樹莓派、樹莓派之學習、樹莓派之教育

【Sonic π】電聲學導引《四》

據 E. T. Whittaker 先生的《A history of the theories of aether and electricity. Vol 1》上說︰

一七五三年義大利物理學家喬凡尼‧貝卡立亞 Giovanni Beccaria 就著手研究物質的導電性質。他在『放電』電路的路徑中裝載了充滿水的玻璃管，並以身體當作『檢流計』，發現了玻璃管的截面積越大，電流的放電衝擊強度也越大。然而卡文迪什則更深入，一七七五年提交給英國皇家學會的回憶錄上說︰『鐵線』的電傳導性要比『蒸餾水』好上四億倍，『海水』又比『雨水』好一百倍，然而『飽和』的『海鹽溶液』要比『雨水』更好了七百二十倍……

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這位出身貴族家庭的『亨利‧卡文迪什』 Henry Cavendish 是英國的物理學家與化學家。他最早對『氫氣』的性質進行了詳細的『研究』，證明了『水』並非是『單質』；而且預言了空氣中『稀有氣體』的存在。他首先發現了『庫倫定律』以及『歐姆定律』， 又同時將『電位勢』的概念廣泛應用於『電學』，而且精確測量了『地球』的『密度』，被認為繼是『牛頓』之後英國最偉大的科學家之一。一七九七到一七九八年間卡文迪什的『萬有引力常數』量測，是物理學上著名的『經典實驗』，其中『扭秤』的關係式可以表達為

G = \frac{2 \pi^2 L r^2}{M T^2} \theta
G = g\frac{R_\text{earth}^2}{M_\text{earth}} = \frac{3g}{4\pi R_\text{earth}\rho_\text{earth}}

，此處 T 是扭秤的自然共振周期，\rho_\text{earth} 是地球密度。測得了 G = 6.74 \times {10}^{-11} m^3 kg^{-1} s^{2}，與今天的測量數值差距約為百分之一！！

事實上卡文迪什也做了很多的『電學實驗』，研究『電動勢』、『電流』與『電阻』之間的關係。他使用當時的『萊頓瓶』作為『電流源』，讓『電流』通過裝著的『鹽溶液』各種尺寸大小的『玻璃試管』，靠著調整『鹽溶液』的管身『高度』，他可以控制『放電強度』。就像貝卡立亞一樣，也從『親身體驗』被電擊後的『感覺』大小，用來估計『電流』的『放電強度』。然後他又選擇某個『裝滿鹽溶液』的玻璃試管當作『標準』，藉著放電強度的強弱來估計『受測試管』的『電阻』。這樣他就可以定量的描述彼此間的關係式。一七八一年一月，在他的筆記裡寫下︰ 電流與電動勢成正比。然而他並沒有將這些珍貴的實驗結果告訴任何的科學家。一直到一八七九年電磁學大師馬克士威注釋的著作《卡文迪什的電學研究》 The electrical researches of the Honourable Henry Cavendish 公佈之後，這一切才公諸於世。 或許是因為卡文迪什所使用之儀器相當的『原始粗造』，依賴身體的感覺也許很難做出『精準測量』，況且『萊頓瓶』也不是穩定的『電流源』。因此，『學術界』認為這個耽擱了近百年的『實驗成果』並不足以證實『歐姆定律』！？

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一七八零年義大利醫生、物理學家與哲學家路易吉‧伽伐尼 Luigi Galvani 發現兩種不同的金屬，比方說『銅』和『鋅』連接後，如果一塊兒觸碰青蛙腿的兩處神經，青蛙腿會發生收縮。他將這稱之為『動物電』 animal electricity。傳聞是這麼說的︰

伽伐尼當時正在一張桌子旁，慢慢的給青蛙剝皮。在這張桌子上他曾經用摩擦青蛙皮產生的靜電進行過電學實驗。伽伐尼的助手偶然用一根帶電的金屬解剖刀觸碰了青蛙露在外面的坐骨。這時，伽伐尼和助手看見了火花蹦現，青蛙腿彷彿活著一樣踢了一下。

這使得伽伐尼成為第一個體認到『電』與『生命』有關聯的人。

起先義大利物理學家亞歷山德羅‧朱塞佩‧安東尼奧‧阿納斯塔西奧‧伏打 Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta 相信『動物電』的說法。而後產生懷疑，再度重複其友伽伐尼的實驗之後，並於一八零零年發明了『伏打電堆』Voltaic pile，是第一個電化學電池，它有『銅』和『鋅』兩個電極，與其間浸有海水的布所構成的單元堆疊而成，今天來看這是一種『電解液』的『氧化還原』化學反應

鋅極 Zinc
Zn \rightarrow {Zn}^{++} + 2 e^{-}
銅極 Copper
2 H^{++} + 2 e^{-} \rightarrow H_2

，這個電池的單元『電動勢』為 0.76  V『伏特』Volt。一個擁有六個單元的伏打電堆，它的電壓大約是 4.56V。

英國著名小說家瑪莉‧雪萊 Mary Shelley 因一八八一年所創作的《弗蘭肯斯坦》 Frankenstein’s monster ── 科學怪人 ── 被譽為科幻小說之母。她曾經提到了伽伐尼的研究報告︰這份研究報告是夏季閱讀書目的一部分，這一書目引發了在瑞士的一次下雨天所進行的一場即席鬼故事大賽，繼而導致了小說《弗蘭肯斯坦》和其中的復活情節的誕生。

因為伏打所得到的這些成果為電池和電學的發展鋪平了道路。於是在一九九九年，伏打電池被正式列名為 IEEE 里程碑！！

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光合作用

葉綠素電池

『葉綠素』 Chlorophyll 是存在於植物、藻類和藍藻中的『光合色素』。光合作用的第一步是光能被葉綠素吸收並將葉綠素離子化。產生的化學能被暫時儲存在三磷酸腺苷 ATP 中，最終將二氧化碳和水轉化為氧氣和碳水化合物。葉綠素會吸收大部分的紅光和藍光但反射綠光，所以葉綠素呈現綠色。

『葉綠素電池』是一種『有機電池』，二零零八年由國立虎尾科技大學教授『廖重賓』與研究生『楊秉晃』、『陳俊郎』共同研發。據聞工作原理是︰

葉綠素吸光、遇水後，會先成為離子態之脫鎂葉綠素 C_{55} H_{72} O_5 N_4 ^{-2}‧{Mg}^{+2}。一個電池的基本結構包含『電解質』與『導電材質』等，若將其中『電解質』以『葉綠素』替代 ，加水形成離子態後，讓其正負極反應，進而產生電流，一樣產生發電效果。更特別的是，葉綠素形成離子態後，還可與水進行氧化還原反應產生電流。在葉綠素遇水後，葉綠素聚合物能夠成為脫鎂葉綠素，『只要是水溶液都可以讓它發電』。

 

─── 當『葉綠素』遇到了『樹莓派』，是否會變成
葉綠樹莓派還是樹莓葉綠派的呢？
難到『樹莓派』不可以更『青』的了嗎？？ ───