那是1786年平凡的一天,不是节日,没有庆典,但那一天创造了科学史上的奇迹。那一天,意大利波洛尼亚大学解剖学教授伽伐尼正在认真地解剖一只青蛙,只见他全神贯注、一丝不苟,先用手中灵巧的解剖刀准确地切开青蛙的腹部肌肉,接着细心地找出了青蛙的下肢神经,进行仔细的研究。当他正在解剖另一只青蛙时,旁边有一台起电机正好在工作。解剖刀无意碰了起电机一下,他再解剖青蛙神经时,一个以前没有见到的现象发生了,青蛙腿部肌肉明显抽搐起来。
青蛙的腿部肌肉为什么抽搐呢?这一现象让伽伐尼非常感兴趣。他开始以为这是刚才还活蹦乱跳的青蛙一时没有死透的缘故,但他后来终于发现了起电机、解剖刀和青蛙神经抽搐之间的必然联系。他决定检验一下,空气中的电是否也会使青蛙腿产生同样的反应。蛙腿神经的一端用导线连接到一根绝缘的金属棒上,将金属棒放置在屋顶上,同时使蛙腿神经的另一端接地时,他发现,在雷雨天,这条青蛙腿也会不时抽搐。
在第一个实验的基础上,伽伐尼又做了一个实验。当他把挂着蛙腿神经的黄铜钩子搭在铁横棍上时,青蛙肌肉就发生抽搐,而且即使在晴朗的日子里,这种现象也一样发生。最后,他用两种不同的金属分别触及死蛙的肌肉和神经,并把两种金属联结起来,肌肉也会抽搐颤动。
这些现象很明显地表示,青蛙的抽搐来自外界的电流。然而,一向酷爱研究生物电现象的伽伐尼却认为,青蛙的生物电与外界构成了回路,并因此推断,电能来源于活的肌肉,这个观点就相当于莱顿瓶放电。两种不同性质的金属正好形成青蛙神经和肌肉之间的电路,他把这种电称为“生物电”。伽伐尼的结论或许和他的少年往事有着密切关联。
安琪尼奥姨妈是一位和蔼可亲的人,她住在亚得里亚海滨的一个美丽的小镇上。少年时代的伽伐尼最喜欢去安琪尼奥姨妈家度过漫长的暑假。蔚蓝色的大海,银色的沙滩,小镇的宁静常常使伽伐尼流连忘返。他十分喜欢安琪尼奥姨妈,她年轻漂亮,宽厚仁爱,常常给伽伐尼讲美丽动人的希腊神话故事。可是,一看到安琪尼奥姨妈痛苦的一瘸一拐地行走时,伽伐尼的心都快碎了。
安琪尼奥姨妈患有非常严重的风湿性关节炎,这种疾病让她苦不堪言,甚至无法正常行走,为此,伽伐尼决定学习医学,为所有被病痛折磨的人分担忧愁。后来,采用了沿海渔民的传统治疗方法,安琪尼奥姨妈的病症才大为减轻。欧洲一些国家的沿海居民很早就采用电鳗鱼、电鳐鱼刺激人体来治疗头痛和风湿类疾病。
这些电鱼是如何刺激人体进而对人体进行治疗的呢?开始伽伐尼并未对这些带电鱼进行研究,在他成为波洛尼亚大学医学系助教以后才开始了对带电鱼研究的这项实验。他通过长期研究发现,这些鱼全是会发电的电鱼。经过解剖,伽伐尼才知道,在电鱼胸部两侧的皮肤里各藏有一个由纤维组织所组成的、并由神经纤维相连接的蜂窝状发电器。靠着这种发电器,电鱼能够发出足以击人麻木的很强的电能,电鱼就是凭借它的这种能够自控和随时发出的电能获取食物或击退强敌。安琪尼奥姨妈通过电鱼的发电进行“电疗”,才获得了较好的疗效。
面对着多姿多彩的生物电现象,伽伐尼感觉自己进入了一个神奇的世界,他对此进行了长达十几年的研究,他感到自己正在从事揭开生命力量之谜的伟大研究。他在这场伟大的发现过程中,侧重于神经生理学方面的研究,奠定了生物电学研究的基础。
1793年,伽伐尼将自己长期观察研究的结果在英国皇家学会会议上进行了阐述,在会后的演示实验上,人们都为伽伐尼的伟大发现而喝彩,与会的人们都欣然地接受了伽伐尼对这一发现的生物电的分析。伽伐尼的发现和理论使整个欧洲科学界兴奋异常,“青蛙实验”成了街谈巷议的话题。后来,就连罗马宫廷也对伽伐尼的青蛙实验大感兴趣,派人邀请伽伐尼表演。
有一次伽伐尼进行演讲之后,助手告诉了伽伐尼关于伏打实验的消息,并把实验结果记录交给了他。看到伏打的名字,伽伐尼立即回忆起那个生气盎然的帕多瓦的年轻教授。在从伦敦返回意大利的旅途中,伏打将满脑子的古怪想法倾倒给伽伐尼教授。
伏打非常大胆地采用了伽伐尼没有用过的方法进行新的实验:把青蛙实验中的两块性质不同的金属板改换为两块性质相同的金属板,结果青蛙腿立即停止了抽搐。伏打从此得出了结论:使青蛙抽搐的能量的确来自一种新的电能,但这种电能不是由动物细胞组织产生的,而是由两块不同性质的金属的接触产生的。若只用一种性质的金属做实验,青蛙就不会产生抽搐现象。
伽伐尼看到伏打的实验结果,觉得十分震惊,甚至有点难以接受。他跑到实验室重复了伏打的实验,果真如此。但是,一想到亚得里亚海滨的小镇,一想到治疗安琪尼奥姨妈的电鳗鱼以及许多生物放电实验,伽伐尼又自信起来。他认为电能来自动物的组织,他坚信这一点,他相信电鳗鱼是不会欺骗他的。
自从这次交锋之后,伽伐尼和伏打为了证明各自观点的正确开始了论战。伽伐尼加紧进行为自己的理论寻找根据的实验,伏打则更加热火朝天地做起了自己的实验。科学的论战就是科学的竞赛,不论谁取得了胜利,都是人类的福祉,正是因为伽伐尼的实验和伽伐尼与伏打的科学论争,最终使伏打发明了“电堆”,这是世界上最早的电池,是今日电池的雏形。伏打电堆在人类历史上第一次产生了可以连续恒定的电流,为电学研究开辟了道路。
伽伐尼进行的青蛙实验像一只勇敢神奇的金鸡下了一只金蛋,造福了整个人类。伏打在晚年的时候还一直说:“没有伽伐尼的青蛙实验,就绝不会有伏打电堆。人们在使用伏打电堆时,应该首先想到的是伽伐尼教授,是他的青蛙实验像闪电一样,启开了我的智力之门。”
从蛙腿抽搐到发现电流,再到“电堆”制成,伽伐尼和伏打发展科学、推动电学发展的首功,当属伽伐尼。