就在维也纳的社交微澜与东方的战略博弈同步推进之时,位于维也纳新城边缘、紧邻“帝国材料实验室”的一栋不起眼石砌建筑内,亚历山德罗·伏特教授正面临着他科学生涯中一次关键的“堆叠”尝试。
这里原本是拉瓦锡化学实验室的一个附属工坊,专门进行电学相关实验。空气中常年弥漫着臭氧、金属和某种酸液的混合气味。伏特,这位来自意大利帕维亚的物理学家,自被沃尔夫冈以“提供无限研究资源与绝对学术自由”的条件招揽至维也纳后,便将全部热情投入到了对“动物电”与“接触电”现象的深入探究中。他坚信,伽伐尼关于青蛙腿抽搐源于“动物体内电流”的理论是片面甚至错误的,电的本质源于不同金属在潮湿环境中的接触。
过去几个月,他进行了数百次实验,系统地将各种金属两两配对,浸泡在不同浓度的盐水、酸液或碱液中,测量它们之间产生的电势差和短暂电流。锌、铜、锡、铅、银、铁……各种组合的数据密密麻麻记满了十几个笔记本。他验证了自己的猜想:电的产生无需动物组织,仅靠金属与电解液的接触就能实现。但单个“电偶”产生的电流太微弱、太短暂,无法实用。
“如果能像砌墙一样,把许多个这样的‘电偶’垒起来……”这个念头在他脑海中盘旋已久。今天,他决定付诸实践。
实验台上,摆放着他精心准备的元件:数十片打磨光亮的圆形锌片和铜片,浸泡在稀硫酸中的浸透盐水厚毛毡垫,以及一些作为绝缘和支撑用的硬橡胶圈。他的助手,一位同样痴迷于电学现象的年轻奥地利学生,屏息凝神地在一旁协助。
伏特深吸一口气,用镊子小心地夹起一片锌片,放在干燥的台面上,然后盖上一片浸透电解液的毛毡垫,再放上一片铜片。这就构成了一个最基本的“锌-电解液-铜”单元。他重复这个过程:铜片上放浸液毛毡,再放锌片,再放毛毡,再放铜片……
一层,两层,三层……实验台上渐渐垒起了一个由金属片和湿毛毡交替叠加而成的圆柱体。空气中弥漫的酸味更浓了。助手在一旁用最原始的验电器(金箔片)和刚刚改进过的、灵敏度稍高的电流计(基于磁针偏转原理)随时准备检测。
当垒到第十五层时,伏特示意助手将电流计的两根引线金属探针,分别接触“堆”最底端的锌片和最顶端的铜片。
瞬间,电流计的磁针发生了清晰可见的偏转!并且,在接下来的一段时间内,偏转角度保持稳定,没有像单个电偶那样迅速衰减!
伏特的心脏狂跳起来,但他克制着激动,示意助手记录数据。然后,他继续小心地叠加。
二十层,二十五层,三十层……
电流计的偏转角随着层数增加而显著增大!当这个简陋的“堆”达到四十层时,磁针的偏转几乎达到了仪器量程的极限。更令人振奋的是,这种电流是持续的!只要金属片和电解液没有耗尽或彻底腐蚀,它就能一直提供稳定的电动力!
“成功了……我们成功了!”年轻的助手忍不住低呼,脸上满是兴奋的红晕。
伏特紧紧盯着那不断释放着稳定电流的“金属-电解液堆”,双手微微颤抖。这不是偶然的火花,不是转瞬即逝的静电,这是人造的、可控的、持续的电流源!他找到了将化学能直接转化为稳定电能的方法!
他立刻想到了一系列激动人心的可能性:更持久、更明亮的电弧灯?无需外部磁铁就能驱动的电磁装置?甚至……远距离通信?(伯爵曾模糊地提过“电信号传递信息”的构想)。这个“堆”(Pile,他脑海中已经为它命名)将打开一扇全新的大门。
“快,”伏特回过神来,声音因激动而有些沙哑,“记录所有细节:每种金属片的厚度、纯度,电解液的精确成分和浓度,毛毡的浸润程度,环境温度……还有,立刻准备材料,我们要搭建更大、更稳定的‘堆’,测试它的最大输出和持续时间!另外,准备一份详细的实验报告,我要立刻呈送给莫扎特伯爵!”
他知道,伯爵对任何能产生“持续动力”或“可控能量”的突破都抱有极大兴趣和远见。这个“伏打电堆”(Voltaic Pile),必将引起伯爵的高度重视。
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