介绍

即使是最有吸引力的想法，当实验表明它们是错误的时，你也必须准备好立即放弃它们。

—— 亚历山德罗·沃尔塔

在电学和日常生活中，电压的国际标准单位是“伏特”（volt），简称“伏特”，其符号为V。在电场中任意两点之间，如果电场所做的功将1 库仑正电荷从一点移动到另一点的力为1 焦耳，则两点之间的电压为1 伏。在工业应用中，为了方便起见，常用千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（V）作为电压单位。

“Volt”是一个意大利人的英文姓氏，他的名字很长：亚历山德罗·朱塞佩·安东尼奥·阿纳斯塔西奥·沃尔塔（Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta，1745年3月18日至1827年3月5日）。其中，沃尔塔（意大利语发音：Volta）是他的姓氏，亚历山德罗是他的名字，朱塞佩·安东尼奥·阿纳斯塔西奥是他与宗教有关的名字，分别是他的祖父和叔叔或母亲。然而，在现代，传统意大利名字的中间标题不再重要，甚至不再保留。如果沃尔塔今天还活着，他在法律文件上的名字可能只是“亚历山德罗·沃尔塔”。

图1 Alessandro Volta（扫描肖像）

沃尔特出生于意大利北部伦巴第地区科莫市的一个富裕的天主教家庭。科莫市是一个风景名胜区，因科莫湖而闻名于世。沃尔特的父亲（Filippo Volta，1692-1752）和母亲（Donna Maria Maddalena Inzaghi，1714-1782）一共抚养了6个孩子：乔瓦尼、玛丽安娜、路易吉、吉安·多梅尼科、亚历山德罗和基娅拉。沃尔特的兄弟姐妹大多从事神职人员，只有他后来成为了一名科学家。

沃尔塔小时候并不是那种天资聪颖的“邻家孩子”。直到4岁他才会说话。他的父母担心他的智障，对他的未来没有太大信心。但到了7岁时，伏特的智力赶上了其他孩子，然后逐渐超越了他们。不幸的是，沃尔特7岁时父亲去世，他和妹妹玛丽安娜和基娅拉由担任科莫大教堂副主教的叔叔抚养长大。 1757年，12岁的沃尔特在家完成小学教育，进入科莫皇家神学院。沃尔特15岁时，他的老师试图说服他跟随神职人员训练，但失败了。他的叔叔也建议他学习法律，但没有效果。事实上，此时的沃尔特已经对自然科学产生了极大的兴趣。他特别喜欢电，并决心成为一名物理学家。当年，他读完英国科学家J·约瑟夫·普里斯特利（J. Joseph Priestley，1733-1804）的名著《电学史》后，写下了一首关于电的长诗，受到老师和长辈的称赞。

图2 Volta的第一篇学术论文

1763 年，18 岁的沃尔特开始与法国著名物理学家阿贝·J·A·诺莱(Abb J. A. Nollet，1700-1770) 通信，讨论他对电与重力的类比。后来，他写信给都灵大学物理学教授、当时意大利最重要的静电实验物理学家乔瓦尼·B·贝卡里亚（Giovanni B. Beccaria，1716-1781），讨论他所理解的一些电现象。贝卡里亚给他的建议是多做一些物理实验，让他牢记在心。 1769年，沃尔特发表了他的第一篇学术论文，题为《论电火的吸引力》。这篇文章引起了一些学术界的关注，并帮助他于1774 年在科莫皇家神学院获得了第一个物理学讲师的职位。次年，他宣布发明了一种可以不断产生静电荷的电泳装置。该仪器主要由一块金属板组成，其中放置有硬化树脂混合物。实验者可以用丝布擦拭树脂，使其带电，然后在其上面放置另一块金属板，使其带电。之后，实验者可以取下顶板，使其电荷消失，然后将其放回树脂上进行充电，然后再次将其取下。这个过程可以无限地重复。这个有趣的电气实验在当时引起了轰动，也让伏特名声大噪。结果，他被学院晋升为实验物理学教授。

1776年开始，沃尔特开始研究气体化学。他发现并分离出了甲烷。他设计了一些重要的实验，例如在自行设计的称为eudiometer 的封闭容器中通过电火花点燃气体。他完善了凝结验电器，这是一种基于电泳的检测小电荷的设备。他发明了气体燃烧计，可以研究气体燃烧的体积变化，并测量空气膨胀系数。此外，他建议通过绝缘铁缆传输静电来传输信息。他还验证了“伏打电容定律”：给定物体上的电势与电荷成正比。

1779年，他受邀成为帕维亚大学实验物理学讲座教授。他在这个职位上任职近40年，期间还担任学院院长。 1780年至1790年间，沃尔特接受政府资助，前往欧洲许多国家进行考察，并接触了当时许多重要的科学家，包括亨利·卡文迪什、本杰明·富兰克林、安东尼·安托万·拉瓦锡、约瑟夫·普里斯特利、皮埃尔-西蒙·拉普拉斯、克劳德贝托莱、约瑟夫-约瑟夫-路易斯·拉格朗日和詹姆斯·瓦特。

1782年当选为法国科学院外籍院士，1791年当选为伦敦皇家学会会员。

1791年，沃尔特的密友、物理学家兼生物学家路易吉·加尔瓦尼（Luigi Galvani，1737-1798）声称，两种不同的金属连接到剥了皮的青蛙的腿部肌肉时会产生电流，导致青蛙的腿抽搐。伽伐尼将其解释为在活体组织中发现的一种新形式的电，并将其称为“动物电”。沃尔特认为，青蛙腿只在两种金属之间传导电流，他称之为“金属电”。为了证实他的想法，沃尔塔于次年开始仅使用金属进行类似的实验。他将不同金属的圆盘放在舌头上，以检测不同金属圆盘之间的微弱电流。他发现不需要动物组织来发电。沃尔特的实验报告引发了动物电的追随者和金属电的支持者之间的激烈争论。这场争论持续了数年，最终以1800年“伏打电池”的发明而结束，它证明了电流确实是由金属产生的。不过，沃尔特和伽伐尼在科学论证上的分歧，纯粹是君子之争，无伤大雅，留下了一段佳话。

1794年，由于沃尔特对电学和化学的杰出贡献，伦敦皇家学会授予沃尔特高度荣誉的科普利奖章。同年，49 岁的沃尔特与伯爵之女唐娜·玛丽亚·阿隆莎·特雷莎·佩雷格里尼（Donna Maria Alonsa Teresa Peregrini，1764-1841 年）结婚。这对夫妇育有三个男孩：扎尼诺（Zanino，1795-1869 年）、弗拉米尼奥（Flaminio，1796-1814 年）和路易吉·托比亚（Luigi Tobia，1798-1876 年）。不幸的是，被认为是未来很有前途的数学家的老二却在18岁时因病去世，沃尔特伤心欲绝。他在给朋友的信中写道：“这次损失深深地影响了我。我觉得我再也不会快乐了。”幸运的是，另外两个儿子长大后颇有出息，老三成为了一名律师，老大甚至成为了科莫市长。

图3 Volt 电池（Tempio Voltiano 博物馆）

1800年，55岁的沃尔特经过四年的反复实验，完成了他一生中最杰出的发明————伏电池（又称“伏打电池”）。同年3 月20 日，他向伦敦皇家学院院长约瑟夫·班克斯爵士（Sir Joseph Banks，1743-1820）提交了一份报告，宣布了他的发明，并给出了建造新电池的详细说明。 1832年，沃尔特的研究结果发表在《Proceedings of 《伦敦皇家学会汇刊》上一篇题为“论不同种类导电物质的单纯接触所激发的电”的论文中。伦敦皇家学会）。

莱顿瓶是荷兰莱顿物理学家Pieter van Musschenbroek（1692-1761）于1745 年设计的一种电容器，只能存储固定静电。不同的是，伏打电池是一种可以通过将化学能转化为电能来发电的容器。伏打电池由一系列相互接触的银和锌圆盘组成。将由纸板或吸收材料制成的圆盘放置在每对金属圆盘之间并浸泡在盐水中。这些串联的圆盘数量越多，电效应就越大。 Volta利用这个可重复的实验来证明金属电池可以产生微弱但非常稳定的电动势和持续的电流。对于新型电池的发明，沃尔特感谢威廉·尼克尔森（1753-1815）、提比略·卡瓦洛（1749-1809）和亚伯拉罕·班尼特（1749-1799）以及其他化学家和物理学家的早期研究工作启发和影响了他的实验。

伏特电池的发明是史无前例的。它不仅催生了电化学，还预示了随之而来的电子和电气化工业革命，并很快催生了大量与电有关的重要科学发现和技术创造。例如，1800 年，威廉·尼克尔森(William Nicholson，1753-1815) 和安东尼·卡莱尔(Anthony Carlisle，1768-1840) 利用电池产生的电力将水分解为氢气和氧气。 1807 年，汉弗莱·戴维爵士(Sir Humphry Davy，1778-1829) 使用电池从碱中分离出钠和钾。迈克尔·法拉第（Michael Faraday，1791-1867）在他的电磁学开创性研究中也广泛使用了电池。

1801年，法国皇帝拿破仑一世（Napoleon Bonaparte，1769-1821）在法兰西学院召见沃尔特，观看他的表演，授予他一枚精美的金质奖章，并任命他为伯爵。 （伦巴第王国的沃尔特伯爵），使他闻名于世。

1815年，奥地利国王任命沃尔特为帕多瓦大学哲学（自然科学）教授。

图4 伏特向拿破仑一世展示他的电池（J.-I. Charmet 油画）

沃尔塔一生不关心政治，致力于科学研究。但完成电池开发工作后，他退出了公众视野，隐居在家乡科莫郊区卡姆纳戈。从1823年开始，沃尔特病重，并于1827年3月5日去世，享年82岁。他被埋葬在卡姆纳戈。为了纪念沃尔特，后人在科莫湖附近修建了坦皮奥·沃尔蒂亚诺博物馆，陈列了他生前的实验仪器和学术论文。在欧元推出之前，伏特的肖像与博物馆和伏特电池一起印在意大利的一万里拉纸币上。

图5 意大利10000里拉纸币

1998年，国际电化学会欧洲分会设立了“亚历山德罗·沃尔特奖章”，每两年颁发一次，以表彰在电化学和固体物理科学技术领域取得杰出成就的学者。

图6 亚历山德罗·沃尔特奖章

最后，有一个轶事值得一提。沃尔特在一个虔诚的天主教家庭长大。他年轻时在一所教会学校学习。他的叔叔和抚养他长大的兄弟姐妹几乎都是神职人员。毫无疑问，他是一个信徒。然而他一生过于热衷于科学研究。当然，他可能不太虔诚。他经常不去教堂，忽视教会活动，因此在背后招致了不少非议。为此，沃尔特在晚年看似不情愿却又清晰地留下了一段自卫：

我不明白怎么会有人怀疑我的诚意和对我所信奉的宗教的依恋。我在罗马、天主教和使徒宗教环境中出生和长大，并且一直在内部和外部进行忏悔。尽管我在作为天主教基督徒标志的许多善行上常常失败，而且我对自己的许多罪孽深感羞愧，但我相信，感谢上帝的宽恕怜悯，我从未动摇过我的信仰。信仰……在这种信仰中，我认识到上帝纯粹的恩赐和超自然的恩典。然而，我不会忽视那些证实信念、推翻有时出现的疑虑的个人行为。我仔细研究了宗教的基础和理由、宗教捍卫者和攻击者的著作、支持和反对宗教的论点。我可以说，这些研究的结果是赋予宗教一定程度的可信度。即使只是出于自然原因，每一个不被罪恶或激情扭曲的信仰，每一个天生高贵的精神都必须热爱和接受它。我希望这份由我自己决定、自愿做出、亲笔书写、签名的自白，能够在以后展示给别人看。我不会以福音为耻，但愿它能结出奇妙的果子！

——摘自亚历山德罗·沃尔塔，Epistolario

卷。 5，p。 29