你必须做到心里有准备, 一旦实验的结果展示出那些内容是存在错误的情况, 那么你就应当立刻将那些哪怕是极具吸引力的想法给全部舍弃掉。
—— 亚历山德罗·伏特
陈关荣 | 作者
在电学领域以及咱们的日常生话当中, 电压所采用的国际标准单位是“伏特”（volt）, 这个单位简称作“伏”, 其符号为V。
假如在一个电场内部存在任意两个点, 当把1库仑的正电荷从这个点移动到达那个点的过程中, 电场力所做的功恰好是1焦耳, 那么这相互连接的两个点之间的电压数值就被定义为1伏特。与此同时, 在各类工业应用的场景里, 为了追求方便起见, 人们往往也习惯选取千伏、毫伏和微伏作为衡量电压的常用单位。
伏特这位意大利人的英文姓氏其实叫伏打, 他那全名特别长, 得叫亚历山德罗·朱塞佩·安东尼奥·阿纳斯塔西奥·伏特（ Volta, 1745年2月18日 – 1827年3月5日）。这里面伏打才是他的真姓, 而那几个中间的名字各有所指。
它们分别代表了与宗教有关的关联、祖父的情况, 还有伯父或者母亲这一系的关系。到了现代这个时间段, 传统意大利人的中间那段称呼已经不重要了, 甚至都保留不了了。如果说伏特要是还活在今天的话, 那么他在那些法律文件上面所写的姓名, 很可能就只是亚历山德罗·伏特这么简单一个写法罢了。
图1 亚历山德罗·伏特（扫描肖像）
伏特是在意大利北部的科莫市出生的, 他生在了一个富裕的天主教家庭里。科莫市是知名的风景胜地, 全世界的人都因为科莫湖而知道这座城市。
伏特的父亲名字是伏尔太, 活了六十年（出生于1692年, 逝世于1752年）, 母亲的名字叫玛丽亚女士（出生于1714年, 逝世于1782年）, 他们两个人一共养育了六个孩子。
伏特的那些个兄弟姐妹, 基本上大多数都是在从事神职人员相关的这种事业, 唯独到了他这个后来发展的时间点上, 他是成为了科学家的。
伏特在年纪很小的时候, 并不是那种聪明伶俐、让人喜欢的孩子。他到了四岁的时候才会说话, 父母非常担忧他的智力发育迟缓, 因此对他的未来前景并没有抱太多的希望和信心。不过, 等到了七岁这个阶段, 伏特的智力水平就追上了其他同龄的孩子, 并且在随后的日子里逐渐超出了大家。
但是, 很不幸的情况发生了, 当伏特七岁时, 他的父亲去世了, 年幼的他和他的姐妹由那位在科莫大教堂担任副执事的叔叔进行抚养和教育。到了1757年, 已经年满12岁的伏特在家中完成了达到小学文化程度的学习之后, 就去进入Como地区的皇家神学院继续求学。
当伏特长到15岁的那时候, 负责教导他的老师曾经试图用各种方法去说服他要跟随那些从事神圣职业的人员去参加受训活动, 可是这个计划最终没有获得成功的结果。他的叔叔也曾经善意地建议过他去专门学习法律方面的书籍和条文规定, 但是这一提议同样也是收效甚微、看不见实际成果。
其实在那个特定的时期里, 伏特本人就已经在内心深处对自己所涉及的自然界的科学领域产生了非常巨大的兴趣与爱好, 他个人特别倾向于关注有关电力方面的现象并且下定决心要把自己的人生方向定位为成为一名专门的物理研究学者。
他在那段时候, 把英国那位叫约瑟夫·普里斯特利（J. , 1733–1804）的科学家的书, 就那本名叫《电学史》的名著读完了, 然后他还专门写了一首长诗, 题目是关于那个关于电的东西, 这件事让他学校的老师还有家里的长辈们都很喜欢, 大家都夸他。
图2 伏特的第一篇学术论文
在1763年, 当时年仅18岁的伏特, 开始和那位著名的法国物理学家阿贝·诺莱（Abbé J. A. , 1700–1770）, 通过书信方式进行交流, 他在信里谈论了他自己对于电力和引力之间的关系, 所作的类比。
后来呢, 他还曾写信给都灵大学物理学教授, 也就是当年意大利最重要的静电实验物理学家乔瓦尼·贝卡里亚 （ B. , 1716–1781）, 以此讨论他所理解的一些电现象。贝卡里亚留给他的那个忠告, 是要多做一点物理实验, 并且要把它牢牢记住。
然后在1769年这一年的时候, 伏特发表了他的第一篇文章, 题目叫做论电火吸引的力量, 这是一篇学术方面的论文, 这篇文章在当时的一些学界人士中引起了一点关注, 因为这个关系, 帮助他终于在1774年得到了他人生中第一个工作职位, 成为了Como皇家神学院的物理学讲师。
< 在第二年的时候, 他向外界公开宣称自己发明出来了一台可以持续不断去产生静电荷的电泳仪（）。这台机器主要是由一块金属板所组成的, 而在这一块金属板里面放置有经过硬化处理的树脂混合物。负责实验的工作人员可以使用丝布来对这块树脂进行擦拭动作, 这样一来就能让树脂处于带电的状态。
接下来, 工作人员可以把另外的一块金属板放置在树脂的上方位置, 以此来让这块新放的金属板也变得带电。完成这个操作之后, 工作人员可以把上面那块金属板给取走, 从而使得它的电荷状态消失不见。然后, 工作人员再把刚才取走的金属板放回原来的树脂上, 让它再次变成带电的状态。
接着, 工作人员又会把这块金属板再次取走。该过程可以无限制地进行重复。当时的这个有趣的电学实验引发了轰动。这使他声名大噪。因此他被学院提拔为实验物理学教授。
从1776年开始, 伏特着手开展对气体化学方面的事物的探究。他成功地将甲烷予以发现和分离出来, 而括号内的内容在原表述中是缺失的。他亲自设计了包括使用自构型的封闭容器（也就是被称为某种特定名称的装置）借助电火花实施气体点燃在内的若干关键实验。
对于冷凝验电器这一类凭借电泳仪来甄别微量电荷的检测工具, 伏特对其进行了改进和完善。另外, 他还创造出了用于调查气体在发生燃烧行为期间容积发生改变状况的气体燃化计, 并且完成了对空气膨胀系数这一数值所做出的测定工作。
另外, 他给出了一个提议, 就是把静电通过那种有着绝缘层的铁质电缆传过去, 借着这个方式来传递消息, 他还去核实了一项被称为“伏特电容定律”的东西, 这个定律的意思是说, 放在某个物体上面的电势大小, 和它拥有的电荷数量成正比。
在1779年的时候, 他接受了邀请, 前往Pavia大学任职, 担任实验物理学讲座教授这一职位, 他在该位置上工作将近了40年的时间, 在这一期间, 他还曾经担任过学院院长的职务。
在1780到1790年之间的这段岁月, 伏特拿到了政府的资助去了欧洲好多国家做调研旅行, 也因此结识了许多当时举足轻重的科学家。
他见到的人里有亨利·卡文迪什（Henry）, 本杰明·富兰克林（）, 安托尼·拉瓦锡（）, 约瑟夫·普里斯特利（）, 皮埃尔-西蒙·拉普拉斯（-Simon）, 克洛德·贝托莱（）, 约瑟夫-路易斯·拉格朗日（-Louis）, 还有那个大名鼎鼎的詹姆斯·瓦特（James Watt）。
在1782年, 他当选为法国科学院的外籍院士, 到了17791年, 他又被选举成为了伦敦皇家学会的院士。
在1791年, 伏特的好朋友兼物理学和生物学家路易吉·加尔瓦尼（Luigi , 1737–1798）宣称, 把两种不同的金属和一个具有皮的青蛙的腿肌肉进行连接的时候, 是可以产生电流的, 这样会导致蛙腿发生抽搐的事情, 加尔瓦尼将其解释为是在活的组织中发现的一种新的形式的电的现象的存在, 并且给他取名为“动物电”的这个称号。
伏特心里想, 青蛙腿这事儿吧, 说白了不过就是让电流在那两种金属中间跑来跑去, 于是他给这个过程起了个名叫“金属电”。为了把自己这想法给坐实了, 他就接着在第二年里头干起了只拿金属做东西的类似实验。
他自个儿吧那些材质不一样的金属圆盘一个一个放在自己舌头尖上, 好去试试那金属和金属中间流过的到底是不是那种特别微弱的电流。这一试不要紧, 他发现原来压根儿就不需要用到啥动物那点组织来弄出电流。
后来他把做实验的报告给拿出去给人看, 结果直接就把那些信奉动物电的一帮人和那些力挺金属电的人给彻底激怒了, 两边争得那是相当激烈。那次争论持续了数年, 最后因为1800年发明了“伏特电池”, 所以事情才算告一段落。原因是电池本身就证明了, 电流确实是由金属产生的。
不过, 伏特和加尔瓦尼在科学论点上面的分歧, 完全是一场君子之争。这种交锋并没有任何损害体面的地方, 而是留下了一段美好的佳话。
1794年的时候, 因为电学和化学做出了很突出的成绩, 伏特得到了皇家学会给的那个很有名的科普利奖章（Medal）。就在同一年, 已经到了49岁的伏特, 娶了一位伯爵的千金做妻子。
这位小姐名叫玛丽亚·佩雷格里尼, 就是那个Donna Maria, 生于公元1764年, 死于公元1841年。这对夫妇生育了三个儿子, 分别是生卒年为1795到1869的大儿子, 生卒年为1796到1814的二儿子, 以及生卒年为1798到1876的小儿子Luigi Tobia。
非常不幸的是, 老二在18岁的时候因为生病去世了, 他当时曾经被人们认为是个非常有前途的、将来能够成为数学家的人。伏特为此感到伤心到了极点, 他在写给朋友的一封信中这样写道, 这个巨大的损失让他得到了极其沉重的打击, 他感觉自己将会从此再也遇不到任何快乐的一天了。
幸运的是, 另外那两个儿子在长大成人以后都很有作为, 其中老三成为了一名律师, 而老大甚至当上了科莫市的市长。
图3 伏特电池（ 博物馆）
1800年, 55岁的伏特在经过长达四年、不断反复进行的实验之后, 最终完成了他一生里头最得意的发明, 这份成果就是咱们现在常说的伏特电池, 另外也有个叫法叫“伏打电池”。
就在这年的3月20日这一天, 他把一份写好的报告交到了伦敦皇家学院, 这份报告是提给当时的院长约瑟夫·班克斯爵士看的, 这位Sir Banks的生卒年份是1743年到1820年。通过这份报告, 他正式对外宣布了自己搞出的这个新奇玩意儿, 而且还在里头提供了把这种新式电池组装起来的具体操作说明。
在1832年, 伏特的研究成果被整理成了一篇论文, 这篇论文的标题是“论不同种类导电物质的单纯接触所激发的电”, 也就是大家说的《伦敦皇家学会汇刊》, 并且在那一年正式发表了出来。
与1745年由荷兰莱顿的物理学家彼得·冯·穆森布罗克设计的, 只能够存储固定静电的“莱顿瓶”不一样。这种“莱顿瓶”是由他设计出来的。但是伏特电池是能够通过把化学转换成电能来产生电的装置。伏特电池是由一些银圆盘和锌圆盘组成的。这些圆盘是相互接触的。
在每一组相挨着的金属圆盘中间, 都安放了用纸板或者吸收材料做成的那种圆盘, 并且让这些圆盘都用盐水泡过。像是这样连起来串的圆盘个数要是越来越多, 所产生的电效应的力量就越是明显。
伏特就是靠着能做一遍又一遍的这么个实验方法来证明了一件事儿, 那就是金属电池这种东西是可以拿出来产生电动势的, 虽然这个势力不算强, 但是相当稳定, 同时也能让电流一直不停地流动下去。在关于新电池的发明这件事儿上, 伏特非常明确地表达了对威廉·尼科尔森、提比略·卡瓦洛和亚伯拉罕·班尼特这些人的感谢。
这些人都是化学家或者物理学家。他们在早期的研究工作里头, 给伏特的实验带来了特别的启发和影响。没有这些前期的工作铺垫, 也就后来那些事儿了。
伏特电池的发明简直是破天荒的大事儿, 它不光催生了电化学这门学科, 还提前预示了紧接着就要到来的电子革命以及电气化大革命, 并且迅速地牵头带动出了一大堆跟电有关系的重要科学发现和新技术创造, 比方说在1800年的时候, 威廉·尼克尔森（, 1753–1815）还有安东尼·卡莱尔（, 1768–1840）, 他们就利用那个电池里产生的电流, 把水给弄分解开了, 分出了氢气和氧气来。
在1807年那个时间点, 汉弗莱·戴维爵士（Sir Davy, 1778–1829）这个人, 是利用了电池这个设备, 才从碱里面把钠还有钾这两个元素给分离出来的。
再之后呢, 迈克尔·法拉第（ , 1791–1867）, 他在那个非常有开创性的电磁学方面去进行研究的时候, 也是充分地、大量地去使用了电池这个东西的。
在1801年这个时间点, 身为法国皇帝以及被称为拿破仑一世的那个人（他的出生年份是1769年, 去世年份是1821年）, 出现在了一个被称作法国研究院的机构这里。当时他召见了伏特这个人。然后他观摩了伏特所做的那个演示内容。
接着授予了他一枚看起来非常精致并且是用金子打造的奖章。他还把伯爵这个爵位封给了伏特。这个伯爵的头衔具体是叫做Volta Count of the of。因为这一系列的操作和安排, 让伏特一下子就变得名满天下的状况就此形成了。
在1815这一年份里面, 奥地利的国王作出了决定, 决定把伏特任命为大学的教授一职, 而这个教授所负责的学科是哲学里面的自然科学部分。
图4 伏特向拿破仑一世演示他的电池（J.-I. 油画）
伏特这个人, 他一辈子都不怎么去管那些政治上的事儿, 一门心思都扑在了做科学研究上面。可是, 等他终于把那个电池给研制出来之后, 他就慢慢地不再出现在大众的视野里了, 然后一个人躲进自己老家科莫市郊的那个地方去住起来了。
从一千八百二十三年开始, 他的身体就变得越来越差, 病得很重,到了最后的一千八百二十七年三月五号这一天英国物理学家伏特, 他就离开了人世, 死的时候是有八十二岁了。他被埋葬在了某个特定的地点, 这个地方具体是哪里呢文章里省略了。
为了能够纪念一下伏特这位伟大的科学家, 后来的好多人在科莫湖附近修建了一座专门的博物馆, 这座博物馆的里面摆放着他活着时候所使用过的各种实验仪器, 还有他自己写的那些学术论文。
在欧元被推出之前, 伏特这个人的肖像、这一座博物馆, 还有伏特电池这三样东西, 是一起被印刷在意面值为 10,000 里拉的纸币上面的。
图5 意大利 10,000 里拉纸币
在1998年那个时间点, 国际电化学学会的欧洲分支部门, 它做了一个决定, 设立了名为亚历山德罗·伏特奖章这样的一个奖项, 这个奖项不是年年发的, 而是每两年颁发一次, 为什么要做这样一件事呢?
目的很明确, 就是为了要去表彰那些在电化学这个领域, 还有固态物理科学技术研究领域里面, 取得了非常杰出成就的学者们。
图6 亚历山德罗·伏特奖章
最后的时候, 得提一嘴那个轶事, 伏特加出生在一个挺虔诚的天主教家庭里, 年轻的时候在教会学校念书, 他那个抚养他的叔叔, 还有他那帮兄弟姐妹们, 几乎个个全都是神职人员, 所以他肯定是个教徒无疑, 但是他这辈子太投入科学研究了, 当然也很可能是他对宗教不算怎么虔诚,他还老是往教堂里头去得少英国物理学家伏特, 不太顾得上那些教会活动什么的, 所以就在背后头招来了好多人的非议和议论。
为了这个目的, 在伏特到了晚年的时候, 他好像是有点不情愿, 可是态度非常鲜明, 并且表达得非常清楚, 最后给出一段自我辩解的言论:
说实话, 我真的搞不懂, 为啥偏偏就有人要去怀疑我对我所信仰的那个宗教到底存有多少真诚, 又有着多深厚的依恋感情这回事。要知道我从出生一直到大, 都是在罗马、天主教还有使徒宗教这样的一种环境底下成长起来的, 并且我也一直都在坚持做着心灵上和行动上的那种忏悔活动。
虽然我实际上并没有做到天主教徒和基督徒要做的那些好事儿, 并且我心里面也深深地对自己的好多缺点感到羞愧, 但是我非常肯定的是, 因为得到了上帝的原谅和怜悯, 我从来就没有改变过自己对信仰的态度。在这个信仰里面, 我就明白到了上帝的纯粹恩惠和那种不是靠人力能得到的特殊帮助。
不过呢, 我也没有不管那些已经证实过的想法, 更没有做出那些会让人觉得我在怀疑的、属于自己的行为做法。我对有关宗教基础与依据的著作, 还有那些为宗教辩护的人以及反对宗教的人的作品, 进行了十分仔细的研读, 同时也把支持和反对的各种理由都认真考量过了。
根据我的这些研究所得出的结果,是认为可以给宗教增添上一份相当程度的可信度或者说令人相信的样子。就算是仅仅从那种自然的、非超自然的角度来看贝语网校, 任何一个没有被各种恶行或者激烈的感情所扭曲的信念, 任何一个天生就具有高洁品格的精神状态, 肯定都是应该去热爱并且欣然接受这种东西的。
我希望这份由我自己亲手做出的决定, 自愿付出并亲自用笔写下来并且签上自己名字的忏悔声明, 在往后遥远的未来日子里, 能够拿来展示给别人去看, 让旁人也能看到它的内容。我不会因为福音而感到羞愧, 我会希望它能够结出很好的成果来！这部分内容是摘自Volta这本书的第五章的第二十九页。