chương Copley vào năm 1773. Điện là một vấn đề khó khăn hơn hơi nước. Mặc dù ban đầu người ta nghĩ nó có dạng lỏng, nhưng nó không phải thứ có thể sôi khi đun nóng một khối lượng chất lỏng và được giải phóng trong khối lượng được kiểm soát để đẩy một piston nặng quay bánh xe. Nó không phải là động cơ chính - một cỗ máy như cối xay gió hay động cơ hơi nước, chuyển đổi một nguồn năng lượng tự nhiên thành cơ năng - nó là một tác nhân truyền dẫn. Bình Leyden phóng điện theo chu kỳ, bao gồm nhiều chớp sáng liên tiếp, lần sau yếu hơn lần trước. Một dây dẫn - sợi dây, một dòng sông - có thể mang điện tích, nhưng khi đến cuối dây hoặc phía bên kia của sông, điện sẽ được xả hết cùng một lúc. Môtơ tĩnh điện của Franklin tuy mạnh nhưng thiếu nguồn năng lượng ngoài một công nhân cọ xát một quả bóng lưu huỳnh để sạc bình Leyden. Chỉ định một công nhân để quay xiên bằng tay là phương pháp đơn giản và ít tốn kém hơn. Một lần nữa, không giống như hơi nước, điện thiếu các ứng dụng rõ ràng, tuy nhiên nó bí ẩn và hấp dẫn. Với đủ trang bị - da mèo, hổ phách và bình Leyden gắn với khe đánh lửa - bạn có thể sử dụng nó để thắp nến. Một số ít đã làm vậy, lại một mẹo giải trí khác, nhưng hầu hết vẫn tiếp tục dùng lửa từ lò sưởi hoặc đánh lửa bằng đá lửa và thép. Bước đột phá lớn đầu tiên đối với việc khai thác điện để lấy năng lượng xảy ra vào 1800, một thập niên sau khi Franklin qua đời. Nó xuất phát từ những khám phá khó hiểu của một bác sĩ phẫu thuật và nhà sinh lý học người Ý làm việc tại Học viện Khoa học ở Bologna, Luigi Galvani, người đang nghiên cứu tác động của điện lên cơ bắp của động vật. Không ai biết điều gì khiến cơ bắp co rút. Một số suy đoán cho rằng động lực là điện, nhưng thật khó để hiểu làm thế nào điện có thể hoạt động trong một môi trường dẫn có muối như cơ bắp. Galvani tự hỏi liệu các dây thần kinh
có thể mang điện tích không, với mô mỡ của chúng bằng cách nào đó cách ly điện khỏi môi trường ẩm ướt. Vợ của Galvani, Lucia Galeazzi, là trợ lý của ông. Lucia là con gái của vị giáo sư dạy vật lý và giải phẫu học cho Galvani, người qua đời năm 1775 và để ông ngồi thay vị trí trống đó tại Học viện Khoa học. Khoảng hai tháng từ khi bắt đầu các nghiên cứu về điện, vào ngày 26 tháng 1 năm 1781, trong phòng thí nghiệm mà ông tự duy trì ở nhà, Galvani đã mổ một con ếch và lột da chân của nó để đầu của các dây thần kinh trung ương của nó lộ ra trên bàn mổ. Để tạo ra điện tích, Galvani đã sử dụng Dollond, một cỗ máy có thiết kế mới nhất sản xuất tại Anh. Tay quay trên máy Dollond sẽ quay đĩa thủy tinh lớn ma sát với miếng đệm len ở đầu của những thanh sắt được nối lại. Những thanh sắt mang điện tích được tạo ra qua tiếp điểm đến một cực dẫn mà từ đó dòng điện có thể truyền đi. Galvani đã thử nhiều thí nghiệm điện với chân ếch trong những tháng trước. Lần này, cũng như các lần trước, ông đang chuẩn bị kết nối dây thần kinh trung tâm đùi ở chân đến máy Dollond, như các nhà thí nghiệm đã làm trong nhiều năm. Một người trợ lý quay máy, bắt đầu dẫn tia lửa từ nó tới cực dẫn. Trước đây, chân ếch đã phản ứng khi người thí nghiệm dí một sợi dây từ máy Dollond vào dây thần kinh của chân ếch.
Máy điện Dollond của Galvani. Phần tay ở phía trên bên phải minh họa cho cách tạo tia điện.
Một trợ lý “nhẹ nhàng chạm mũi dao mổ vào các dây thần kinh đùi trung gian của con ếch này.” Các chữ ký bên dưới sơ đồ là của Galvani. Tuy nhiên lần này, trước khi Galvani hoàn thành kết nối, ông viết, “một trong những người đang hỗ trợ tôi nhẹ nhàng chạm mũi dao mổ vào các dây thần kinh đùi trung gian của con ếch này. Ngay lập tức tất cả các cơ bắp tứ chi [của con ếch] co lại… một cách không kiểm soát.”[6] Chân ếch đã co giật mà không có bất kỳ kết nối điện trực tiếp nào với máy Dollond. Những sự kiện bất ngờ và có vẻ ngoài lề như vậy thường là cách các khám phá khoa học được ra đời. Chính bản thân Galvani cũng bỏ qua phản ứng bất ngờ này. Ông lúc đó đang phân tâm, ông nhớ lại, “cuốn theo dòng suy tưởng… và băn khoăn về thứ gì đó hoàn toàn khác.” Người nhận thấy sự kiện bất thường này là vợ ông. Ngay khi Galvani bắt kịp được những gi Lucia đã thấy, ông nhận ra ý nghĩa có tính đột phá của nó. Trong những tháng năm tiếp theo, Luigi Galvani đã đào sâu nghiên cứu khám phá này một cách tỉ mỉ, sử dụng máy Dollond và bình Leyden - “điện nhân tạo,” như tên gọi thời điểm đó - cũng như “điện tự nhiên” của bầu trời bão tố như Franklin. Ông đã công bố một nghiên cứu đầy đủ bằng tiếng Latin vào năm 1791: Commentary on the Effects of Artificial Electricity on
Muscular Motion (Lời bình về tác dụng của điện nhân tạo đối với chuyển động cơ bắp, gọi tắt là Lời bình). Nhà khoa học tự nhiên người Ý Alessandro Volta đọc cuốn Lời bình vào tháng 3 năm 1792. Là một người gốc Como, ở phía tây nam của hồ cùng tên, Volta dạy vật lý tại Đại học Pavia. Ông cũng bỏ thời gian nghiên cứu tĩnh điện và phát minh ra một cách cải tiến để tạo ra nó: một thiết bị đơn giản gọi là bàn khởi điện. Trong khoảng thời gian hai năm khi ông còn nghiên cứu về các loại khí, Volta đã phát hiện ra khí mê-tan, lần đầu tiên thu thập nó từ một đầm lầy ven hồ Maggiore. Những khám phá và phát minh này khiến ông nổi danh khắp châu Âu. Hiệp hội Hoàng gia London đã bầu ông làm thành viên vào năm 1791. Volta phản hồi báo cáo của Galvani năm 1792 với sự nhiệt tình và chuẩn bị làm việc để tạo dựng lại thí nghiệm của người đồng hương.[7] Đến tháng 4, ông bắt đầu có sự hoài nghi. Đang cố gắng tái tạo một trong những thí nghiệm của Galvani, kết nối lưng và chân của một con ếch sống với một dây dẫn kim loại, ông phát hiện ra mình cần hai kim loại khác nhau tiếp xúc với nhau (“một chìa khóa, một đồng xu… bằng hai kim loại khác nhau như thiếc hoặc chi”[8]) để làm chân ếch co rút. Ông suy ngẫm nhiều cách giải thích khác nhau, đấu tranh với niềm tin được chấp nhận rằng động vật tạo ra một loại điện tích đặc biệt trong cơ bắp của chúng và truyền nó thông qua các dây thần kinh. Dòng “điện động vật” được cho là khác biệt với tĩnh điện hoặc sét và tồn tại duy nhất trong mỗi động vật. Galvani tin thí nghiệm của ông đã kích thích điện động vật chứ không phải thứ điện thông thường, không quan trọng. Volta nghi ngờ tuyên bố của Galvani: Nếu vậy, tại sao chân một con thú sống lại chỉ phản ứng khi liên kết cột sống với cơ bắp với một dây dẫn lưỡng kim? Tại sao không phải là một dây dẫn chỉ làm bằng một kim loại? Volta nghi ngờ rằng điện tích thể hiện qua phản ứng của con ếch không phải đến từ ếch mà từ sự tiếp xúc giữa hai kim loại khác nhau. Đây là một kết luận khác hẳn so với lý thuyết điện động vật và thách thức tính chính xác của nó. Để xác nhận sự nghi ngờ của mình, Volta đã làm một thí nghiệm khác. Ông chuẩn bị một chân ếch với một đoạn dài dây thần kinh kéo ra khỏi bắp đùi. Dây thần kinh để trần nhưng không chạm vào bắp đùi, sau đó ông kẹp hai đầu dây từ một bình Leyden tích điện yếu. Các cơ chân có co lại. Dòng
điện từ bình Leyden kích thích các cơ chân mặc dù nó chỉ được truyền qua dây thần kinh. Đối với Volta, điều đó có nghĩa là dòng điện không bắt nguồn từ cơ bắp, như lý thuyết điện động vật đề xuất. Sau đó, Volta đã thực hiện bước đột phá quyết định: ông chuẩn bị một chân ếch khác với một dây thần kinh đùi lộ ra tương tự, nhưng thay vì kết nối dây thần kinh với một bình Leyden, ông kẹp một vòng cung gồm hai mảnh kim loại khác nhau, một bằng thiếc và một bằng đồng. “Ngay lập tức, toàn bộ chi sẽ bị kích thích thành những cơn co giật và đá lung tung,” ông viết, “mặc dù chưa chạm vào chi, và không thể tin được rằng điều đó có thể xảy ra nhờ chất lỏng điện, thứ chỉ lưu chuyển giữa… hai