Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


предыдущая главасодержаниеследующая глава

Электрическая эра в науке и начало электромагнетизма

Примерно с середины XVIII столетия пришло в опытную физику новое увлечение. Сначала в лабораториях ученых, а потом и в модных салонах, в ярмарочных балаганах демонстрировались голубые искры, получаемые с помощью электрических машин, экспериментаторы опускали в подкисленную воду пластинки из разных металлов и получали электрическую силу. Ее накапливали в лейденских банках. И с помощью электрической искры намагничивали и перемагничивали железо.

О своих наблюдениях 1749 года Франклин писал, что молния и электричество способны разрушить магнетизм или даже изменить полярность магнита. И в этих выводах американский ученый не был одиноким.

Французский ботаник д'Алибар в мае 1752 года установил в окрестностях Парижа железный шест высотой примерно в 40 футов (около 13 метров) и изолировал его снизу. Получилась ловушка для атмосферного электричества. Столяр, которого д'Алибар нанял сторожить свою установку, в первую же грозу, услыхав удар грома, отправился к шесту. На глазах прибежавшего священника он извлек из шеста в принесенную лейденскую банку целый рой ярких искр.

Приехавший после грозы д'Алибар с удивлением обнаружил, что его железный шест намагничен...

Жарким грозовым днем в июне 1731 года молния ударила в дом английского купца в городе Уэкфилде. Услышав грохот, испуганный негоциант вбежал в комнату и обнаружил, что небесный огонь разбил ящик, в котором лежали стальные ножи и вилки, и разбросал их по полу. Кинувшись подбирать имущество, купец с удивлением обнаружил, что все приборы оказались намагниченными.

Компасные мастера не раз замечали, что у кораблей, пришедших из дальних плаваний и побывавших в жестоких грозовых бурях, компасные стрелки оказывались перемагниченными. Северный конец указывал на юг, а южный - на север. Это случалось на судах, мачты которых не раз принимали на себя удары молний.

7 сентября 1753 года в здании Санкт-Петербургской Академии господин профессор Франц Ульрих Теодор Эпинус прочел перед собравшимися коллегами на академической конференции трактат "О сходстве электрической силы с магнитной". Он полагал, что электрический разряд, проходящий через железный или стальной стержень, приводит к изменению его магнитного состояния потому, что вызывает в нем механическое сотрясение, облегчающее перемещение магнитной жидкости.

Дальше оставалось только подтвердить на опытах связь электричества с магнетизмом. И вот это "только" никак не удавалось никому из физиков, потому что прежде всего следовало освободиться от необходимости зависеть от молнии, от кратковременных разрядов лейденских банок и получить какой-то устойчивый источник "электрической силы". Необходимость в нем ощущалась настолько остро, что он так или иначе должен был непременно появиться. И тут нам с вами, дорогой читатель, придется несколько отвлечься, чтобы познакомиться с новыми героями нашей истории, их великим спором и еще более великими открытиями...

Давайте совершим мысленное путешествие в Италию.

- Болонья, сеньоры, Болонья!!! - Проводник изо всех сил стучит в стеклянную дверь купе. - О мамма мия! Сколько можно спать?! Ведь мы приехали в Болонью! Болонья, сеньоры, Болонья!

Он явно преувеличивает, упрекая нас в сонливости. В итальянских поездах уснуть не так-то просто. Особенно в вагонах второго класса... Но нам действительно пора собираться. За окном бегут устрашающие своей неэстетичностью корпуса. Может быть, это заводы сельскохозяйственных машин или мотоциклов. А может быть, предприятия, на которых изготавливается электротехническое оборудование.

Сегодня Болонья - полумиллионный город. Важный экономический центр, узел железных дорог и муниципальных противоречий. Здесь после второй мировой войны преобладающим влиянием пользуются левые партии. Сегодня... Впрочем, стоп! Побывать в современной Болонье - дело, конечно, интересное. Но наш путь в Болонью вчерашнюю и даже позавчерашнюю. Точнее - более чем на двести лет назад, в 1780 год, когда Италия представляла собой малопривлекательную картину. Страна политически раздроблена. По-прежнему зависит от Австрии. Правда, разруха вроде бы стала поменьше, чем сразу после Семилетней войны. В некоторых землях проводятся реформы, ограничивающие феодальное всевластие. К сожалению, это не относится к Болонье. Вот уже 174 года город входит в состав Папского государства и находится под двойным гнетом.

Итак, 1780 год! Исчезли из поля зрения высотные дома, вокзалы и заводские корпуса. Очистился воздух от автомобильных выхлопов, от мотоциклетной трескотни. Кирпичная стена, окружающая город, с двенадцатью воротами-выходами приобрела монументальность.

Мы идем по узким и кривым улочкам вдоль бесчисленных и, увы, обветшавших палаццо XIII и XIV веков- времени расцвета города. Многочисленные портики и аркады, зубчатые стены и башенки, выкрашенные в серый и розовый цвета, придают окружающему определенный колорит. Улицы ведут к центральной площади, но наша цель - знаменитый Болонский университет. За время своего существования, с XI века, он не раз менял местонахождение, так что лучше спросить. Благо в студентах на улицах недостатка нет.

Вон этот дом! Давайте поднимемся на второй этаж, где в лаборатории практической анатомии сеньор профессор Гальвани готовит материал к завтрашним занятиям.

О, да здесь не только препараторская! На столе, на котором Гальвани препарирует лягушек, стоят электрическая машина и ряд лейденских банок. Трещат искры. Студент крутит ручку, а под ножом препаратора в сумасшедшем танце дергаются отрезанные лапки болотных квакух... Но дадим слово самому сеньору профессору. В первой части своего трактата "О силах электричества при мышечном движении" он пишет: "Я разрезал и препарировал лягушку и, имея в виду совершенно другое, поместил ее на столе, на котором находилась электрическая машина при полном разобщении от кондуктора последней и довольно большом расстоянии от него. Когда один из моих помощников острием случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов этой лягушки, то немедленно все мышцы конечностей стали так сокращаться, что казались впавшими в сильнейшие тонические судороги. Другой помощник заметил, что это удается тогда, когда из кондуктора машины извлекается искра. Удивленный новым явлением, он тотчас же обратил на него мое внимание, хотя я замышлял совсем другое и был поглощен своими мыслями"*

* (Цит по кн.: радовский М. И. Гальвани и Вольта. М.-Л., 1941, с. 12)

Обнаруженное явление было настолько впечатляющим, что Гальвани решил во что бы то ни стало исследовать его и "пролить свет на то, что было под этим скрыто". Он был убежден, что все дело здесь в электрических искрах. Но если слабая искра электрической машины заставляет лягушачью лапку дергаться, то что должно произойти во время грозы, при блеске молнии?

Послушные ассистенты сеньора профессора тут же отправились к соседнему пруду, откуда черпался материал для экспериментов. Ко времени грозы на железной ограде балкона лаборатории висела впечатляющая гирлянда лягушачьих лапок, нанизанных на медные проволочки. Долгое, томительное ожидание. Наконец подул ветер. Забарабанил дождь, и блеснула первая молния. Отрезанные лапки исправно дергались, правда не сильнее, чем в лаборатории, и вовсе не в такт с грозными разрядами небесного электричества. Тем не менее эксперимент вполне удовлетворил Гальвани. В своем трактате он писал:

"После успешных опытов во время грозы я пожелал обнаружить действие атмосферного электричества в ясную погоду. Поводом для этого послужило наблюдение, сделанное над заготовленными лапками лягушки, которые, зацепленные за спинной нерв медным крючком, были повешены на железную решетку забора моего сада: лапки содрогались не только во время грозы, но и когда небо было совершенно ясно. Подозревая, что эти явления происходят вследствие изменения атмосферы в течение дня, я предпринял опыт.

В различные часы в продолжение ряда дней я наблюдал нарочно повешенную на заборе лапку, но не обнаружил каких-либо движений в ее мускулах. Наконец, утомленный тщетным ожиданием, я прижал медный крюк, который был продет в спинной мозг, к железной решетке, желая посмотреть, не возникнут ли благодаря этому приему мышечные движения и не обнаружат ли они в чем-нибудь отличия и изменения, смотря по различному состоянию атмосферы и электричества".

Лапка задергалась. Но ее сокращение никак не удавалось соотнести с "переменами в электрическом состоянии атмосферы". Гальвани перенес опыты в помещение. Он укладывал лягушачьи лапки на подставки из разных металлов. В одних случаях сокращения были сильнее, в других слабее. Он пробовал экспериментировать с деревянной дощечкой в качестве подложки, со стеклом, смолой... Эффект не наблюдался.

Казалось бы, все подталкивало Гальвани к тому, чтобы изучить роль разнородных металлов в обнаруженном явлении. Но он по этому пути не пошел. Анатом и физиолог, он решил, что лягушачьи лапки сами являются не чем иным, как источником электричества, неким подобием лейденской банки, а металлы... Металлы, в его понимании, были просто проводниками открытого им нового "животного электричества".

Странно звучит на современный слух выражение "животное электричество". Но именно к нему вела принятая логика исследований Гальвани. Вспомните хотя бы о том, что почти никаких измерительных приборов у экспериментаторов не было. Собственные пальцы - вот первый и наиглавнейший прибор.

Не раз, наблюдая за собственными ощущениями от разрядов лейденской банки, ученые и просто любители курьезов сравнивали эффект с результатами прикосновения к различным электрическим рыбам, известным с глубокой древности. И при этом отмечали полную аналогию ощущений.

В 1776 году английский физик Генри Кавендиш из кожи и нескольких лейденских банок соорудил удивительную модель, напоминающую по своему действию электрического ската. Вот тогда-то и возникло предположение о существовании некоего "животного электричества". Точно так же, как когда-то различали электричество на "смоляное" и "стеклянное".

Многие пытались в тиши лабораторий открыть его, перевести предположение в разряд доказанного. Но тщетно... Так продолжалось до тех пор, пока Гальвани не обнаружил загадочного подергивания лягушачьих лапок во время проскакивания искры от стоящей поблизости электрической машины или при блеске молнии. Ну как тут не соблазниться и не связать одно с другим?

Гальвани пишет о своем открытии: "Это было несколько неожиданно и заставило меня предположить, что электричество... находится внутри животного"*.

* (Цит. по кн.: Карцев В. приключения великих уравнений. М., 1970, с. 97-98)

В 1791 году вышел его трактат, который вызвал бурю страстей. Опыты Гальвани повторяли во всех странах. Тысячами гибли лягушки во славу новой науки. Писатель Владимир Карцев приводит в своей книге выдержку из одной технической энциклопедии: "В течение целых тысячелетий хладнокровное племя лягушек беззаботно совершало свой жизненный путь, как его наметила природа, зная только одного врага, господина аиста, да еще, пожалуй, терпя урон от гурманов, которые требовали для себя жертвы в виде пары лягушачьих лапок... Но в исходе позапрошлого столетия наступил злосчастный век для лягушек. Злой рок воцарился над ними, и вряд ли когда-либо лягушки от него освободятся. Затравлены, схвачены, замучены, скальпированы, убиты, обезглавлены - но и со смертью не пришел конец их бедствиям. Лягушка стала физическим прибором, отдала себя в распоряжение науке. Срежут ей голову, сдерут кожу, расправят мускулы и проткнут спину проволокой, а она все еще не смеет уйти к месту вечного упокоения: повинуясь приказаниям физиков или физиологов, нервы ее придут в раздражение, и мускулы будут сокращаться, пока не высохнет последняя капля "живой воды". И все это лежит на совести у Алоизо Луиджи Гальвани".

Со временем от лягушачьих лапок экспериментаторы перешли к конечностям кроликов и овец, пробовали действие электричества на ампутированной человеческой ноге. Английский врач из Глазго приложил электроды от батареи лейденских банок к трупу повешенного и воспроизвел у него дыхательное движение грудной клетки. А когда покойник под действием электрического разряда открыл глаза и стал гримасничать, многие из присутствовавших лишились сознания от ужаса.

"Гальвани - воскреситель мертвых!" - кричали заголовки газет. Казалось, осталось совсем немного до исполнения вековечной мечты человечества. Для этого надо было только тщательно изучить "животное электричество Гальвани", найти его источник в теле и научиться заряжать этот источник, когда он иссякает со смертью...

И вдруг! В 1794 году в физико-медицинском журнале, который издавал в Милане доктор Бруньялетти, появляется статья известного в Италии, да и во всей Европе профессора физики Алессандро Вольта. Он утверждал, что для объяснения опытов Гальвани вовсе не нужно предполагать существование какого-то особенного "животного электричества". Дело вовсе не в несчастной лягушке или отрезанной ноге. Просто Гальвани, сам того не подозревая, привел во взаимодействие два разных металла. Это они породили электрическую силу, а лягушка послужила влажным проводником. "Я давно убедился, - писал Вольта в письме профессору Васса- ли, - что все действие возникает первоначально вследствие прикосновения металлов к какому-нибудь влажному телу или к самой воде. В силу такого соприкосновения электрический флюид гонится в это влажное тело или в воду от самих металлов, от одного больше, от другого меньше (больше всего от цинка, меньше всего от серебра). При установлении непрерывного сообщения между соответствующими проводниками этот флюид совершает постоянный круговорот. И вот, если в состав этого проводящего круга или в какую-нибудь его часть входят в качестве соединительного звена бедренные нервы лягушки, рассеченной таким образом, что только по одним этим нервам должен пройти весь или почти весь электрический ток, или если таким звеном является какой-нибудь другой нерв, служивший для движения того или иного члена тела какого-либо другого животного, пока и поскольку такие нервы сохраняют остатки жизнеспособности, то тогда, управляемые такими нервами, мышцы и члены тела начинают сокращаться, как только замыкается цепь проводников и появляется электрический ток; и они сокращаются каждый раз, когда после некоторого перерыва эта цепь снова замыкается"*

* (Цит. по кн.: Радовский М. И. Гальвани и Вольта, с. 54)

В этих строчках изложена фактически идея самого Вольты о новом "металлическом электричестве" как источнике "постоянного кругооборота" электрического флюида, то есть электрического тока, и полностью отрицается гипотеза Гальвани о "животном электричестве".

Естественно, что Гальвани не мог оставить такой выпад без внимания. Он ответил тем, что в присутствии свидетелей поставил новые опыты: препарировал лягушек железным ножом, положив их на железную подставку... Лапки сокращались! "Если это происходит и при одном металле, значит, источник электричества находится в животном!" - утверждали сторонники Гальвани.

- Отнюдь! - возражал Вольта. - Даже единый кусок проволоки нельзя считать абсолютно однородным. В нем могут быть примеси других металлов. Он может быть по-разному по длине закален...

Вместе со своим племянником Альдини Гальвани проделал ряд опытов, во время которых препарировал лягушек стеклянными скальпелями, на стекле. И все- таки при соприкосновении бедренного нерва с мышцами лапка лягушки дергалась. Разве это не достаточное доказательство?

А Вольта тем временем показывал и измерял электричество, которое рождается вообще без участия животных, из одних лишь разнородных металлов...

Весь мир физиков разделился на два лагеря. Одни поддерживали Гальвани, другие - Вольту. И трудно сказать сегодня, чем бы кончился тот спор, поскольку оба физика по-своему были правы. Сегодня мы знаем, что в мускулах животных действительно возникает электричество. Но так же в результате контакта заряжаются и разнородные металлы. Однако Гальвани из поединка выбыл.

В 1796 году в Северную Италию под предлогом войны с Австрией вторглись французские войска под командованием генерала Наполеона Бонапарта. Французы предполагали разгромить австросардинские войска, двинуться на Австрию и захватить Вену. Италия была им нужна как источник продовольствия, денег и как удобный путь на Балканы.

Захватывая территорию, французская администрация перекраивала страну. Солдаты грабили захваченные области, подавляя недовольство народа. Болонья вошла в состав новой Цизальпинской республики. Все профессора университета должны были принести присягу на верность новому правительству. Подавляющее большинство так и сделало. Те же, кто не сумел проявить гибкость, были уволены. Остался без работы и Гальвани. Потеряв за несколько лет до этого жену, брошенный учениками, он остался совсем одиноким, без средств к существованию. В 1798 году он умер от истощения. А как же Вольта? Но о нем речь пойдет дальше. А пока еще один экскурс в сторону от науки.

предыдущая главасодержаниеследующая глава










© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2019
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru