Bateria elektryczna ze starożytnego Iraku

Ogniwo galwaniczne z Królestwa Partów

Podczas prac wykopaliskowych na terenie osiedla Partów na wzgórzu Khujut Rabuah w pobliżu Bagdadu odkryto niewielki obiekt, który niemiecki archeolog Wilhelm König, kierujący pracami, uznał za baterię elektryczną. Partowie przeżywali rozkwit swojego królestwa między połową III wieku p.n.e. i początkiem III wieku n.e., jednak według dotychczasowego stanu wiedzy elektryczność odkryto i praktycznie zastosowano znacznie później. Czy jest możliwe, aby pierwsze urządzenia elektryczne istniały już ponad 2000 lat temu? Kierownik wykopalisk Wilhelm König tak opisał znalezione naczynie:

Urządzenie składa się z glinianej butelki, cylindra z blachy miedzianej oraz żelaznego pręta. Butelka jest podłużnie owalna z białawożółtej gliny z płaską powierzchnią podstawy. Naczynie ma 14 cm wysokości  i maksymalną średnicę 8 cm. Otwór szyjki ma średnicę 33 mm. Wewnętrzny miedziany cylinder z denkiem ma średnicę 25 mm i wysokość 9 cm. W cylindrze znajdował się skorodowany żelazny pręt, umocowany korkiem z bitumu, z górnym końcem wystającym ok. 1 cm nad korek i pokrytym szarą, utlenioną warstwą metalu, przypominającego ołów. Dolny koniec nie sięgał dna cylindra z miedzi pokrytego warstwą bitumu grubości ok. 3 mm. Badania wykazały obecność w naczyniu substancji kwaśnej, prawdopodobnie wina lub octu winnego.

Dla Wilhelma Königa było oczywiste, że musi tutaj chodzić o „element elektryczny”, a konkretnie o jakąś komórkę elektrolityczną, która zamienia energię chemiczną na elektryczną. Naczynie gliniane widział on jako izolator, cylinder miedziany jako katodę, od której przez kwas jako elektrolit płynęły jony do anody, czyli żelaznego pręta. W ten sposób mógł powstawać prąd elektryczny. Niestety, wkrótce wybuchła wojna światowa i odkrycie odeszło na pewien czas w zapomnienie. Sprawdź także ten artykuł: 10 najważniejszych wynalazków w historii ludzkości – daty, znaczenie.

Działanie baterii bagdadzkich

Osobliwe znalezisko zostało opisane przez Wilhelma Königa w jego książce, jednak zanim zostało zbadane, uległo zniszczeniu w czasie wojny. Na szczęście w latach 60. ubiegłego wieku archeolodzy ponownie znaleźli podobny obiekt w pobliżu Bagdadu, a poza tym liczne elementy składowe tych zagadkowych urządzeń. Dla poparcia hipotezy Königa, że są to baterie galwaniczne, wykonano w Stanach Zjednoczonych niezależne od siebie eksperymenty z użyciem dokładnych replik znalezionych elementów. Trzeba tutaj dodać, że nikt nie jest w stanie z całą pewnością stwierdzić, jakimi materiałami dysponowali Partowie w czasach starożytnych i w jakim celu wytwarzali (jak sądzimy) energię elektryczną. 

Eksperymenty wykazały, że każda bateria dawała w ciągu 18 dni prąd o napięciu 0,25-0,5 V i natężeniu 0,5 A. W charakterze elektrolitu używano roztworu octu winnego albo wina. Znane w tamtym czasie kwasy siarkowy i cytrynowy, w równym stopniu dobrze zapewniały działanie baterii. Dla podwyższenia napięcia baterie można było łączyć szeregowo.

Jak starożytni perscy uczeni rozumieli zasadę elektryczności i jak swoją wiedzę zdobywali? Bardzo możliwe, że wcale nie rozumieli. Wiele wynalazków powstało, zanim sformułowane zostały zasady ich działania. Na przykład Chińczycy wynaleźli proch strzelniczy na długo przed opisaniem procesu spalania. Także dzisiaj są na nowo odkrywane stare roślinne leki. Nie zawsze trzeba wiedzieć, jak coś działa. Wystarczy świadomość, że działa.    

Możliwe zastosowania baterii z Bagdadu

Odkąd Wilhelm König sklasyfikował swoje znalezisko jako baterię elektryczną, zaczęto poszukiwać potencjalnych zastosowań takich baterii. Oto kilka hipotez:

• Galwanizacja

Pierwsza wysunięta przez odkrywcę baterii bagdadzkiej hipoteza wiązała się ze złoceniem metalowych przedmiotów. W dawnych czasach istniały dwie techniki wykonywania złoceń, które bywają stosowane jeszcze dzisiaj. Pierwsza polegała na mechanicznym nakładaniu na złoconą powierzchnię bardzo cienkich listków tego szlachetnego metalu przy pomocy młotka. Druga wykorzystywała łatwość rozpuszczania się w rtęci wielu metali, w tym złota. Odpowiedni amalgamat nakładano na metalową powierzchnię i po odparowaniu rtęci uzyskiwano dobrze przylegającą warstewkę złota. Te metody złocenia są skuteczne, ale kosztowne w porównaniu z nakładaniem cienkiej i jednolitej warstwy złota albo srebra za pomocą energii elektrycznej. Jeśli perscy jubilerzy opanowali technikę galwanizacji, była ona niewątpliwie dobrze strzeżona i nic dziwnego, że nie została w starożytności rozpowszechniona.

• Oświetlenie

Pierwsze skojarzenie, jakie może się dzisiaj nasuwać w związku z baterią elektryczną, to światło. Niestety, ta hipoteza wydaje się najmniej prawdopodobna. Moc bagdadzkiej baterii była bardzo mała, trudno więc sobie wyobrazić, aby w starożytności pomieszczenia miały być oświetlane lampkami o mocy 1 W. Aby zamiast świecącego punktu mieć w pokoju strumień światła, należałoby zestawić razem kilkadziesiąt baterii, a cała konstrukcja ważyłaby dziesiątki kilogramów. Poza tym, gdyby takie urządzenia były w powszechnym użytku, to galwaniczne elementy powinny trafiać się geologom na każdym kroku – a tak nie jest.

• Kondensacja ładunków elektrycznych

Pojawiła się też hipoteza dotycząca zagadkowych naczyń, bazująca na śladach zawartości niektórych z nich. Ponieważ niektóre gliniane butelki zawierały resztki oleju, autorzy hipotezy uważają, że mogły one pełnić funkcję kondensatorów. Miedziany cylinder i żelazny trzpień umieszczone wewnątrz mogły być okładkami kondensatora, olej – dielektrykiem. Kondensator można było ładować przenosząc wielokrotnie ładunki na trzpień z jakiegoś dielektryka pocieranego futrem lub wełną.

• Magiczne rytuały

Wykorzystaną do celów religijnych i magicznych wiedzę trudno jest odróżnić od magii. Obiekt z bateriami wewnątrz mógł wyglądać na wyposażony w nadprzyrodzone moce. Nawet jeśli natężenie prądu nie powodowało prawdziwego wstrząsu, mogło powodować drżenie lub uczucie ciepła po dotknięciu palcem przez nieświadomego człowieka.

• Cele medyczne

Starożytni Grecy opisują znieczulające działanie elektrycznych ryb na bolące stopy. Chińczycy, którzy wynaleźli akupunkturę, stosowali ją w kombinacji z prądem elektrycznym. To mogłoby wyjaśniać obecność w niektórych bateriach bagdadzkich elementów przypominających igły. Jednak tak niewielkie napięcie byłoby prawdopodobnie nieskuteczne. Tym bardziej, że starożytni znali znacznie skuteczniejsze środki znieczulające, takie jak konopie indyjskie, opium czy wino. Może zainteresuje cię także ten artykuł: Narodziny bomby atomowej. Odkrycia i decyzje, które zmieniły świat na zawsze.