電流的發現

與 兩名意大利科學家對電流本質的一場爭辯 伽伐尼 (Luigi Galvani) 1737-1798 (醫生) 伏特(Alessandro Volta) 1745 - 1827 (物理學家)

起源…伽伐尼無意中的觀察 解剖青蛙時，伽伐尼留意到青蛙腿抽搐 點擊觀看 伽伐尼 有甚麼原因令青蛙在死後，腿部仍會抽搐？

伽伐尼的更多觀察 在靜電儀旁進行解剖時，青蛙會抽搐！ 打雷時青蛙也會抽搐！ 伽伐尼

伽伐尼的實驗裝置 1: 雷電刺激青蛙腿 伽伐尼的實驗裝置 2: 靜電儀刺激青蛙腿 伽伐尼 抽搐可能與電力有關．．．

更多觀察 伽伐尼開始進行一系列研究來測試他的構思 即使天氣風和日麗、遠離靜電機，可是當伽伐尼用青銅鈎穿過青蛙的脊椎神經並把青蛙掛在鐵鑄的欄柵時，青蛙腿部仍會抽搐。 伽伐尼開始進行一系列研究來測試他的構思 他把園子的佈置搬進實驗室。 把青蛙放在鐵碟上，用青銅鈎穿過青蛙的脊椎神經時，青蛙腿部同樣出現抽搐的情形。 (當時沒有打雷也沒有靜電機)

伽伐尼根據他的觀察 作了甚麼結論？ 進行解剖時觀察到青蛙腿的抽搐 進一步觀察: 在靜電機旁或在行雷時，青蛙腿也會抽搐 立論: 抽搐與電力有關 伽伐尼根據他的觀察 作了甚麼結論？ 伽伐尼 進行解剖時觀察到青蛙腿的抽搐 進一步觀察: 在靜電機旁或在行雷時，青蛙腿也會抽搐 立論: 抽搐與電力有關 探究: 證實即使缺乏外界的電力供應（靜電機和打雷）仍會出現抽搐 結論: 動物的身體帶電 (他命名為「生物電」)

「電力來自動物本身」 可是另一個意大利科學家 伏特卻對伽伐尼的解釋存有 懷疑．．． 伽伐尼的弟子走訪歐洲各地，公開示範青蛙腿抽搐 他們利用各種不同的動物來作示範 相信伽伐尼的人數不斷上升 可是另一個意大利科學家 伏特卻對伽伐尼的解釋存有 懷疑．．． 伏特

伏特的不同見解 「電力來自外界，而不是青蛙本身。」 他將矛頭指向伽伐尼在實驗中使用的各種金屬 他認為只有當進行解剖時或在實驗裝置中使用兩種不同的金屬時才會出現抽搐 伏特

試思考這些問題．．． 要是沒有人質疑伽伐尼的「生物電」理論，哪會出現怎樣的情況？ 受到伏特的挑戰，伽伐尼要作進一步的探究尋找更多證據支持自己的理論，而伏特亦要尋找更多證據來挑戰伽伐尼的觀點 懷疑的態度對於科學知識的增長有重要地位 試提出為甚麼伏特和伽伐尼對同一觀察現象 （青蛙腿抽搐）會有不同的理論? 試玩一個遊戲．．．

這個符號代表甚麼？

有些人把這個符號 理解為向右前行

音樂家可能把這個符號理解為「漸弱」

a + b > 12 數學家可能把這符號理解為 「大於」

觀察結果不一定客觀 觀察結果可能受個人背景或學術訓練影響 伏特：物理學家的觀點 伽伐尼：醫生的觀點 與

Write down what you see. Don’t tell the others. --- 試描述這幅畫

< 母與子 > Why some of you see rocks and trees, while others see a mother and a son? What effect does the title have on your observation? --- 試描述這幅畫

我們的觀察結果經常受個人的已有知識及個人主觀意願影響 觀察結果其實是滲入了理論的

「生物電」與「金屬電」 Q: 假設你是伽伐尼，你會舉甚麼證據來支持你的「生物電」理論？ 科學建基於證據，唯有證據才是最重要。證據有助建立或駁倒科學知識。 Q: 假設你是伽伐尼，你會舉甚麼證據來支持你的「生物電」理論？ Q: 現在假設你是伏特，你會舉甚麼證據來支持你的理論: 需要兩種不同的金屬才能令青蛙的身體抽搐？

第一回合 伽伐尼證明即使在解剖時使用兩種相似的金屬，青蛙腿亦會抽搐 伽伐尼 點擊觀看 伏特反駁即使金屬看似相同，但其實亦有細微的分別 伏特

第二回合 伽伐尼成功示範即使沒有任何金屬，青蛙腿也會抽搐！ （只要觸碰到青蛙腿的神經部位） 伽伐尼 這似乎是一項無懈可擊的證據！

其實伽伐尼刺激了青蛙的坐骨神經 坐骨神經 刺激坐骨神經能令青蛙腿抽搐。

青蛙坐骨神經的位置 坐骨神經是位於下半身的一條大神經線，是體內最長的單一神經線。

第二回合 伽伐尼不用金屬也能使青蛙腿抽搐 伽伐尼是否打敗了伏特的「金屬電」理論呢？ 還未．．． 伏特把整隻青蛙也棄掉了！

第二回合 伏特的實驗：把鋅片和銅片交替叠起，兩者之間由浸有氯化鈉溶液（電解質）的棉花團分隔。如圖示會出現重覆的火花，也就是電力。這是歷史上首個可以不停供應電流的電池，後人稱之為伏特電堆。 伏特電堆的圖片 重覆出現火花 電解質 鋅 1單元 銅

你支持伽伐尼還是伏特？ Q: 你已經知道了伏特和伽伐尼的所有證據，試選擇你會認同哪個說法。 哪些考慮因素會影響你對兩個理論的評價？

伽伐尼敗陣了（暫時） 理由1：其他科學家都能輕易重覆得出伏特的實驗結果 （只要把兩種金屬放進氯化鈉溶液裏） 相對而言，伽伐尼的實驗較難成功重覆 （需要良好的技術來解剖和刺激青蛙腿的神經末端） 要是證據難以成功重覆，會影響一個 科學觀點的認受性。科學實驗必須要可重覆。

伽伐尼敗陣了（暫時） 理由 2: 伏特的實驗所產生的電流可以輕易透過重覆出現的火花來作證明 可是，活細胞內的生物電流實在太微弱，而伽伐尼又沒有足夠的科技（如示波器）來量度電流。 其實伽伐尼和伏特都沒有錯！ 只是科技局限了科學發展！ 電流計 示波器

伏特的發現的重要性 … 伏特電堆是首個能產生穩定電流的工具（歷史上首個電池） 1801年，伏特向拿破崙展示電池 意大利鈔票印有伏特的肖象和伏特電堆以推崇他對科學的貢獻

伏特的發展的重要性 … 伽伐尼是首個科學家發現肌肉和神經細胞產生電力， 雖然受當時的科技所限，他無法證明這點。 電療法是指當肌肉被電流刺激而作出收縮的過程（這個反應是由伏特以伽伐尼來命名以表揚他的發現）。 透過現代科技的幫助，現今我們可以對神經細胞的功用和構造作出深入研究。 細胞體 細胞核

科學知識只是暫時性的 從伏特和伽伐尼的爭辯，我們知道： 科學知識可受下列的因素而作出演進： - 新的證據 （伏特的證據駁回伽伐尼的「生物電」理論） - 科技進步 (當發明了可以測量生物電的儀器後，科學界才接納伽 伐尼的「生物電」 學說） More examples: The cause of stomach ulcer (Stress / Bacterium), Nature of light (Wave / Particle / Wave-particle duality), Earth and solar system (Geocentrism / Heliocentrism?)…….etc 你能舉出更多例子嗎？

科學家的懷疑態度 從伏特和伽伐尼的爭辯，我們也學到抱持懷疑的態度可以推動科學研究發展。 Q. 你能舉出一些近期出現的事例證明抱持懷疑的態度可以推動科學研究發展嗎？

這個故事也告訴我們．．． 見解 孜孜不倦地研究 偶然的觀察 + + 不足以成功 科學發現 他人的成果 建立及發展 科學知識