バッテリーの発見は偶然だった

私たちの生活に欠かせない電池ですが、実は電池の発見は学術的な論争が引き起こした偶然でした。

1757 年に、カエルの足に電気を流すとカエルの足が収縮することが発見されましたが、この現象が起こる理由については一般に受け入れられている説明はありません。

ガルヴァーニという名のイタリアの物理学者は、この現象を体系的に研究したいと考えました。彼は、さまざまな外部電気がカエルの足を収縮させることを発見しましたが、意外にも、外部電源がなくてもカエルの足を収縮させることができることも発見しました。たとえば、銅線の一方の端をカエルの足に接続し、もう一方の端をカエルの足の神経に触れると、カエルの足は収縮します。

収縮しているので電気が流れています。電気はどこから来るのでしょうか？ガルヴァーニは、この収縮は生きているときのカエルの動きと同じ原理で、カエルの脚自体が電気を発生させ、筋肉の動きを駆動するはずだと信じていました。さらに彼は、古代人が生命力と呼んでいたものが、この神秘的な電気であると信じていました。一方、死体に電気を流すと、復活に似た現象が起きる。

ガルヴァーニの理論はかつて非常に人気があり、さまざまな公演で使用されていました。 1803年、ガルヴァーニの甥がロンドンでセンセーショナルな実演を行った。彼は処刑されたばかりの囚人の体に電気ショックを与えたのだ。電気が顔を通過した瞬間、死体の顎が震え始め、周囲の筋肉が明らかにねじれ、片方の目が開いたのを見て、傍観者は驚愕した。次の電気ショックでも右手が開き、足が動きました。メアリー・シェリーの小説『フランケンシュタイン』は世界初のSF小説とされており、死体を縫い合わせて生き返らせるという筋書きはガルヴァーニの理論に影響を受けたものである。

しかし、もう一人のイタリアの科学者、アレッサンドロ・ボルタはガルヴァーニの理論に疑問を呈した。ボルタは電気を使ってカエルを動かす実験にも興味を持っていましたが、自分でやってみると問題が見つかりました。カエルの足の動きは、足に触れる金属に関係しているようです。具体的には、単一の金属で何かに触れると動きは非常に小さいですが、2 つの金属を一緒に使用すると、その効果ははるかに顕著になります。

けいれんが生物自身の電気生成によるものである場合、使用される金属の種類は影響しないはずです。このことから、ボルタは、これは生物からの電気ではなく、金属からの電気であると信じました。彼の説明によれば、異なる物体が接触すると電気の「不均衡」が生じ、電気が発生するという。この不均衡は有機物と金属が接触したときに発生する可能性があり、2 つの金属が一緒に存在するとさらに顕著になります。

ガルヴァーニとボルタの間の論争は数年にわたって続いたが、結論に達する前に事故によって中断された。 1797年、フランスは北イタリアを占領して傀儡政権を樹立し、すべての大学教授に新政府への忠誠を誓うことを義務付けた。忠誠の誓いを拒否したため、ガルヴァーニはすべての学術的地位と資金を剥奪され、研究は中止を余儀なくされ、1年後に貧困のうちに亡くなった。

戦争の影響を受けなかったボルタは研究を続けた。彼は、電気の源は金属の接触であり、動物とは何の関係もないことを証明したかったのです。しかし、2つの金属を直接重ね合わせると、異常は見られません。これは、両者が接触した瞬間に新たな平衡状態が達成され、この瞬間的な電流を検知できるのは生物だけだからです。動物がいなければ、電流は存在するものの、観察することはできません。

ボルタはさまざまな方法を試し、最終的に塩水に浸した厚紙で金属を分離したところ、電気が発生するのを観察しました。塩水が存在すると金属は化学反応を続け、電流が安定して継続的に生成されます。これはボルタ電池と呼ばれる世界初の電池です。

当時、この電池は実用化されていませんでしたが、電気研究の様相を完全に変えました。電池は、いつでもどこでも安定した制御可能な電圧と電流を提供できるため、電気に関する定量的な研究や、長期間の電力供給を必要とする研究が可能になります。デービーとファラデーは電池を使って電気分解の実験を行い、ナトリウム、カリウム、塩素などの一連の新しい元素を発見しました。一方、オームは電池を使って電圧、電流、抵抗の関係を発見しました。これはオームの法則として知られています。

ガルヴァーニは実験で電気の発生源を誤認したが、生物の運動のメカニズムを推測した。その後の実験により、生物が動きを伝える方法は実際には電気信号であり、それが生物が外部の電流を動きの指示として認識する理由であることが示されました。今日、ガルヴァーニは現代電気生理学の父とみなされており、心電図と脳波の理論的基礎は彼に遡ることができます。