发明家名人故事：伏特发明电池的故事

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伏特出生于意大利科莫一个富有的天主教家庭里。他对科学的爱好似乎是自然而然发生的。十九岁时他写作了一首关于化学发现的六韵步的拉丁文小诗。伏特在青年时期就开始了电学实验，他读了许多书，他的好友加托尼送给他一些仪器，并在家里让出了一间房子来支持他的研究。

伏特十六岁时开始与一些着名的电学家通信，其中有巴黎的诺莱和都灵的贝卡里亚。贝卡里亚是一位很有成就的国际知名的电学家，他劝告伏特少提出理论，多做实验。事实上，伏特年青时期的理论思想远不如他的实验重要。随着岁月的流逝，伏特对静电的了解至少可以和当时最好的电学家媲美。不久他就开始应用他的理论制造各种有独创性的仪器，用现代的话来讲，要点在于他对电量、电量或张力（如他自己所命名的）、电容以及关系式Q＝CV都有了明确的了解。

伏特制造的仪器的一个杰出例子是起电盘。一块导电板放在一个由摩擦起电的充电树脂"饼"上端，然后用一个绝缘柄与金属板接触，使它接地，再把它举起来，于是金属板就被充电到高电势，这个方法可以用来使莱顿瓶充电。这种操作可以不断地重复。这一发明是非常精巧的，以后发展成为一系列静电起电机。

伏特强烈地感到，他必须定量地测定电量，于是他设计了一种静电计，这就是各种绝对电计的鼻祖，它能够以可重复的方式测量电势差。他还为他的静电计建立了一种刻度，根据电盘的发明，根据他的描述，我们可以确定他的单位是今天的13，350伏。

1775年由于起电盘的发明，使伏特担任了科莫一些学校的物理教授。他的名声开始扩展到意大利以外，苏黎世物理学会选举他为会员.伏特的兴趣并不只限于电学。他通过观察马焦雷湖附近沼泽地冒出的气泡，发现了沼气。他把对化学和电学的兴趣结合起来，制成了一种称为气体燃化的仪器，可以用电火花点燃一个封闭容器内的气体。他在三十二岁时去瑞士游历，见到了伏尔泰和一些瑞士物理学家。回来后他被任命为帕维亚大学物理学教授，这是伦巴第地区最着名的大学。他担任这个教授职务一直到退休，正是在那里他作出了他的划时代的发现。

伏特于1792年去国外作另一次长途游历，到了德国、荷兰、法国和英国。他访问了一些最着名的同行，例如拉普拉斯和拉瓦锡（1743－1794），有时还和他们共同做实验。他当时还被选为法国科学院的通迅院士，不久又被选为伦敦皇家学会的外国会员。

伏特在四十五岁生日后不久，读到了伽伐尼1791年的文章，这促使他去作出了最大的发明和发现。他开始还有些犹豫，但不久他就开始了工作，用伏特的话说，他实验的内容"超出了当时已知的一切电学知识，因而它们看来是惊人的"。起初他同意伽伐尼用蛙做莱顿瓶的观点，但几个月后，他开始怀疑蛙主要是一种探测器，而电源则在动物之外，他还注意到，如果两种相互接触的不同金属放在舌上，就会引起一种特殊的感觉，有的是酸性的，有时是碱性的。他假定，并且也能令我们惊叹的静电测量证明，两种不同的金属例如铜和锌接触时会得到不同的电势。他测量了这种电势差，得到的结果与我们现在所知的它们之间的接触电势差没有多大差别。至少当连接肌肉和神经的金属电弧是双金属时，只要假定蛙是一种非常灵敏的静电计，伽伐尼实验就到了解释。当然，伽伐尼回答说，甚至当金属电弧是单金属的时，他也能够观察到肌肉的收缩。这是一种严峻的反对意见，伏特对这些指出了金属的不纯和其他原因来为自己辨解。

伏特对这个问题进行了更深入的研究，使他发明了伏特电堆，这是历史上的神奇发明之一。伏特发现导电体可以分为两大类。第一类是金属，它们接触时会产生电势差；第二类是液体（在现代语言中称为电解质），它们与浸在里面的金属之间没有很大的电差。而且第二类导体互相接触时也不会产生明显的电势差，第一类导体可依次排列起来，使其中第一种相对于后面的一种是正的，例如锌对铜是正的，在一个金属链中，一种金属和最后一种金属之间的电势差是一样的，仿佛其中不存在任何中间接触，而第一种金属和最后一种金属直接接触似的。

伏特最后得到了一种思想，他把一些第一种导体和第二种导体连接得使每一个接触点上产生的电势差可以相加。他把这种装置称为"电堆"，因为它是由浸在酸溶液中的锌板、铜板和布片重复许多层而构成的。他在一封写给皇家学会会长班克斯（1743－1820）的着名信件中介绍了他的发明，用的标题是《论不同导电物质接触产生的电》。电堆能产生连续的电流，它的强度的数量级比从静电起电机能得到的电流大，由此开始了一场真正的科学革命。

伏特最伟大的成就是在他达到相当高龄（五十五岁）时得到的，它立即引起所有物理学家的欢呼。

1801年他去巴黎，在法国科学院表演了他的实验，当时拿破仑也在场，他立即下令授予伏特一枚特制金质奖章和一份养老金，于是伏特成为拿破仑的被保护人，正如二十年前，他曾经是奥地利皇帝约瑟夫二世的被保护人一样。1804年他要求辞去帕维亚大学教授而退休时，拿破仑拒绝了他的要求，赐予他更多的名誉和金钱，并授予他伯爵称号。他对政治毫不关心，只专心于他的研究。

伏特在完成了电堆工作后，实际上就从舞台上消失了。对他的发现的利用完全落在其他人身上。他可能是年纪太大了，无法再与年青的新生力量竞争，也可能在心理上受到了他以前的巨大成就的阻碍。他没有脱离过学校，他的工作可能太个人化了，他的着作与教学中缺乏正规的数学，可能限制了他表达自己思想的能力。伏特最后八年是在他的坎纳戈别墅和科莫附近度过的，他完全过一种隐居的生活。1827年伏特去世，终年八十二岁。

一、水蒸气的启示

瓦特住在格林诺克的小镇上，有一次，瓦特对着灶上坐着一壶开水发起了呆。开水在沸腾，壶盖“啪啪啪”地作响，不停地往上跳动。家家户户都是生火烧水做饭，对这种司空见惯的事，有谁留心过呢?瓦特就留了心。瓦特观察好半天，感到很奇怪，猜不透这是什么缘故，就问祖母：“壶盖为什么跳动呢?”

祖母回答说：“水开了，壶盖就跳动了。”瓦特没有满足，又追问：“为什么水开了壶盖就跳动?是什么东西在推动它吗？”可能是祖母太忙了，没有工夫回答他，便不耐烦地说：“不知道。小孩子刨根问底地问这些有什么意思呢？”

瓦特虽然在他祖母那里没有找到答案，但他没有气馁。连续几天，每当做饭时，他就蹲在火炉旁边细心地观察着。起初 ，壶盖很安稳，隔了一会儿，水要开了，发出“哗哗”的响声。

蓦地，壶里的水蒸气冒出来，推动壶盖跳动了。蒸汽不住地往上冒，壶盖也不停地跳动着，好像里边藏着个魔术师，在变戏似的。瓦特高兴了，几乎叫出声来，他把壶盖揭开盖上，盖上又揭开，反复验证。他还把杯子、调羹遮在水蒸气喷出的地方。

瓦特终于弄清楚了，是水蒸气推动壶盖跳动，这水蒸气的力量还真不小呢。他又想，壶里的蒸汽能推动一个壶盖，要是用很大的锅烧水，产生更多的蒸汽，不是可以推动更重的东西吗？

后来，瓦特长大了，不过他可一直没有忘记小时候琢磨过的那个问题。后来，他经过多次试验，又学习了别人的经验，终于发明了蒸汽机。是的，你没有猜错，他就是英国的著名科学家詹姆斯·瓦特。

二、在暴风中研究和计算风力

时间对人是一视同仁的，给人以同等的量，但人对时间的利用不同，而所得的知识也大不一样。牛顿十六岁时数学知识还很肤浅，对高深的数学知识甚至能够说是不懂。“知识在于积累，聪明来自学习”。

牛顿下决心靠自己的努力攀上数学的高峰。在基础差的不利条件下，牛顿能正确认识自己，知难而进。他从基础知识、基本公式重新学起，扎扎实实、步步推进。他研究完了欧几里德几何学后，又研究笛卡儿几何学，比较之下觉得欧几里德几何学肤浅，便悉心钻研笛氏几何学，直到掌握要领、融会贯通。遂之发明了代数二项式定理。

传说中牛顿“大暴风中算风力”的佳话，可为牛顿身体力学的佐证。有一天，天刮着大风暴。风撒野地呼号着，尘土飞扬，迷迷漫漫，使人难以睁眼。牛顿认为这是个准确地研究和计算风力的好机会。

于是，便拿着用具，独自在暴风中来回奔走。他踉踉跄跄、吃力地测量着。几次沙尘迷了眼睛，几次风吹走了算纸，几次风使他不得不暂停工作，但都没有动摇他求知的欲望。他一遍又一遍，最后求得了正确的数据。

他快乐极了，急忙跑回家去，继续进行研究。有志者事竟成。经过勤奋学习，牛顿为自己的科学高塔打下了深厚的基础。不久，牛顿的数学高塔就建成了，二十二岁时发明了微分学，二十三岁时发明了积分学，为人类科学事业。

三、爱迪生发明电灯

英国的科学家戴维和法拉第发明了一种叫电弧灯的电灯。这种电灯用炭棒作灯丝。它虽然能发出亮光，但是光线刺眼，耗电量大，寿命也不长,很不实用。因此，爱迪生就暗下决心:“电弧灯不实用，我一定要发明一种灯光柔和的电灯，让千家万户都用得上。”

他的实验开始着手于灯丝的材料：用传统的炭条作灯丝，一通电灯丝就断了。用钌、铬等金属作灯丝，通电后，亮了片刻就被烧断。用白金丝作灯丝，效果也不理想。就这样，爱迪生试验了1600多种材料。一次次的试验，一次次的失败，很多专家都认为电灯的前途黯淡。

英国一些著名专家甚至讥讽爱迪生的研究是“毫无意义的”。一些记者也报道：“爱迪生的理想已成泡影。”爱迪生面对失败，面对所有人的冷嘲热讽，爱迪生没有退却。他明白，失败乃成功之母，每一次的失败，意味着又向成功走近了一步。

1879年10月，在一次偶然的机会下，爱迪生的老朋友麦肯基来看望他。爱迪生望着麦肯基说话时一晃一晃的长胡须，突然眼睛一亮，说：“胡子，先生，我要用您的胡子。”麦肯基剪下一绺交给爱迪生。爱迪生满怀信心地挑选了几根粗胡子，进行炭化处理，然后装在灯泡里。

可令人遗憾的是，试验结果也不理想。“那就用我的头发试试看，没准还行。”麦肯基说。这句话深深的触动了爱迪生，但他明白，头发与胡须性质一样，于是没有采纳老人的意见。爱迪生走身，准备为这位慈祥的老人送行。

他下意思地帮老人拉平身上穿的棉线外套。突然，他又喊道：“棉线，为什么不试棉线呢?”麦肯基毫不犹豫地解开外套，撕下一片棉线织成的布，递给爱迪生。爱迪生把棉线放在在U形密闭坩埚里，用高温处理。爱迪生用镊子夹住炭化棉线。准备将它装在灯泡内。

可由于炭化棉线又细又脆，加上爱迪生过于紧张，拿镊子的手微微颤抖，因此棉线被夹断了。最后，费了九牛二虎之力，爱迪生才把一根炭化棉线装进了灯泡。此时，夜幕正在降临，爱迪生的助手把灯泡里的空气抽走，并将灯泡安在灯座上，一切工作就绪，大家静静地等待着结果。接通电源，灯泡发出金**的光辉，把整个实验室照得通亮。

13个月的艰苦奋斗，试用了6000多种材料，试验了7000多次，终于有了突破性的进展。但是，这灯究竟会亮多久呢?1小时，2小时，3小时6767时间一分一秒的过去，这盏电灯足足亮了45小时，灯丝才被烧断。

这是人类第一盏有实用价值的电灯。后来1879年10月21这一天被人们定为电灯发明日，标志着可使用电灯的诞生。虽然这样，爱迪生并没有满足，他没有陶醉于成功的喜悦之中，而是给自己提出更高的要求――“45小时，还是太短了，必须把它的寿命延长到几百小时，甚至几千小时”。

有一天，天气闷热，他顺手取来桌面上的竹扇面，一边扇着，一边考虑着问题。“也许千篇竹丝炭化后效果更好。”爱迪生简直是见到什么东西都想试一试。试验结果表明，用竹丝作灯丝效果很好，灯丝耐用，灯泡可亮1200小时。经过进一步试验，爱迪生发现用炭化后的日本竹丝作灯丝效果最好。于是，他开始大批量生产电灯。他把生产的第一批灯泡安装在“佳内特号”考察船上，以便考察人员有更多的工作时间。此后，电灯开始进行寻常百姓家。

四、爱因斯坦

众所周知，爱因斯坦是“相对论”的鼻祖，但大家也许并不知道，这位伟大的理论科学家还曾经发明过一款独特的“绿色环保”冰箱。

在爱因斯坦提出这一发明将近80年后的今天，几位德国物理学家正在基于他的设计研发用酒精作为动力的冰箱。这款冰箱具有可行性，这也说明爱因斯坦不仅擅长理论研究而且还是一个追求实用主义的发明家。

柏林马克斯波兰克大学的校长约根-雷恩说：“爱因斯坦出生于一个商人家庭，他从小就知道要赚钱养家，因为家里人都希望他能够接管家族生意。”爱因斯坦是在1905年提出相对论的，当时他正在瑞士一家专利公司工作。但直到1926年，他那时已经开始在柏林居住，而且还获得了诺贝尔大奖，这时他开始产生了发明“绿色”冰箱的想法。

据称，爱因斯坦是在从报纸上读到了一篇有关一个普通的柏林家庭因为冰箱发动机外泄二氧化硫而被毒死的报道之后下决心研发出一款无毒冰箱的。他与另一位物理学家莱奥-斯莱德一起利用无害的酒精为原料设计出了这款环保冰箱。

虽然爱因斯坦还为自己的发明申请了一项技术专利，但高技术的日新月异意味着他的发明永远都不会被投产，而且此后惟一一台基于酒精的原型冰箱也没有保留下来。所幸的是，现在上述德国科学家们并不想让爱因斯坦的发明彻底成为历史，他们说，至少制造这样一台冰箱也是对这位伟人的最好纪念。

五、史蒂芬孙

在火车出现之前，人们在陆地上的运输和旅行，主要是靠人和其他动物进行的。但是不论是人还是其他动物，都有同样的缺点：速度缓慢，易受天气变化影响，需要中途休息和补充食物。那么，能不能制造一种机器来代替人和其他动物进行运输和旅行呢？被誉为“火车之父”的英国蒸汽机车发明家史蒂芬孙把这个设想变成了现实。

勤奋造就伟大的发明家1781年6月9日，史蒂芬孙出生于英国一个贫苦的矿工家庭。他的父亲是煤矿里一个看管蒸汽机的司炉工，母亲是一个普通的家庭妇女。全家8口人，主要靠父亲微薄的收入来维持生活，日子过得十分艰难。史蒂芬孙上不起学，8岁那年，他就去给人家放牛了。

除了替人家放牛之外，史蒂芬孙还有一项工作就是给在煤矿工作的父亲送饭。每次来到父亲工作的锅炉房，他都会被那些不停转动着的机器迷住，他总是出神地看着锅炉中熊熊燃烧的烈火，忘情地听着机器隆隆转动的声音。

他很想弄明白：它们为什么可以自动转起来，而且力量会这么大？他想，自己长大以后，要是也能像父亲那样当一个司炉工，操纵巨大的蒸汽机干活，那该多好！放牛的时候，他就常用泥巴来做自己想像中的蒸汽机，锅炉、汽缸、飞轮等各种各样的部件都有。

14岁那年，史蒂芬孙真的当上了一名见习司炉工，负责给蒸汽机添煤、加油和擦拭机器零件。看着机器在自己的操作下飞快地转动，他高兴极了。但是时间久了，他觉得只是看着机器转动不过瘾。他开始在心里琢磨起来：这机器是怎么转动起来的？它的内部结构是什么样的。

有一天，别人都下班回家了，史蒂芬孙一个人偷偷地把蒸汽机拆开了，他把所有的零件都仔细观察了一遍。但拆散容易装配难，他忙乎了好半天，才勉强把蒸汽机重新安装好。回家的路上，他老是提心吊胆，担心蒸汽机第二天转动不了。

谁知道第二天一发动，那台蒸汽机比平时转得还要好。这次成功拆装之后，他的胆子也大多了，以后就经常这样拆了又装，装了又拆，把那台蒸汽机的各个零件都摸了个透。兴趣是最好的老师。史蒂芬孙多么渴望自己也能造出一台机器。

他模仿着拆装过的那台蒸汽机，试着画了一张草图送给煤矿的工程师看。工程师看后，高兴地拍着他的肩膀说：“好啊，有志气的孩子，希望你多读书，多掌握科学知识，将来发明一台比蒸汽机更好的机器！”可是，史蒂芬孙从小没有进过学校门，怎么读得懂高深的理论书籍呢？

17岁的小学生没有文化知识，就很难搞出发明创造。于是，17岁的史蒂芬孙第一次走进了学校，他要从小学一年级开始读起。史蒂芬孙每天晚上都和七八岁的儿童坐在一起上课。他像羊群里的骆驼，鸡群里的仙鹤那么突出。

“嘻嘻，傻大个！”“嘿嘿，笨蛋！”教室外面常常会传来这样的讥笑声。小学里的许多学生都讥笑这位“大学生”并没有在念大学，却是在念小学。

然而，史蒂芬孙不怕羞，不怕讥笑，他毫不介意，只顾埋头苦读。史蒂芬孙白天要到矿上上班，为了多挣些钱养家糊口，休息时间他还要替人家修理钟表、擦皮鞋，每天累得筋疲力尽。可是到了晚上，史蒂芬孙总是第一个进教室，专心听讲，埋头学习。放学以后，别人都睡了，他还在昏暗的灯光下复习功课、做作业。由于他勤奋好学，刻苦用功，很快就掌握了许多科学知识。

1803年，史蒂芬孙被提升为煤矿的机械修理工。1810年的一天，矿上的一台运煤车突然出了故障，许多机械师都找不出毛病在什么地方。史蒂芬孙看了一会儿，就对总工程师说：“让我试试吧。”那些机械师都不相信他，认为一个“毛头小子”怎能把机器修好呢，但史蒂芬孙很快就把运煤车修好了。煤矿经理知道这件事后，马上把史蒂芬孙提升为机械师。

史蒂芬孙在煤矿工作时，每天看到运煤工人总是用力地把煤从矿井里一点点地背出来，工作非常辛苦，就萌发了一个伟大的念头：他要制造一辆既可以运很多煤又跑得很快的蒸汽机车。于是他就埋头设计起这样的机车来。

1814年，史蒂芬孙造出了一台名叫“半统靴号”的火车头。当他驾驶这个火车头，在煤矿进行试车表演时，很多人都嘲笑这辆只能拖30吨货物，每小时只能走六七公里，样子像笨鸭子一样丑，走起路来像地震一样响的破车。

还有一些不怀好意的人竟然到处造谣，说：火车的声音很响，这会使牛受惊，不敢吃草，从而牛奶就没有了；鸡鸭受惊，从而蛋就没有了；而且火车的烟筒里会放出毒气，将杀绝飞鸟；火星四溅，将酿成火灾；倘若锅炉爆炸，后果更是不堪设想，乘客将遭断手折骨之痛。

一些原来赞成火车试验的官员，听到这些谣言也开始极力反对，并且非常肯定地说用蒸汽机车做交通工具是根本不可能的。面对技术上的困难和这些谣言带来的压力，史蒂芬孙并没有像另外一些也在发明火车的人那样灰心丧气，止步不前。他始终相信自己发明的火车会给人类带来巨大的帮助，因此鼓足勇气，总结经验，决心继续研究和改进火车。

1825年9月27日，天还没有大亮，居住在英国斯多林克顿的许多男女老少就纷纷起床了。他们有的步行，有的骑马，向同一个地方赶去。他们去干什么呢？原来，史蒂芬孙要在那里举行一次试车表演。正当机车缓缓启动时，一个青年骑马疾驰而来，他大声叫喊着要与史蒂芬孙的火车比试比试。于是，火车和马开始了一场惊心动魄的比赛。

一开始，只见火车缓慢行驶，而马则狂奔不已。一会儿后，火车的安全阀升起来了，鼓风机嘶鸣着，腾起团团烟雾，车速逐渐加快，很快火车与马并驾齐驱了。再过一会儿，火车毫无倦意，一往直前，马却渐渐累了。越往后，马就越显得力不从心，被火车甩得越来越远。

这条飞奔的钢铁长龙，可载重90吨，乘客400人，最高时速24公里。这就是世界上的第一列火车——“旅行号”。

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