綜述人之所以能夠在世界上占據(jù)生物鏈的頂端，除了龐大的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)外，還有我們優(yōu)秀的大腦。通過不斷地學(xué)習(xí)交流，一代又一代的文明延續(xù)，使人在智力上變得比以往更強(qiáng)。借由人類強(qiáng)大的大腦，我們把想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這之中的過程雖然充滿波折，但不停的嘗試便有創(chuàng)造

綜述

人之所以能夠在世界上占據(jù)生物鏈的頂端，除了龐大的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)外，還有我們優(yōu)秀的大腦。通過不斷地學(xué)習(xí)交流，一代又一代的文明延續(xù)，使人在智力上變得比以往更強(qiáng)。借由人類強(qiáng)大的大腦，我們把想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這之中的過程雖然充滿波折，但不停的嘗試便有創(chuàng)造一切的可能。

從石器時(shí)代創(chuàng)造的簡(jiǎn)單工具，到青銅時(shí)期開始學(xué)會(huì)金屬冶煉技術(shù)，我們有了基本的加工手段。在此后的發(fā)明創(chuàng)造中，出現(xiàn)了許多科學(xué)技術(shù)，讓人類走在了時(shí)代前沿。例如近代的飛機(jī)、輪船、汽車，進(jìn)一步加強(qiáng)了世界各地的聯(lián)系，文明交流變得愈加頻繁。

而眾多發(fā)明創(chuàng)造中，電池可謂是人類偉大的發(fā)明之一。電力在這小小的“盒子”中運(yùn)作，給機(jī)器或物體帶來能量。而電池在今天的生活隨處可見，成為了必不可少的生活物品，大部分的電子設(shè)備都需要電池才能運(yùn)作。

電池?

電池在今天有著非常多樣的類型，化學(xué)電池、電化電池、干電池等等許多種。最常見的化學(xué)電池和電化電池便是通過氧化還原反應(yīng)，把正負(fù)極活性物質(zhì)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

另外常見的干電池和液體電池在早期沒有非常明顯的區(qū)分，這類電池最早是通過玻璃容器里裝滿的電解液和電極組成。后來在變化中出現(xiàn)了一種以糊狀的電解液為主的電池，這便是干電池的發(fā)展由來。

液體電池在長(zhǎng)期的使用時(shí)，已經(jīng)開始逐漸被淘汰，因?yàn)樗谥谱骱蛿y帶性上往往不如干電池方便。同時(shí)液體電池需要容器來保存電解液，體積往往比較大而且笨重。

當(dāng)然，現(xiàn)在仍有一些為不間斷電源供電設(shè)備而使用的液體電池，比如較為常見的鉛酸蓄電池。通常這類電池也為了設(shè)計(jì)考慮，制作時(shí)也對(duì)其進(jìn)行了免維護(hù)設(shè)計(jì)。

為了應(yīng)對(duì)更多的供電需求，電池如今在發(fā)展上也開始進(jìn)行多樣化的發(fā)展。例如燃料電池，通過氫氣陽極氧化反應(yīng)，分離出氣體中的氫離子，氧氣陰極還原反應(yīng)。兩者離子結(jié)合又生成水，這一過程中便能夠產(chǎn)生電流。

目前最為先進(jìn)的電池技術(shù)是核電池，不同于傳統(tǒng)性能的任何電池。核電池通過放射性同位素衰變產(chǎn)生的能量來生成電力，往往這種電池有著遠(yuǎn)比化學(xué)電池更高的使用時(shí)間和電力輸出。但由于制作成本非常高，同時(shí)也缺乏較為高效的能源效率，使用范圍并不廣泛。

電池?發(fā)展史

電池的發(fā)明創(chuàng)造在學(xué)術(shù)界認(rèn)為是亞歷山德羅·伏特在發(fā)現(xiàn)“伏打堆”后，由伏打制作的伏打堆電化學(xué)電池。

主要是將銅鋅作為兩個(gè)金屬電極，在稀硫酸中電解氫離子和硫酸離子，在銅鋅兩級(jí)中電極捕捉電解過程中生成的電子，兩極相連便會(huì)產(chǎn)生電流。

電池的使用歷史也許能追溯在更早以前，在伊拉克發(fā)現(xiàn)的巴格達(dá)陶罐就是伏打電池以前最早使用的干電池。

與其他普通的陶罐不同，巴格達(dá)陶罐在罐體的組成上有一個(gè)用卷起來的銅片做成的銅柱，銅柱中剛好還有一條鐵棒。

陶罐頂端還有用瀝青做的塞子把銅柱和鐵棒分離開，鐵棒和銅柱也在陶罐的開口被緊密地裝好。由于銅柱是卷制而成的，不能將液體隔離，因此如果陶罐里裝滿大量的酸性液體，鐵棒周圍會(huì)有微弱的電化學(xué)反應(yīng)。

歷史學(xué)家推測(cè)巴格達(dá)陶罐很有可能是用來給銀器鍍金的，不過巴格達(dá)陶罐所產(chǎn)生的電力沒有什么效率，同時(shí)也缺乏相對(duì)應(yīng)的歷史記錄記載。如今我們也一直把這個(gè)陶罐作為電池來假設(shè)它曾經(jīng)的作用，如果這個(gè)假設(shè)完全成立，那這便是歷史上最早的電池。

長(zhǎng)鳴不止的電鈴?

電池在很長(zhǎng)一段時(shí)間里都是較為原始的狀態(tài)，直到19世紀(jì)下半葉開始才有了較好的制作水平，電池的樣貌上也逐漸接近今天的形態(tài)。在后來的日常生活中，電池起著非常關(guān)鍵的作用。

不過在英國(guó)的牛津大學(xué)里，有一個(gè)非常特殊的電鈴裝置，僅僅憑借著兩節(jié)干電池，在發(fā)現(xiàn)至今近180年的時(shí)間里，響鈴100多億次。

這個(gè)電鈴裝置主要由兩個(gè)黃銅鈴鐺、兩個(gè)干電堆作為電池，通過串聯(lián)的方式，驅(qū)動(dòng)干電堆之間一個(gè)直徑4毫米的金屬球。

金屬球在受到靜電力的影響下，便會(huì)開始發(fā)生擺動(dòng)，在觸碰到其中一個(gè)鈴鐺時(shí)，便會(huì)被鈴鐺的靜電所排斥，從而推動(dòng)金屬球進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

牛津電鈴最早由當(dāng)時(shí)的神職人員兼物理學(xué)家羅伯特·沃克收藏購(gòu)買而來，此后便一直存放在牛津大學(xué)克拉倫登實(shí)驗(yàn)室旁邊的走廊中。電鈴能夠一直不停的發(fā)生聲音，為了降低電鈴的噪音，實(shí)驗(yàn)人員放置了一個(gè)雙層的玻璃罩扣在了電鈴上。即便是這樣，仍舊可以聽到細(xì)微的鈴聲。

牛津電鈴在大學(xué)里存放了很長(zhǎng)一段時(shí)間，研究學(xué)者對(duì)其仔細(xì)研究后感到非常詫異。裝置本身并不稀奇，主要是從發(fā)現(xiàn)至今，這個(gè)電鈴的運(yùn)作幾乎從來沒有間斷過，只出現(xiàn)過幾次因?yàn)楦邼穸茸兓瘜?dǎo)致鈴聲中斷的情況。

盡管這期間人們對(duì)于電鈴的研究很多也都只放在了表面上，但是至少我們知道了，牛津電鈴使用的干電堆用融化了的硫進(jìn)行涂抹覆蓋，這能夠起到絕緣的作用。

永動(dòng)？?

也許看到這里有人會(huì)猜測(cè)牛津電鈴是否是一種永動(dòng)裝置或者類似永動(dòng)機(jī)的存在。首先我們來看看關(guān)于永動(dòng)機(jī)的描述。

這類裝置多是指不需要外界輸入能源、能量或者僅在單一的動(dòng)能條件下便能夠不斷運(yùn)作的機(jī)械。

歷史上關(guān)于對(duì)永動(dòng)機(jī)的構(gòu)想也不在少數(shù)，科學(xué)界里即便像達(dá)芬奇、焦耳這般優(yōu)秀的人物，也不能制作出一個(gè)可行的基本模型。牛津電鈴看起來確實(shí)也像是靠著自身單一的電驅(qū)動(dòng)，似乎沒有外界能源的輸入進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

但焦耳所提出的熱力學(xué)第一定律也從根本上說明了，第一類永動(dòng)機(jī)是不可能存在的。牛津電鈴從根本上來說也不是一種永動(dòng)裝置，很明顯金屬小球的運(yùn)動(dòng)中也存在著自我消耗，電子也會(huì)在轉(zhuǎn)移過程中一點(diǎn)一點(diǎn)地丟失。

另外在后來對(duì)熱力學(xué)定律的補(bǔ)充，以及現(xiàn)代物理的發(fā)展，所有類型的永動(dòng)機(jī)構(gòu)想從理論上來講，都是不可能成立的。而且根據(jù)熱力學(xué)第二定律顯示，物體輸出功率也不可能大于輸入功率，因此牛津電鈴也會(huì)在未來某天停止運(yùn)作。

而拋開這些想象，最令研究學(xué)者好奇的是干電堆里面的結(jié)構(gòu)到底是什么樣子，理論上來說要產(chǎn)生靜電驅(qū)動(dòng)鐵球進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該需要一定的高壓電才能讓靜電發(fā)揮作用。而這個(gè)裝置如今響了一百多年，電量應(yīng)該早就用光了才對(duì)。

研究者認(rèn)為最大的可能性是鐵球需要驅(qū)動(dòng)的電量非常小，同時(shí)在鈴鐺之間運(yùn)動(dòng)所轉(zhuǎn)移的電子只有非常小的量，幾乎能夠維持兩個(gè)鈴鐺的電荷平衡。這使得長(zhǎng)期以來的耗電微乎其微，看起來就像沒有耗能一樣。

漫長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)?

牛津電鈴的實(shí)驗(yàn)周期可謂是非常的漫長(zhǎng)，不過在以往眾多的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，像牛津電鈴這樣超長(zhǎng)時(shí)間，還沒出個(gè)像樣成果的實(shí)驗(yàn)不止它一個(gè)。

1879年，雜交玉米的先驅(qū)者威廉·詹姆斯·比爾，在他生前就開始了一個(gè)非常著名的發(fā)芽實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)要用瓶里準(zhǔn)備的沙子和種子進(jìn)行播種，而每個(gè)瓶子里包含21種植物，一共有20個(gè)瓶子。種下的瓶子里每五年發(fā)掘一個(gè)并進(jìn)行播種，然后觀察其中的發(fā)芽狀態(tài)。后來為了擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)范圍，在開瓶的時(shí)間上增加到了二十年一次。

直到今天，這個(gè)實(shí)驗(yàn)仍在繼續(xù)進(jìn)行。另外還有對(duì)紅狐的馴化、大腸桿菌進(jìn)化實(shí)驗(yàn)都已經(jīng)持續(xù)進(jìn)行了上百年，這些實(shí)驗(yàn)都有望在本世紀(jì)完成。

如今牛津電鈴仍舊在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為了不破壞電鈴本身，研究人員也一直沒有把電鈴拆解開來，沒人知道里面是啥樣子。為了防止電鈴的元件構(gòu)造被氧化，甚至沒有人打開過扣在上面的玻璃罩。

想要真正的了解里面的結(jié)構(gòu)，可能得等到鈴鐺停止運(yùn)動(dòng)的那天。根據(jù)目前的推測(cè)，鈴鐺應(yīng)該還能夠響鈴100年以上。

瓶頸?

牛津電鈴里的電池形態(tài)讓人費(fèi)解，而電池的問世已經(jīng)有上百年，同時(shí)隨著電池發(fā)明創(chuàng)造的許多裝置或者機(jī)器設(shè)備，在如今有了更高層面的發(fā)展。計(jì)算機(jī)問世不過幾十年，已經(jīng)完全突破當(dāng)初的樣子，成為了當(dāng)今的先進(jìn)科技，而電池基本上還是在原地踏步。

今天的大部分電池基本上都沒有脫離原有的基礎(chǔ)理論，仍舊處在電化學(xué)、化學(xué)能的形態(tài)上構(gòu)建。雖然鋰電池的問世在很大程度上給電池界帶來了新的轉(zhuǎn)變和商機(jī)，但如果要作為高效持久的動(dòng)力源，鋰電池仍舊不能夠滿足更高強(qiáng)度的使用。

在電池界的另一頭，半導(dǎo)體同樣也是現(xiàn)代最重要的發(fā)明創(chuàng)造之一。早先人們對(duì)半導(dǎo)體用“摩爾定律”進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果事實(shí)和預(yù)測(cè)吻合。半導(dǎo)體行在后來快速的發(fā)展中，也更加印證了這個(gè)理論。

晶體管的體積也在越變?cè)叫?，甚至在?dāng)前有突破這一定律的跡象。微型處理器的研發(fā)正從納米級(jí)開始轉(zhuǎn)為納米級(jí)，在未來還能夠制作出更小更強(qiáng)悍的處理器。

摩爾定律并非物理定律，更多的與經(jīng)濟(jì)學(xué)相關(guān)，是由經(jīng)驗(yàn)論總結(jié)出來的現(xiàn)象。鋰電池的發(fā)展每年都有一定程度的加強(qiáng)，也讓許多人仍對(duì)電池技術(shù)充滿期待，希望電池技術(shù)能夠得到革新，就像摩爾定律展示的那樣，只不過速度顯得非常慢而已。

同時(shí)在核動(dòng)力的研究開發(fā)上，科研人員也在對(duì)可控核聚變進(jìn)行著深入的研究，核電池在未來同樣也是非常重要的研究方向之一。

結(jié)語?

牛津電鈴在校園里繼續(xù)運(yùn)作著，也許不用等到它被拆開的那一天，研究人員就能夠用更加先進(jìn)的觀測(cè)手段來探尋里面的結(jié)構(gòu)，隨之啟發(fā)了科學(xué)界發(fā)明了新的電池。

又或者在未來某天科學(xué)家創(chuàng)造出了跨時(shí)代的電池，牛津電鈴?fù)耆チ怂纳衩匦裕蔀榱瞬┪镳^里的一員。

但無論是哪種方向，人類都會(huì)在未來的探索道路中不斷尋求新的發(fā)展。許多科技發(fā)明的創(chuàng)造都離不開科研人員夜以繼日的研究，隨著新科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我們或許能夠成為一個(gè)時(shí)代的見證者。就像你身邊最不起眼的電池一樣，科技進(jìn)步往往源于此。