著:姚荏富

陰暗的房間裡,外表看似貴族的英俊男子,瞪大眼睛看著自己的實驗結果。被解剖後早已死透了的青蛙,正在不斷的抽搐他的雙腿,像是重新獲得生命似的。這不是科學怪人中的杜撰情節,這個男子也不是弗蘭肯斯坦。他叫做路易吉·賈伐尼,將電學與化學串連在一起的男人。

賈伐尼出生於1737年的義大利,也就是十八世紀的義大利。經過了被稱為「天才的世紀」的十七世紀,有了牛頓、伽利略、波以耳等人,確立了許多對於物質與現象的基礎認知。但這也就侷限於基礎而已,改良蒸氣機造成工業革命的瓦特,可是只比賈伐尼大一歲呢!除此之外,當代對於電學的研究也正在起步而已。當時的科學家認為,電分成兩類:由摩擦產生的靜電、以及由閃電而來的自然電。以現今的觀點來看,電不過就是電子的分布以及運動,竟然還分不同種類實在荒謬。然而有未知才有發現,就像隨手買得到地球儀的今天不會再有哥倫布一樣。十八世紀可是電學發展的蓬勃時期,其研究結果深深地影響了化學,後世更將「電化學」視為化學的一個分支。

1786年,50歲的賈伐尼在實驗室解剖青蛙時,熟練的他手起刀落便青蛙去了皮、上下半身也分了家。簡單地用銅勾掛上鐵樑,卻發現只有下半身的青蛙,蛙腿卻如著了魔般不斷抽動。當時的景象可嚇壞了賈伐尼的助手,但賈伐尼本人身為一個醫生兼科學家,必然不會相信超自然的解釋。於是又再度解剖了幾隻青蛙,想不到只要一掛上,青蛙的腿通通都抽搐了起來。經過了不斷的苦思,始終找不到原因的賈伐尼想起了許多醫生會拿萊頓瓶替病人治療各式疾病。萊頓瓶其實就是兩個瓶子組成的電容,能夠儲存電,而萊頓瓶治病就是電療。賈伐尼想起蛙腿抽搐的樣子,跟用萊頓瓶在進行電療時,人的肌肉不由自主抽動的樣子如出一轍。於是賈伐尼認為,這樣的現象一定也是電在作怪。可是不過就只是把青蛙掛上,怎麼會平白無故有電呢?這時的賈伐尼大膽假設電能源自於活的肌肉,並且將這種電視為除了靜電、自然電以外的三種電:動物電。

賈伐尼在1793年的英國皇家學會上發表他的新發現,這樣的發現在當時可是繼富蘭克林以後,四十年來又一電學大發現,馬上吸引了一大票人來聽講。在會場裡,賈伐尼重新表演了讓蛙腿抽動的實驗,當蛙腿一一勾上銅鉤,掛上鐵樑後,馬上又開始抽搐。接著賈伐尼又繼續補充,所有的生物身上都像青蛙一樣帶著電。當時台下觀眾馬上驚嘆不已,掌聲雷動。唯有一個人雖然跟著觀眾鼓掌,心中卻對這個說法保持著懷疑。他是同樣來自義大利的伏打,身為物理學教授又專精於電學的他,會後馬上回到實驗室重複這個實驗。

不久,英國皇家學院收到一份報告,報告中指出賈伐尼動物電的理論是錯的。實際上會產生電流的原因,是因為用銅鉤把青蛙掛在鐵樑上,藉由不同的金屬同時接觸,才產生電流,進而使蛙腿抽動。而不是如賈伐尼說的動物電,由動物身上自體帶電。而這種不同金屬接觸產生的電流,則命名為「金屬電」。想當然爾,這份報告的作者不是別人,正是伏打。某次伏打在說明他的理論時,模仿賈伐尼將蛙腿銅鉤掛上鐵樑上,蛙腿便開始抽搐。伏打又再重複一次相同的步驟,不同的是這次伏打並不是用銅鉤,而是鐵鉤。用鐵鉤掛上鐵樑上的蛙腿便聞風不動,觀眾們馬上為之驚呼,原來生電的關鍵在於兩種不同的金屬。

從此便開始了動物電與金屬電兩派的爭論,也因為伏打的報告,此時的風向慢慢倒向金屬電。不甘示弱的賈伐尼四處尋尋覓覓,終於找到了一種會產生電力的生物,那就是電鰻。電鰻會靠著體內發電,電暈其他小魚後補食。而這正是動物電的存在最直接且有力的證據。伏打金屬電理論也因此受到了大大的打擊,畢竟電鰻發電時可沒有金屬,金屬電的理論也就完全無法解釋這樣的現象。於是伏打並沒有灰心,而是決定轉換方向。既然賈伐尼找到一個沒有金屬就能發電的生物來證明自己的動物電,那我也設計一個只有金屬、沒有生物也能發電的實驗來證明自己的金屬電。而伏打設計出來的,就是電池的前身,大名鼎鼎的伏打電堆。再度將兩派的戰力拉到勢均力敵。

那麼,最後這場動物電與金屬電的戰爭,究竟是誰贏了呢?青蛙腿的抽搐到底是怎麼一回事呢?其實在蛙腿實驗中,伏打的金屬電才是對的,因為不同金屬的活性不同,對電子的吸引力也有大有小。而蛙腿正好提供了金屬搶奪電子的戰場。金屬與蛙腿接觸的地方會有少部分的金屬會失去電子變成離子態,而電子便會通過蛙腿被吸引到另一端,這時產生了電流,蛙腿便抽搐了起來。不過這代表賈伐尼輸了嗎?其實也不然。雖然賈伐尼一開始對於蛙腿實驗的解讀是錯的,但最終他也找到了由生物產生的動物電,也就是電鰻。而另一方面,伏打也為了這場爭論,發明了伏打電堆,後來變成我們生活中不可或缺的電池。也就是說這場「蛙腿戰爭」的贏家不只是伏打,也是賈伐尼,更是我們這些享受成果的所有人。