conductor)――鉤子和欄杆――無法儲存電荷。
要創造電勢(potential),負極和正極必須小心地分開,就像在萊頓瓶中一樣。
比較難忽視的可能性是,大氣電透過某種方式「溜進動物體內蓄積」,當鉤子與欄杆接觸時衝出來。
那天天空晴朗,但他想排除這個可能性。
他一手拿起一隻青蛙,用插入牠身上的鉤子把牠吊起來,讓蛙腿接觸到銀製盒子的蓋子。
另一隻手拿著一片金屬,讓金屬接觸發光的銀盒表面,形成一個完整的電路(circuit),讓蛙腿跳動。
同樣的現象發生在當他固定住青蛙的軀體,讓鉤子和其中一條蛙腿掃過這個扁平導體:「蛙腿接觸導體表面的一瞬間,所有蛙腿肌肉都收縮,將腿抬起。
」當蛙腿再度落下觸及金屬表面,牠再次收縮……然後又一次,青蛙反覆收縮至精力耗盡。
除了動物電,這還可能是什麼?1791年,伽凡尼將他的發現發表為《電對肌肉運動效果的評論》(De
Viribus
Electricitatis
in
Motu
Musculari
Commentarius),提出青蛙的肌肉像萊頓瓶一樣,可以儲存及釋放某種有機電(organic
electricity)。
伽凡尼小心地描述他的實驗,分析結果後,讓自己做了一些猜測。
他指出,對人來說,過剩的電可能讓人焦躁不安、臉紅,或甚至在極端情況下癲癇發作。
他短暫跨界到非專業領域冒險,提出閃電與地震可能多少有些關聯:「但臆測要有個限度!」最後他希望研究電是否會影響所有各式各樣的身體功能:「關於血液循環和體液分泌這些事,我們會盡快在其他評註中發表,等我們稍微有空閒的時候。
」  起初歐洲最偉大的電學家之一的伏特(Alessandro
Volta)對伽凡尼的發現印象深刻,宣稱這個實驗讓動物電躋身「可演示的真理之林」。
然後,他很客氣地逐步分解這項理論。
伏特選用整隻青蛙,他試著用一個金屬條觸碰牠的背部,用錢幣或鑰匙觸碰蛙腿。
然後他將兩支探針的尖端靠在一起,封閉這個電弧(arc)。
伽凡尼提到,實驗的結果是「相同的抽搐、痙攣、抽筋」――但不同的是,他用兩種不同的金屬。
伽凡尼說,在他自己的實驗中,這個「雙金屬電弧」似乎增強了收縮,但他認為這不過是一個有趣的小細節。
剛開始伏特的想法類似,指出這種金屬組合不知為何促進了青蛙本身的電流快速通過完整電路。
但後來伏特更仔細地觀察。
伏特讓蛙腿的坐骨神經暴露出來,在上面接上兩個像項圈一樣的小金屬夾,並在兩個夾子中間留了一點小空隙。
一個夾子是錫製,另一個是銀製。
當他封閉電路的瞬間――讓兩個夾子接觸或用一條金屬線跨接――蛙腿會抽搐。
他用錫和黃銅做出相似的效果。
伏特漸漸相信,這個傳導電弧不只是釋放或甚至加速動物電的靜態(quiescent)連結。
它就是能量的真正源頭。
當蛙腿抽動時,表現得就像非常靈敏的量表指針。
這種情況顯示的,就是當時剛發現的現象:雙金屬電。
「伽凡尼的理論和解釋……大體上是不合格的,」伏特在寫給同事的信中說:「而且整個體系有瓦解的危險。
」當伽凡尼的青蛙在銀盒的蓋子上跳舞,那不過是對電擊的一種反應。
伏特以有禮又殘酷的方式下了結論:「果真如此,伽凡尼宣稱的動物電,以及他的演示起來看似精巧的實驗,有什麼意義呢?」  伽凡尼迅速起身面對挑戰。
他確實是用黃銅鉤把蛙腿吊在鐵欄杆上。
但這個電弧不一定是雙金屬電弧:他說使用鐵鉤的效果相似。
伽凡尼回到實驗室,他和他的支持者證明他們可以用兩片顯然完全相同的金屬,同步接觸肌肉和神經,引發抽搐。
伏特準備好答案。
金屬片或許看起來性質相同,但不可避免地就是不夠純淨――這些察覺不出的差異會產生電。
於是伽凡尼回到實驗室,設計了巧妙的演示,其中傳導電弧是用一個裝滿無任何添加的純水銀的玻璃容器。
切開的肌肉漂浮在水銀表面,牠的脊椎以絲線懸吊起來。
降下線,神經會接觸到水銀,然後――咻――肌肉抽動了。
伏特堅持金屬不純淨的問題。
如果肌肉動了,就表示金屬必有不同之處――這個循環論證不可能辯駁。
雙方出現對立。
一位認為是青蛙產生電,然後流過金屬電弧。
另一位認為金屬電弧產生電,然後流到青蛙身上。
  伽凡尼支持者唯一的機會,是讓金屬從這個迴圈中剔除。
一位實驗者證明使用碳的效果一樣好:「那麼何必歸因於金屬的不同力量呢,可以由身體產生的效果當然沒有任何金屬的特質?」伏特堅持這項實驗沒有證明什麼,因為碳畢竟是一個導體。
另一位實驗者證明,他只需一隻手碰觸青蛙的肌肉,一隻手碰觸動物被切斷的神經,就可以產生像抽搐的反應。
「每次我碰觸牠,青蛙就抽筋、跳動,我不禁想說,牠想逃離我。
」結論似乎顯而易見:「金屬不是電的發動機……它們沒有祕密,也沒有神奇的功效。
」在另一個看起來最具說服力的實驗中,伽凡尼完全剔除了外導體(external
conductor),輕輕地巧妙操縱剖開的青蛙,讓懸吊著的坐骨神經直接接觸控制腿部的肌肉。
牠立刻踢了一下。
除了動物本身,那個電還能來自哪裡?伽凡尼自信滿滿地用伏特自己的話來嘲諷他:「但果真如此――如果這種電確實完全來自動物,而且非隨處可得,亦非外來的――那麼伏特閣下的意見會變成什麼呢?」  到了這個地步,伏特不改變作法也不行了。
現在伏特開始認為肌肉、神經、實驗者的手、甚至青蛙本身,是較弱的「第二類」導體(”second-class”
conductor)。
不管神經接觸肌肉或銀接觸黃銅,效果是一樣的:不相似的導體會產生他所說的接觸電(contact
electricity)。
在伽凡尼的早期實驗中,一對第一類導體(first-class
conductor)――金屬解剖刀、黃銅鉤、銀盒蓋――被一個濕潤的第二類導體(青蛙)分開。
他也大可用濕的卡紙就好,或如伏特接下來證明的人類的舌頭。
他把一個銀幣放在舌頭上方,一個銅幣放在下方,這樣就能一嘗電的滋味。
這個實驗涉及的一個單一金屬前面已經解釋過。
一個第一類導體在兩個第二類導體(神經和肌肉)之間,形成一個電弧。
最後,你可以完全從黏稠的第二類導體中做出一個電弧:用一隻手和一隻青蛙。
有機或無機――這不重要,只要有差異性就行。
  現在我們知道兩人都是對的。
他們各自以美麗的實驗證明自己的理論。
先說伏特。
他使用數十個金屬盤,一半銅製,一半鋅製,把它們交互堆疊,金屬交錯排列,以浸過鹽水的圓形卡紙隔板分開它們。
如果堆得夠高,他可以讓自己輕微觸電。
他也能用銀和錫,或用小杯鹽水來替代卡紙,串在一起就是雙金屬電極(bimetallic
electrode)。
伏特是電池的發明人。
他在1800年發表的論文標題似乎說明了一切:《論不同導電物質接觸產生的電》(On
the
Electricity
Excited
by
the
Mere
Contact
of
Conducting
Substances
of
Different
Kinds)。
伽凡尼的青蛙,不過是伏特堆(voltaic
pile)裡濕潤的隔離膜(separator)。
  但情況並非如此,因為伽凡尼的王牌實驗,和伏特的一樣優雅。
伽凡尼「一如既往地」準備了一隻他的青蛙,讓每條蛙腿的主神經露出來。
在一項較早的實驗中,他讓神經直接碰觸肌肉。
這一次他用一支小玻璃棒,把一條神經輕推向另一條:兩個完全相同的導體,結果是肌肉收縮;另一種情況是,如果他只是用玻璃棒來刺激第二條神經,肌肉不會收縮。
「現在有什麼差異性可以用來解釋這種收縮?」他質問道:「因為接觸只發生在神經之間。
」他堅稱,這種效果始終只能「由動物內在的電的電路」產生。
但兩人都沒有看清楚,他們的實驗是互補的,因為他們繞著同一個事實打轉。
自然的、人工的、動物的――電就是電。
伏特不了解,他觀察的「接觸電」是一種化學反應(事實上,伏特認為他的電池是一種永恆運動的來源);伽凡尼則拘泥於一個想法:生物電(biological
electricity)有某種本質上的差異。
許多年後,生理學家才清楚知道,伽凡尼(被伏特激發)從他的青蛙中瞥見的細微東西:生物體中每個極小的細胞像個小電池,細胞膜就像卡紙隔板,帶電的離子扮演鋅幣和銅幣的角色。
結果正極與負極平衡,這種電動勢(electromotive
force)稱為電壓(voltage)。
當肌肉運動或手指感知石頭的表面,電流會流過神經系統。
沒有天賜的「生命之力」(vital
force)。
生命是電化學(electrochemistry)。
媒体关注与评论
  「……描述孤獨的天才創造偉大的發現。任何圖書館都應該收藏這本書。」  ――《書單》雜誌(Booklist)  「約翰遜以充滿魅力、令人讚賞的風格,分享〔科學家〕個人軼事及理論。結果成就了一本讓人喜愛的小書,在歷史和科學方面讀來都樂趣無窮。」  ――《書頁》雜誌(Bookpage)  「令人著迷……」  ――《探索頻道》雜誌(Discover)  「簡明扼要,發人深省……對曾協助創造現代世界的科學及科學家獻上禮讚。」  ――《出版人週刊》(Publishers Weekly)
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评论与打分
  •     一本社科类的很好的普及书目,希望再便宜点就好了
  •     我看了,这本书是经过盆友介绍看的
  •     一路读来。有厚度、有深度、有广度的作者。追。。。,。
  •     去泰国观光休假前如果能读读,了解中国皇帝
  •     为了写论文买的书,八千里路云和月
  •     颠覆了意识形态对心灵的绑架。,才能啃完。
  •     而每个人的心理又有细微差别,这本书就可以给我们介绍
  •     非常值得一读。,你书哪里买来的?
  •     不过还是去图书馆借吧。,书的边角在运输过程中被挤压
  •     不知散文好不好,看不下去
  •     该是大师的休闲作品吧!,解释的也很详细
  •     特意买来看看,真实的记录抗战时期的国民党军队
  •     一本乱点。,顺便收藏。
  •     不容忽视的国军,你现在不知道共济会
  •     让世界更美好,内容中肯
  •     以后会经常光顾!,国人应该更加重视。
  •     支持当当网!,看完了第一部
  •     总体上还算可以。,透过梁文道的眼光去看书
  •     分析了人的性格与潜意识的问题。感触多多。,这是一本很好的书
  •     挺好的,通过这本书知道了莫言的风格