“伏打电堆”的问世,像一剂强心针注入了维也纳的科研心脏,也点燃了沃尔夫冈胸中沉寂已久的、属于现代学者钟蔷的那种对基础科学突破的纯粹热情。蒸汽机、铁路、标准化生产是宏伟的骨架与肌肉,而这稳定电流的诞生,则预示着神经系统与感知器官的萌芽——一个更精微、更迅捷、更智能的时代即将到来。
他第一时间将伏特、卡文迪什、拉瓦锡和瓦特召集到“帝国材料实验室”新划拨出的“电学与应用研究部”(原伏特实验室已不足以承载未来的工作)。这四位顶尖学者,性格迥异却因共同的目标与伯爵提供的无与伦比的研究环境而相处融洽。
“先生们,”沃尔夫冈指着实验台上几个不同尺寸、发出轻微嘶嘶声(电解液作用)的伏打电堆原型,“这不是终点,而是起点。我们需要系统地探索这个新工具带来的可能性。”
他迅速布置了几个优先方向:
1. 电源本身:由伏特主导,优化电堆结构,提高稳定性、输出功率和寿命。研究不同金属对(锌-铜目前最优,但或许有更好组合)、电解液配方、以及防止极化(性能衰减)的方法。目标是制造出可长时间工作、输出参数稳定的“标准电源单元”。
2. 电磁效应:这是沃尔夫冈最寄予厚望的方向,交给了亨利·卡文迪什。这位沉默寡言、实验技巧登峰造极的英国贵族科学家,早已对电与磁的模糊关联充满好奇。伯爵向他描述了奥斯特未来将发现的“电流磁效应”概念(当然是作为“一个值得验证的猜想”提出),并提供了初步的电磁铁(用绝缘导线绕在铁芯上)设计思路。卡文迪什的任务是:验证电流能否产生磁场,量化其强度与电流、线圈匝数的关系,并探索利用电磁铁进行起重、传动甚至产生连续旋转运动(电动机雏形)的可能性。
3. 电化学:拉瓦锡的领域。稳定电流为定量研究电解过程提供了绝佳条件。研究水、盐溶液、甚至熔融化合物的电解,探索新元素的发现(伯爵暗示了几种碱金属和碱土金属的可能性)、金属提纯(电镀、电解精炼)、以及新型化合物的合成。这不仅具有科学意义,更可能直接催生新材料和新的工业流程。
4. 测量与基础性质:需要建立一套电学量的基本测量标准。电流强度、电压(电动势)、电阻……这些概念需要定义和量化。瓦特虽然主要精力在蒸汽机改进上,但他对精密测量和仪器设计有独到见解,伯爵请他协助设计更灵敏、更可靠的电流计、电位计等仪器,为整个电学研究奠定计量基础。
资源被迅速调配。最好的化学试剂、高纯度金属材料、精细的玻璃器皿和绕线工具源源不断地送进实验室。一批经过选拔、对新兴科学充满热情的年轻学徒被分配进来做助手。实验室里日夜灯火通明(用的是煤气灯,电弧灯尚在测试),弥漫着臭氧、酸液、绝缘漆和金属加热的特殊气味,以及不时响起的、因新发现或实验突破而发出的低呼。
进展比预想的更快。
卡文迪什几乎是立刻验证了“电流磁效应”。当他将通电导线靠近小磁针时,磁针清晰的偏转让他惯常古井无波的脸上也露出了惊异和满足的神情。他迅速投入量化研究,设计出精巧的扭秤实验来测量磁力,并开始缠绕不同规格的线圈,测试电磁铁的吸力。很快,第一个能提起数磅重铁块的电磁铁诞生了。虽然笨重且耗电,但它证明了电能可以转化为可控的机械力。
拉瓦锡则在电解实验中不断有惊喜。通过电解某些熔融的矿物盐,他们得到了前所未见的、性质极其活泼的银色金属(钠、钾的早期分离,虽然纯度不高且命名不同)。这证实了伯爵关于“电流可以分解物质、揭示其基本组成”的预言,也为化学元素理论提供了新的、强有力的实验证据。拉瓦锡开始系统地规划电解实验,试图绘制一张“电化学亲和序列表”。
瓦特和仪器工匠们合作,改进了电流计,使其灵敏度大大提高,并开始设计利用标准电池(由伏特提供)和均匀电阻丝来测量“电动势”(电压)的初步装置。