星期天早报:“科学就是相信专家也会无知”
对电的早期探索充满了误解,从伽伐尼的“动物电”理论到伏打的金属反应假说,两位先驱都犯了根本性的错误。然而,正是这种不断的纠错过程——伏打发明电池推翻了伽伐尼,法拉第提出场论又修正了伏打——才奠定了现代电学的基础。最终,科学的进步证明了其本质并非绝对正确,而是源于对权威的质疑和持续的自我修正,即相信“专家也会无知”。
两种错误的理论
在18世纪末,关于电的认知主要由两位科学家的错误观点主导。
- 卢伊吉·伽伐尼 (Luigi Galvani): 这位医生通过电击青蛙尸体,观察到其肌肉会收缩。他由此得出结论,认为生物体内存在一种“动物电”,电流源自生命体本身。他的实验室因此挂满了被肢解的青蛙。
- 亚历山德罗·伏打 (Alessandro Volta): 作为一名物理学教授,伏打则认为电产生于不同金属接触时发生的化学反应。
伽伐尼的实验让他相信,使肌肉抽搐的电流必定来自尸体内部——“动物电”的概念由此诞生。
伏打的胜利与新的误解
伏打用一项发明决定性地推翻了伽伐尼的理论。他发明了第一个电池,即伏打电堆。
- 结构简单: 这个装置由堆叠的铜片、锌片和浸泡过盐水的纸板构成。
- 意义重大: 它首次实现了电的储存和按需使用,证明了电可以不依赖动物而产生。
尽管伏打的电池成功了,但他自己也未能完全理解其工作原理。他错误地认为电流仅仅是两种金属接触时产生的。
法拉第的突破:场理论
几十年后,科学家迈克尔·法拉第 (Michael Faraday) 彻底改变了人们对电的认知。他拥有如同爱因斯坦般的想象力,能够构想宇宙中无形的力。
法拉第揭示了电与磁是通过充满空间的场联系在一起的。这个发现颠覆了此前关于电来自金属堆或青蛙腿的看法。
法拉第的场理论是现代物理学和无线通信(如 Wi-Fi 和蓝牙)的基石。然而,这项伟大的发现也让他付出了巨大的个人代价,包括因过劳、汞中毒等原因导致的健康崩溃。
伽伐尼理论的奇异回响
伽伐尼的“动物电”理论虽然在当时被证伪,却以意想不到的方式影响了文化。
- 他的侄子乔瓦尼·阿尔迪尼 (Giovanni Aldini) 继承了这项研究,并在公众面前用伏打电堆电击刚被处决的囚犯尸体,使其“面部肌肉颤抖,一只眼睛睁开”。
- 这些恐怖的实验直接启发了玛丽·雪莱。她在与拜伦和雪莱的谈话中听闻了这些“流电主义”实验,并构思了《弗兰肯斯坦》的情节。
“或许尸体可以被复活;流电主义已经预示了这种可能性。” —— 玛丽·雪莱
生物电学的现代复兴
“动物电”的概念在被长期唾弃后,于近几十年卷土重来。现代生物电学正在生物和医疗领域掀起一场革命。
- 心脏除颤器通过电击让停跳的心脏复苏。
- 脑机接口(如 Neuralink)正在帮助脊髓损伤和帕金森病患者。
- 研究发现,沙门氏菌等有害细菌会通过追踪肠道组织中的电信号来移动,这为治疗肠道炎症提供了新思路。
- 事实证明,人体的每种组织都会产生其独特的电压,癌细胞甚至会发出明确的电信号。
科学的本质:相信专家也会无知
我们如今的电气时代,要归功于那些曾经犯错的科学家。物理学家理查德·费曼曾说:
“科学就是相信专家也会无知。”
这句话的重点在于,科学不是盲目信仰权威,而是一种对既有智慧的怀疑精神。它相信,只要实验设计得足够严谨,就能揭示被掩盖的真相。科学的进步是一个不断推翻与修正的过程:
- 伏打证明了伽伐尼是错的。
- 法拉第证明了伏打也是错的。
- 一个世纪后,现代医学又证明了那些说伽伐尼全错的人,他们自己也错了。
科学并非追求一次性地“做对”,而是在一次又一次的“错误”和修正中前进。我们今天的生活,正是建立在这些不断被推翻的错误和专家们的“无知”之上的。