据美媒3月7日报道,考古学家长期以来对“巴格达电池”能否发电存在争议,复原实验结果也参差不齐。然而,一位刀具工匠凭借设计与研究经验,发现了现代实验中缺失的细节,并发表论文支持该装置确可作为电源。他的复原作品揭示了其设计可能通过串联两个电池来提升总电压。

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2005年,刀具工匠亚历山大·巴泽斯在观看《流言终结者》重播时,注意到一档试图复原神秘古代文物的节目——据称这是一种2000年前发明的电池。但实验方法在他看来并不合理。如今被称为“巴格达电池”的文物是一个陶罐,内含铜筒,铜筒中竖立着一根铁棒。自1936年在巴格达附近发现以来,人们已发现多个类似“原始电池”,其年代可追溯至公元前300年左右,但具体用途已无从考证。尽管如此,自发现以来,无人能通过复原实验证明其设计能产生实用的电化学反应。

看完这期《探索频道》节目后,以独立研究者身份兼职的巴泽斯决定自行调查。他觉得电视复原中似乎缺少了某些关键元素。他回忆起在日本接受训练时,师傅刀具上一些看似不合理的设计,实则出于实用考量。巴泽斯意识到,那些看似多余的部分,可能反而有着意想不到的作用。

“我决定从工匠的角度进行实验,”他说,“如果这件文物真的曾作为电池使用,那么它很可能不是同类中的首个。其设计语言应记录着制作者通过反复试验找到的最佳方案——2000年前,他们以自己的方式获得了想要的结果。因此,任何设计元素都不应是无用的或不便的。”

此前复原巴格达电池的实验均是将陶罐内注入醋酸并测量输出电压,结果仅为两伏特,电压微弱。但巴泽斯怀疑这些尝试忽略了设计中的关键部分。他制作了自己的巴格达电池,并在《华夏考古学报》上发表了研究成果。

巴泽斯认为,其他实验未能产生足够电压(无论是现在还是古代)的原因在于忽略了电池设计的某些元素,这或许正是人们对该文物是否为电池存疑的根源。他在复原中加入了《流言终结者》忽略的陶罐顶部焊料,并重新评估了陶罐本身的功能。

“《流言终结者》的实验忽略了陶罐内的铜容器原本是焊接密封的,”他说,“实验者却使用了两端开口的普通铜管。这使得他们的装置只有一个液体容器——陶罐,而原物显然有两个。实验者不得不笨拙地将电线连接到铜管上以获取电池正极,这在我看来难以置信——古代工匠怎会制造如此不便且效果甚微的东西?”

最终,《流言终结者》的电池每单元仅能产生0.4伏特电压,几乎毫无用处。而巴泽斯发现,结合焊料与未上釉的陶罐可制成水基金属空气电池(锡为金属)。焊接的陶罐作为电池外层,与构成内层的铜和铁相结合。当向复原品中倒入盐溶液或柠檬汁(古代工匠可获得的电解质)时,可产生超过1.4伏特电压。

这一电压足以驱动电镀和电解等电化学反应,这些反应在今天仍用于金属精炼和防腐蚀。内层提升了电压(两点间电势差)。巴泽斯的复原作品表明,陶罐中的液体类型会影响电压。“添加液体后,铜容器外部的焊料与陶罐外部之间会产生额外电压,后者成为新的正极,”巴泽斯说,“这显著提升了装置总电压,使其成为串联的两个电池,且使用更便捷,因为正极现在位于装置外部而非内部。”

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《流言终结者》的电池仅有一个单元——陶罐,而非两个。实验者使用两端开口的铜管并连接电线,难以触及阴极(电子进入的负电极)。未密封的铜部件且无铁,在液体电解质中浸泡时不会产生任何效果。

未上釉的陶罐也存在问题,因其多孔性。液体很快会耗尽电池电量,因为饱和的陶罐会导电。锡铅焊料暴露于腐蚀性液体中会导致电偶腐蚀,进一步消耗能量,焊料本身也会被腐蚀。

“如果严格按照原物制作方式复原,并使用2000年前即可获得的电解质,其效果将远超预期,”他说,“电压大幅提升,且电池两极更易触及。至少在我看来,这样的复原品更像是古代工匠可能制造的东西。”巴格达电池在铜与铁部件间展现出的电压差,将人类对电压的认识提前了数千年——远早于亚历山德罗·伏打被视为现代电力研究先驱的时代。古代工匠虽不知这些电池原理日后会用于电动汽车甚至发电厂,但他们的智慧已在此初现端倪。

(原文标题:This 2,000-Year-Old Battery Actually Works—And One Craftsman Found the Hidden Detail That Proved It)