亨利·施莱辛格所著的《电池的秘史——引发技术革命的便携式电源》在表面上让我们重新认识了微不足道的电池，而实际上书写了一部跨越3000多年的人类创新历史。《电池的秘史》一书和它的主题一样活力四射、内容丰富。

亨利·施莱辛格所著的《电池的秘史——引发技术革命的便携式电源》为了叙述清楚，将那些互不相干或互不搭界的内容联系在了一起。若有迂回离题之处，那是因为我所发现的事实确实妙趣横生，实在不忍弃之，很有必要与读者分享。《电池的秘史——引发技术革命的便携式电源》第一次把下列显赫的名字同时收录其中：沃夫曼·杰克、迈克尔·法拉第、诗人拜伦，还有“金属乐队”。

自序 真实的往事

第一章 没有科学的世界

第二章 迷信的终结

第三章 青蛙的传奇

第四章 科学、演技和伏打电堆

第五章 不绅士的科学家

第六章 上帝的杰作？

第七章 并非一无是处

第八章 电源与照明

第九章 设计天才

第十章 发明的黄金时代

第十一章 无线电技术

第十二章 大众营销奇迹

第十三章 下一步的设想

第十四章 消除家里的距离感

第十五章 无尽的前线

第十六章 看一看！听一听！买下吧！

第十七章 越来越小

第十八章 耗不尽的电量

第十九章 实验动态

后记 未来发展趋势

附录 巴格达电池之谜

作者批注

译者感言

第一章 没有科学的世界

任何一种非常先进的技术无法与魔术区分开来。

——亚瑟·C．克拉克

19世纪初期，丹麦的考古学家兼博物馆馆长克里斯蒂安·尤根森·汤姆森（Christian Jurgensen Thomsen）使用新方法区分人类史前文物。这位学者划分出石器时代、铜器时代和铁器时代，借此对藏品进行研究，了解消失已久的文明世界。3个时代的划分不仅依据物品的材料，而且依靠了专业的技能组合及日积月累的知识基础。汤姆森的任务是通过分类确立技术发展的时间轨迹。汤姆森的断代法虽历经多年的修正，基本上经受住了时间的考验。

100多年后，作家斯科特·菲茨杰拉德（F．Scott Fitzgerald）戏谑地用“爵士时代”形容第一次世界大战后若干年的喧嚣浮华和灯红酒绿的生活，当时的人们热衷于音乐、金钱、私酒和色欲。现在，虽然常听说我们生活在所谓的“数码时代”、“无线时代”或者“便携时代”，但是还没有一个合适的词能把三者合在一起来表述当今的时代特征。

面对科学和技术的稳步发展，人们需要划分历史年代，以便对过去有清晰的认识。一方面，教科书中会涉及纷繁的政治、人物、战争、日期，或者对历史进行蹩脚的篡改，诱使人们得出这样的结论：人类社会的种种问题使得所有成就都黯然失色，而且这种认识很有市场，可是我们更愿意轻松地面对历史。另一方面，科技发展的总体趋势是依照有规律的、合乎逻辑的模式实现的，极少例外。即使在古代，发展的时间轨迹也是非常清晰明确的。

早在公元前6世纪，希腊米利都（Miletus）的哲学家泰利斯（Thales）已经在探索自然界的种种谜团。泰利斯是古希腊“七贤”之一，被称为现代数学之父，却没有著作留存后世，现有的贡献只有柏拉图和亚里士多德提供的零星轶事。这些逸事证明了最初的科学思维虽然像学步的幼儿一样纤弱不稳，但毕竟跨出了自己的脚步。

相传泰利斯在观察星空时曾跌落水井（又传水渠），这与现代的心不在焉的教授形象极其类似。他参与了对波斯的战争，下令在哈吕斯河（Halys River，今土耳其的克孜勒河Kizil Irmak）开挖引水渠以便建桥，从而使河水改道。另一个传说是泰利斯在埃及找到了测量金字塔高度的方法。在日间人影与实际身高相同的时候，只要量出地上金字塔影子的长度，那么其高度也就得到了。多么巧妙啊！

泰利斯的方法论是观察和分析思考，不是现代意义上的“提出假设与实验验证”模式的科学研究，而是基于那些能直接观察到的东西。尽管如此，其方法论建立在逻辑的基础之上，是意义重大的突破。当时普遍认可的是宗教神话方面的理论，古代人的思维受到很深的影响。泰利斯认为大自然既不是随机的，也不是天神心血来潮的产物。这种认识诚然是不凡的进步，遗憾的是并不全面，不足以解释那些复杂的自然过程和宏观或微观层次上的事物。在研究电现象和磁现象过程中，泰利斯就遇到了无法逾越的障碍。

以琥珀为例，这种石化的树脂在古代，尤其是在希腊人当中被视为珍宝。琥珀因其颜色被希腊人形容为“elektron”（希腊语意为“黄金”，有时也指白银）。早在公元前16世纪，琥珀石由缅甸输入并贩运至欧洲各地，大量用于希腊勇士之王的葬礼当中。

琥珀的特性很有意思，其中之一是摩擦后产生静电荷，能够吸附草屑、麦壳、细小的铜屑或铁屑等。无论观察得如何仔细，这样的事实真相在当时是无从得知的：布料或手指上的电子经摩擦后转移到了琥珀的干燥表面，使其电性为负，之后便能吸引带有正电荷的碎屑。我们今天称这种现象为“摩擦起电”，实质上是两种物质接触时交换电子的过程。电荷转移过程中二者形成了键结构，一旦分开，有些原子会留有多余的电子。例如，玻璃与羊毛在一起摩擦后，羊毛获得电子，电性为负；而玻璃失去了电子，电性则为正。借用一个宽泛的定义——保持电荷的能力——琥珀也可叫作最早的电池。

天然磁石同样难住了包括泰利斯在内的古人。仅靠观察和逻辑分析无法解释眼前实实在在却又完全不可能的现象的实质：石头如何能移动金属物体呢？按照亚里士多德的说法，泰利斯认为磁石是有灵魂的，所以能够吸铁。

古希腊人和古罗马人依靠观察和逻辑来了解外部世界，与之对立的现代方法论则是可量化的、基于理论与实验的。例如就金属构造理论而言，创立形式逻辑的亚里士多德的观点并不科学，更接近炼金术。

科学发展的这种状态延续了几个世纪之久。观察和逻辑解决不了问题的时候，各种神话和巫术就会填补空白。一直到17世纪，欧洲的科学思想核心始终在强调直接观察与逻辑分析，这是认知世界的唯一途径。亚里士多德提出的“第五元素”——以太是极其模糊的概念，包括爱因斯坦在内的后世的科学家们依然为之争论不休。

神话传说自有其顽强的生命力，它们以各种文字形式流传着，试图让人们相信那些没有事实依据、常常也是令人难以置信的事情。古罗马的博物学者老普林尼（Pliny the Elder）是研究自然的大师，他把直接观察的结果与神话和寓言结合起来。在其巨著《自然史》一书中，普林尼确信独角兽就是狮子。许多民间传说和传奇故事以现在的标准来看不太可信，但是普林尼没有可靠的方法去进行查证，只能忠实地记录在书中。其中就有这样的记载：“……在印度河附近有两座高山，其中一座能吸铁，而另一座则正相反。穿着带铁钉鞋子的人在前一座山上无法抬脚，到后一座山上却落不下脚步。”可原因是什么呢？我们相信普林尼也知道神秘磁力的存在，这种同样的无形力量在遥远的国度里能发挥神奇的作用，只要稍微发挥一下想象力，他就可以弄清其中的奥秘。

记载神秘磁现象的并不只有普林尼一个人。一些涉及磁现象的牵强判断曾广为传播。正如普林尼一样，这些记载多是来自遥远异乡的传说，而自然法则好像受到了距离的影响，通过直接观察加以证实的能力也好像被削弱了。一则版本多样的传说流传了几百年：古埃及建筑师提谟卡雷斯（Timochares）开始在亚历山大港的阿尔西诺伊（Arsinoe）神庙工程中用磁石树立起拱顶，王后的铁质雕像便可以悬浮在半空中，好像魔术一样。此类传说还有不同版本：据说人们在清真寺里用磁铁悬挂穆罕默德的塑像；7世纪的圣比德尊者（the Venerable Bede）是盎格鲁一撒克逊本笃会修士，《英格兰人教会史》的作者，他曾提到希腊科林斯英雄柏勒洛丰（Bellerophon）骑乘的飞马珀伽索斯（Pegasus）（5000磅的塑像）依靠磁石的力量悬浮在罗兹岛上；在中国的传说中堡垒和陵墓的大门也是由磁石制成，因其能吸附兵器和铠甲而起到安全防范作用。P1-3

真实的往事

我们相信：只要符合自然规律，所有事物无一不是奇妙无比的。

——法拉第

写作此书的动因的确有些不可思议。在编写一部谍报工作的著作的过程中，本人对电池产生了兴趣。如果需要现场为谍报专用设备更换电池，即使条件允许，也经常会出现不便的时候，所以能源问题就成为情报收集活动中的关键因素。专家和技术人员构想出无数的巧妙机关，但必须长久地纠结于电源难题。虽然存在意想不到的情况，也总能引发人们的思考。电影中的超级特工邦德先生似乎从未在便利店里买过AA电池，可是他使用的那些特殊装置肯定离不开能量驱动。

那部谍报作品的工作量浩大，我在闲暇时开始在小卡片上记载电池方面的内容。经过日积月累，卡片由最初的一小叠变成了2叠，后来是4叠，很快集成8叠。破解了某一个疑问之后，又牵扯出更多的疑问需要研究。关于小小的电池，我们显然知之甚少。

稍做研究之后，我便发现了一个问题：市面上几乎没有一本有关电池的图书能满足业余读者的要求。当然，人们可能会找到个别的，大多涉及的是化学、物理学、历史学以及电子学等领域中与电池相关的内容。但是这些书主要面对的是科技人员和学者，专业性太强，更坦白地说，极其枯燥晦涩。另一方面，大多数介绍电子消费品的文字材料却很少涉及电池。用户界面的特色当然是重点推介的内容——显示屏、按键、运行速度以及应用程序等如何如何。虽然产品介绍或使用说明是必不可少的，大家却对电池没有多少兴趣。笔者所认识的科技界人士中，即便是那些超级怪才，他们也都很难对电池技术产生热情。

实际上，各种电池不仅仅是当前技术先进、产品便携化时代的能量之源，而且几乎所有脱胎于早期基础研究工作的五花八门的新奇设计和发明也依靠电池提供能量。现在，通过电池供电的消费类科技产品大多立足于基础科学的研究成果。如果说多数科研项目也离不开电池，其实一点不夸张。如果没有电池，不仅移动电话之类的设备无法使用，甚至为其提供支撑的科学技术也不可能出现。而精致巧妙的电池令我产生了不可抗拒的写作冲动。

另外一个方面也很重要。电池属于一种促成技术（也称支持技术），如果脱离其科学、历史和技术环境，我们无法真正理解其意义。我在写作期间总有一种亲切的释然感觉，犹如身处古朴的街边小店之中。无论是居家使用的器具，还是国际战场上的装备，只要在某一领域内进行一番研究，就会发现电池在推动技术应用不断走向复杂化。

写作期间不断有惊奇的发现。记得在开始阶段，实际上就在本书出版的几周前，本人需要介绍19世纪出现的最早的“现代”电池，发现当时的科学家曾对最初的设计进行过改进。他们之前甚至根本不清楚电池的原理，也不了解电的特性，但不懈的技术革新和演变已经低调地开始了，电池的电量不断扩充，使用寿命也不断延长。

本书为了叙述清楚，将那些互不相干或互不搭界的内容联系在了一起。若有迂回离题之处，那是因为我所发现的事实确实妙趣横生，实在不忍弃之，很有必要与读者分享。个人以为，这本书第一次把下列显赫的名字同时收录其中：沃夫曼·杰克、迈克尔·法拉第、诗人拜伦，还有“金属乐队”。

未来发展趋势

做预测真的很难，尤其是预测未来。

——尤吉·贝拉

对遥远的未来做预测总是很伤脑筋的。美国婴儿潮的那一代人可以提供有力的证明。他们已近步人中年以上的年纪，而小时候杂志上许诺过的一些东西仍然没有实现，包括飞行汽车和个人喷气背囊。

超级电容或双层电容将出现在更远的未来。超级电容是现有电池技术的重大飞跃，不仅能通过化学反应产生电荷，而且能像莱顿瓶一样存储电荷。最普通的超级电容由置于电解质的两个无电抗圆片构成，圆片上附着一层碳。元件的关键部分是每一片多孔材料的表面积都很巨大，所以能存贮超大容量的电流。

从技术角度来看，莱顿瓶的实质就是一个电容，但是超级电容最早出现在20世纪50年代末期，而且经历了几年不平坦的发展道路，今天应用在多个方面，比如电子装置的备用电源。然而，具有超大表面积的材料却经历过多次试验，虽然实现了比标准电容更高的电容量，却仍然不及现有的锂离子电池。足够大的表面积虽然还没有出现，但是超级电容毕竟为期不远了。这种技术在理论上有很大的优势，至少能惠及几代电子产品。首先，因为不发生化学反应，超级电容不容易受环境因素的影响。其次，超级电容的能效高于电池，由于不依靠化学反应进行再充电，所以它们能在几秒钟内快速恢复电能。从理论上讲，你能在等电梯或在银行排队时给iPod充满电。超级电容可以多次充电，比如5万次以上，但其能效不会失去。

处在该项研究前沿的有MIT“电磁与电子系统（LEES）实验室”的乔尔·辛达尔（Joel E．Schindall）教授及其团队。他们要用碳纳米管取代超级电容里的活性碳。粗细相当于一根发丝的三万分之一的纳米管实际上是“生长”在圆片材料表面。材料表面和电解质充分接触后，马上被置于高温的烃气中。由于密闭空间里充满烃气，电解质捕获的碳原子会在几分钟里堆积起来，或者说自动聚集为一层绒毛状结构，那就是均匀分布的纳米管。竖直排列的碳纳米管会长成一片微观“森林”。“我们要做的是在锡箔之类的导电电极上‘种’出足够多的纳米管”，辛达尔这样解释。“我们相信一根纳米管能产生3—4伏电压，储电量是商用的超级电容的5倍。”

这种纳米技术不仅可以应用于很小的便携式产品，而且适用于汽车和可替代能源的存储工作，比如风力发电机的配套设备。如果进展顺利，商用产品将在10年内上市。然而，又过了10多年，丰田公司在原来的设计概念上小打小闹，推出第一款量产的复合动力汽车——普锐斯（Prius）。普锐斯面世几年后，苹果公司推出的iPod经历过多项技术改进。相比之下，电动汽车的发展速度简直就是蜗牛在爬行。

这种对比其实并不公平。造成不公平的正是那些必须要提的最基本因素——Prius与i：Pod的差别就如同苹果和橙子的不同。如果通过改进现有技术或者开发新技术的手段能实现替代性能源的应用，那么技术的推动力离不开强有力的资本力量。莫尔斯在电磁式电报技术的成功证明了这一点，尽管投资人不大情愿掏钱；万尼瓦尔在论文《无尽的前线》中曾极力提倡相同的发展模式；肯尼迪总统也向美国国家航空航天局做出过保证。2009年2月生效的《2009年美国复兴与再投资法》至少在一定程度上保证了新能源研究的经费来源。在高达7900亿美元的经济刺激计划中，美国规定把数百亿的份额分给电池研究和制造领域，从制造企业到基础研究活动，各方都能享受到直接拨款、贷款和税收激励政策等多样的支持。这些做法是否足以赶上资金充裕的亚洲竞争者还有待观察，我们毕竟有所行动了。

MIT的研究人员在很小范围内进行着微型电池试验，它们只有人类细胞的一半大小。可是引起关注的并不是电池的大小，而是其装配过程。一种名叫M13的转基因病毒被释放到特制表面上，以便生成阳极材料。这种研究可能创造出极其微小的自供电IC，适用于植人性传感器。

还有所谓的生化电池。早在2003年，密苏里州圣路易大学的学生们开发出以酒精为原料的电池。他们主要使用伏特加和杜松子酒，借助一种催化剂把原料分解成酶。索尼公司跟风研制出以糖为原料的电池。它和酒精电池的原理差不多，酶负责分解或消化糖（实为葡萄糖），同时特制的阳极从糖里面吸取电子和氢离子。新加坡的一位科学家不久前公布了一种以尿液为电解质的小型生化电池。虽然在媒体上备受嘲弄，所谓尿电池和近炸引信在原理上基本是相同的——核心就是添加电解质，可以在低能耗的医学检测方面得到应用，例如糖尿病或妊娠试验等。

在伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytechnic Institute，位于美国纽约州），科学家提出相似概念，用体液作为电池的电解质。像纸一样薄的电池主要由纤维素构成，表面印有纳米管。研究者总结出的优点是它容易切割成合适的大小，以便植入皮下供心脏起搏器之类的仪器使用。

最后，电池的发展终于能跟得上相关领域的发展步伐了。今天的各种电子装置的动力来源都大同小异，依赖的是最基本的化学原理。明天的电器可能会发生改变，那么负责供电的电池也同样会随之改变。科学与技术经常以出人意料的方式相互适应、变化和互相影响。200多年前，死青蛙的一条腿意外地抽搐了一下，接下来的争论早已尘埃落定，但是随之出现的科学探究活动延续到今天，而且必将继续到更远的未来。

从诙谐的章节标题，到生动的写作风格，再到那些引人人胜、惊奇不断的丰富资料，这是一本讨人喜欢的书。

——《图书榜单》

电池的历史就是一则精彩的故事，充满了难忘的思想和大胆的实验。

——《华尔街日报》

穿越电池历史的一次真实而又妙趣横生的旅行，它经常令人失望，却又是日趋移动化和数字化社会的重要组成部分。

——《商业周刊》

清洁能源的生产和存储需求得到全球的高度重视，这部文笔顺畅、笔调可爱的关于电池发展史的出版物极富时代感。

——《今日物理学》

亨利·施莱辛格所著的电池发展史很有吸引力，是深入研究的结果，也是文明发展的缩影。我们今天已经对电池习以为常，而本书极其详尽地介绍了对该技术发展贡献巨大的一些科学家和企业家。

——迈克尔·贝尔菲奥利，《疯狂科学家大本营》的作者

亨利·施莱辛格是一位幽默、睿智的写作者，博学程度无人能及。就像平常的电池能让手机工作好几天一样，他用自己的智慧给一个艰难话题赋予了活力——不断缩小、能量不断强大的电池发展史。

——理查德·扎克斯，著有《西方文明的另类历史》和畅销书《海盗猎人》

电池触及所有人的生活。便携式电源的发展折射出我们社会的发展历程，而且未来的生活将主要取决于小巧耐用的电池能实现多大的功能。假如我们未来的线索能在过去找得到，那么电池发展的故事恰好指向了技术发展的最前沿。

——弗兰克·维泽德，科技记者

施莱辛格在表面上让我们重新认识了微不足道的电池，而实际上书写了一部跨越3 000多年的人类创新历史。《电池的秘史》一书和它的主题一样活力四射、内容丰富。

——肯·詹宁斯，上榜《纽约时报》的畅销书作家，

著有小说《布莱尼亚克》，电视智力竞赛“危险边缘！”历史上最耀眼的冠军