Опыт вольта с лягушкой кратко

Обновлено: 07.07.2024

Луиджи Гальвани (1737-1798) итальянский учёный, закончил медицинский факультет Болонского университета и стал его преподавателем, а позже профессором, и с 1780 г изучал нервы и мышцы животных.
Ещё до опытов Гальвани было известно, что мышцы лягушки сокращаются (дёргаются) при пропускании через них электрического заряда. В середине 18 века многие увлекались опытами с электричеством, и Гальвани не был исключением. На его столе стояла электрическая машина, при вращении рукоятки которой можно было заряжать различные предметы и получать большие электрические искры. Выполняя свои опыты, Гальвани заметил, что мышцы лягушки сокращаются, если при этом проскакивают искры электрической машины. Его удивило, что мышцы сокращались тогда, когда они не касались машины. Значит, электричество может распространяться по воздуху? И в 1786 году Гальвани начал серию опытов, решив изучить действие на мышцы лягушки атмосферного электричества, которое образуется в грозовую погоду.

при участии Балашовой Н.А. (Нижегородская область, г. Дзержинск)

Ученые получили в свое распоряжение могучий источник электричества, но очень громоздкий и опасный — молнию. Тем не менее даже с помощью таких неудобных приборов и источников энергии, как вращающийся круг из серы, лейденская банка и молния, им удалось сделать еще один серьезный шаг в изучении новых явлений. И сделал его ученый, избравший своей специальностью совсем другую область науки — анатомию.

Кстати, мы редко задумываемся над тем, что первые, и наиболее важные, открытия в любой области знания совершают специалисты других разделов науки. Ведь не могут существовать, например, инженеры-электрики, когда еще неизвестно, что такое электричество… Может быть, такая закономерность не только естественна при зарождении новой ветви на древе знания, но и полезна для его постоянного пышного роста?

Луиджи Гальвани возглавил кафедру анатомии в Болонье в 1759 году, когда ему было всего 22 года, и долгие годы спокойно и вдумчиво исследовал костное строение птиц. Лишь через 12 лет он начал интересоваться электрическими явлениями и только в 1790 году, когда ему исполнилось 53 года, сделал свое удивительное наблюдение, благодаря которому его имя сохранилось в истории науки.

Лягушке Л. Гальвани давно следует поставить памятник: ей выпала честь открыть человечеству существование электрических токов внутри живых существ.

Рассказывают, что открытие Гальвани — целая цепь случайностей: заболевшей жене Гальвани прописали целительный бульон из лягушачьих лапок, Гальвани сам готовил этот бульон, чистил только что пойманную лягушку и однажды прикоснулся скальпелем к ее обнаженному нерву…

Рисунок, приведенный в статье Гальвани, позволяет ясно представить себе этот оригинальный эксперимент: одна проволока, обвивающая мышцу лягушки, тянется в колодец, другая, соединенная с нервом задней лапки, закинута на крышу. Атмосферное электричество должно пройти через лягушку и уйти в землю.

Но ведь природа ничего не делает зря! Быть может, внутри организма циркулируют еле заметные, но очень важные для жизни электрические токи, которые просто до поры до времени трудно было обнаружить?

Запись колебаний электрических токов, протекающих через сердце, мозг или мышцы человека, позволяет врачу установить причину заболевания.

Открытие Гальвани заставило именно в этом направлении работать мысль ученых. Усложнялась и улучшалась техника измерений, все более совершенными становились приборы, исследователи научились регистрировать как очень большие, так и еле заметные проявления электрической силы.

Прошел 121 год после опубликования статьи Гальвани, и в 1912 году было обнаружено, что внутри человеческого организма протекают очень небольшие электрические токи. Исследователи доказали, что любой процесс внутри человека — работа сердца и мозга, прохождение нервных сигналов, мышечные сокращения- сопровождается биологическими электрическими сигналами, имеющими для каждого органа характерную форму. Сравнивая форму сигналов определенного участка организма в здоровом и больном состоянии, легко установить причину заболевания.

Во время медицинского обследования в современной поликлинике и при жалобах пациентов на сердечные или головные боли врачи обязательно снимают электрокардиограмму или энцефалограмму — сигналы небольших биологических токов, протекающих в сердце или головном мозге.

Лежа с электродами, прикрепленными к разным частям нашего тела, мы не всегда вспоминаем о том, что человечество шло к этой процедуре больше 150 лет. И первое движение на этом пути сделал скальпель Гальвани…

Алессандро Вольта со своим главным изобретением — электрическим столбом, изменившим представление о возникновении электрического заряда. Иллюстрация: Wikimedia Commons / PD

— Жила-была электрическая лягушка. — начала очередную вечернюю сказку принцесса Дзинтара.

— Этот мальчик случайно не был электрическим? — спросил Андрей.

— Начну издалека. У подножия Альп, недалеко от швейцарской границы, раскинулось знаменитое в Италии и далеко за её пределами озеро Комо (Лаго-ди-Комо). На его берегах построено множество великолепных дворцов и вилл. Здесь отдыхали от летнего зноя ещё римские патриции. Озеро Комо связано и с историей науки. Итальянская академия наук регулярно проводит здесь, в прибрежной деревушке Варенне, научные школы имени итальянского физика-ядерщика Энрико Ферми, на которые собираются физики со всего мира. Место выбрано не случайно. В середине XVIII века в городке Комо родился будущий знаменитый физик, химик и физиолог Алессандро Вольта.

Вид на озеро и город Комо, где родился Алессандро Вольта. Фото: LiZa / Wikimedia Commons / A-SA-4.0

Алессандро появился на свет от тайного брака дочери местного графа и католического священника, которому церковные правила запрещали иметь семью. Несколько лет мальчик рос под присмотром деревенской кормилицы. Он был весёлым и здоровым, но говорить начал только к семи годам. В это время отец его умер, и Алессандро попал под опеку своего дяди, каноника. Тот решительно взялся за образование племянника. Мальчик изучал латынь, арифметику и историю. Он оказался очень смышлёным, схватывал новые знания на лету, кроме точных наук живо интересовался искусством — живописью и музыкой. В десятилетнем возрасте, узнав об ужасном Лиссабонском землетрясении 1755 года, которое унесло жизни ста тысяч человек, Алессандро поклялся разгадать тайну этого грозного природного явления. В 1758 году произошло ещё одно событие, которое потрясло мальчика и повлияло на его судьбу. В точно рассчитанный английским астрономом Эдмундом Галлеем день и час на ночном небе появилась комета. Небесное тело сияло так ярко, что не увидеть его было невозможно. В честь Галлея комету назвали его именем. Факт предсказания настолько поразил воображение Алессандро, что он обратился к трудам астрономов, к ньютоновской теории тяготения и окончательно связал свою судьбу с физикой. Молнии и электрические явления тоже интересовали молодого учёного, он даже пытался объяснить их природу в стихотворной форме — как великий римский поэт Лукреций, который любил излагать поэтическим языком научные идеи.

К новым экспериментам его подтолкнули электрические опыты итальянца Луиджи Гальвани, профессора Болонского университета. Гальвани был физиологом и физиком одновременно. На его лабораторном столе рядом находились и препарированные лягушки, и электрические устройства. Луиджи был женат на дочери своего учителя — Лючии Галеацци. Она с детства привыкла к научным экспериментам в доме отца и охотно посещала лабораторию мужа. Препарировать лягушек ей не нравилось, а вот ручку электрофорной машины * , которая давала яркие электрические искры, крутила с удовольствием.

Слева: Луиджи Гальвани. Иллюстрация: Wikimedia Commons / PD. Справа: естествоиспытатель Лючия Галеацци Гальвани. Иллюстрация: unibo. it

Однажды Лючия извлекала искры из своего любимого прибора, а ассистент Гальвани готовил препарированную лягушку для одного из опытов. Когда он тронул обнажённый нерв лягушки металлическим скальпелем, её лапка неожиданно задёргалась. Женщина заметила, что в этот момент её машина дала яркую искру, и одновременно между скальпелем и лапкой лягушки, лежащей на другом конце стола, тоже проскочила электрическая искра. Лючия сразу сообщила о своём наблюдении мужу, и тот, забыв о первоначальной цели эксперимента, немедленно приступил к исследованию подмеченного явления. Гальвани обнаружил, что лапка лягушки дёргается и без электрофорной машины, если к ней присоединить цепь из различных металлических предметов, например железный ключ или серебряную монету.

Лаборатория, в которой Луиджи Гальвани проводил свои опыты. Слева на столе — электрофорная машина. Иллюстрация: Wikimedia Commons / PD

— Гальвани решил, — задумчиво сказал Андрей, — что источником тока является сама лапка лягушки. Но не обратил внимания на наблюдения жены и счёл факт работы рядом с дергающейся лапкой электрофорной машины несущественным.

Алессандро повторил опыты с лягушкой и не согласился с выводами Гальвани. Он предположил, что лягушачья лапка служит лишь точным электрометром — измерителем тока, а сам ток — внешний, и возникает он при соединении разных металлов.

— Или при действии электрофорной машины, — уточнил педантичный Андрей.

Дзинтара утвердительно кивнула и заметила:

Алессандро начал экспериментировать с серебряными ложками, золотыми монетами, цинковыми и оловянными пластинками. Однажды он поставил четырёх помощников в круг на пол, покрытый изолятором (смолой). Первый помощник взял в мокрую руку цинковую пластинку, а пальцем другой руки прикоснулся к языку второго помощника. Второй помощник приложил мокрый палец к глазному яблоку третьего. Тот вместе с четвёртым помощником держали в руках выпотрошенную лягушку. Четвёртый держал в свободной руке серебряную пластинку, и, когда он прикасался ею к цинковой пластинке в руке первого помощника, лягушка дёргалась, во рту второго помощника появлялся кислый вкус, а третьему казалось, что из его глаз сыплются искры.

— Спасибо Вольте, что не заставил держать дохлую лягушку во рту! — проворчала Галатея.

— Этот эффектный опыт, — продолжила Дзинтара, — показал, что источником электричества стали два соединённых куска разных металлов. Но как сделать эффект сильнее? Вольта опустил в раствор серной кислоты электроды из цинка и меди и соединил их проводом. Цинковый электрод стал растворяться, а возле медного электрода начали подниматься пузырьки. Таким образом Алессандро убедился, что по проводу пошёл ток!

— А почему между пластинками, попавшими в кислоту, возник электрический ток? — удивилась Галатея.

Дзинтара стала объяснять:

— Как пиранион! — придумала новое слово Галатея.

— А почему водород перестаёт пузыриться на цинковом электроде? — спросил Андрей. — Ведь он выделялся, пока в кислоту не опустили медный электрод.

— Не понимаю, — нахмурилась Галатея. — А почему медный электрод не разрушается в кислоте?

— Почему даже император заинтересовался опытами Вольты? — спросила Галатея.

— Наполеон увидел, как электричество приводит в движение лапку мёртвой лягушки, и решил, что оно сможет оживлять погибших на поле боя и вообще сделает человека бессмертным.

— Но электричество не может оживить человека! — возразил Андрей.

— По прошествии времени человечество узнало, что электрический ток может запустить остановившееся сердце, а кардиостимулятор позволяет больному сердцу работать дольше. Так что какая-то доля правды в ожиданиях Наполеона была, хотя, конечно, биологическое бессмертие слишком сложная штука, чтобы обеспечить его с помощью электрической батареи. Но с точки зрения физики работа Вольты была прорывом в будущее. Многочисленные академии мира стали выбирать его в свои члены, а лучшие университеты Европы приглашать на работу.

— Её-то и наблюдал Бенджамин Франклин в своём доме во время грозы! — воскликнула Галатея.

— Да, — ответила Дзинтара, — только прежде это была неуправляемая грозовая, а теперь — полностью укрощённая искусственная дуга.

— Приручённый домашний дракон! — согласилась Галатея.

Памятник Алессандро Вольте в городе Комо, где он родился. Фото: Sailco / Wikimedia Commons / CC-BY-2.5

Создание Алессандро Вольтой первой электрической батареи на рубеже XVIII–XIX веков дало толчок электродинамике. Наука получила в своё распоряжение постоянный источник электрического тока, благодаря чему XIX век стал началом электрической эры в истории человечества.

— И нашёл прекрасный способ изучения этого дракона, — добавил Андрей.

А Дзинтара заключила:

— Наука ещё раз доказала, что природа может хранить свои тайны даже в таких, казалось бы, малозначимых объектах, как мёртвые лягушки. Начавшееся с лёгкого движения лягушачьей лапки электричество проникло во все сферы человеческого бытия, вытеснило паровые машины с заводов и железнодорожных путей, а сейчас теснит автомобили с бензиновыми двигателями.

— Мама, — спросила Галатея. — Но тайну землетрясений Вольта так и не разгадал?

— Нет, не разгадал, — вздохнула Дзинтара. — Клятву, которую дал юный Алессандро, выполнить пока не под силу никому. Мы уже понимаем, откуда землетрясения черпают свою силу, но до сих пор не можем предсказать, когда и где случится следующее. Из-за нашего незнания разрушительная сила подземных толчков и сопутствующих им цунами ежегодно уносит человеческие жизни по всему миру.

По выражению лица Галатеи стало понятно, что она собирается немедленно заняться разгадкой тайны, не решённой самим Алессандро Вольтой.

* Электрофорная машина — устройство для накопления электрического заряда, использующее трение между двумя вращающимися дисками.

Алессандро Вольта (1745–1827) — итальянский физик, химик и физиолог, один из основоположников учения об электричестве. Его именем названа единица измерения электрического напряжения — вольт.

Хэмфри Дэви (1778–1829) — английский химик и физик, один из основателей электрохимии. Обнаружил несколько новых химических элементов.

Эдмунд Галлей (1656–1742) — английский астроном, рассчитавший орбиты 24 комет и верно предсказавший возвращение в 1758 году яркой кометы, которую впоследствии назвали его именем.

Луиджи Гальвани (1737–1798) — итальянский физик и физиолог. Исследователь электрических импульсов в биологических системах.

Лукреций (около 99–55 годов до нашей эры) — римский поэт и философ, последователь материализма и атомизма.

Аполлос Аполлосович Мусин-Пушкин (1760–1805) — русский аристократ, химик, физик и минералог. Известен своими электрическими опытами и новым способом получения платины.

Василий Владимирович Петров (1761–1834) — русский физик и электротехник. В 1802 году создал мощную вольтову батарею в 1700 вольт, открыл явление электрической дуги и показал, что её можно использовать для освещения, а также сварки и плавки металлов.

Энрико Ферми (1901–1954) — итальянский физик, один из создателей ядерного реактора. Лауреат Нобелевской премии по физике 1938 года.

XVIII - XIX века стали временем, когда наука потеснила религию и, люди захотели постичь ранее неизведанное. И одной из главных загадок было понять происхождение жизни. Ученые учились оживлять мертвых, пытаясь ответить на вопрос: может ли электричество вернуть с того света.

Люди вне науки также были очарованы электричеством. Стали очень популярными шоу, где головы коров и свиней били током. Когда ученые натренировались на животных, они обратились к телам людей. Законы тех лет позволяли использовать для экспериментов трупы казненных преступников.

4 ноября 1818 года шотландский химик Эндрю Юр (Andrew Ure) стоял рядом с бездыханным телом Мэтью Клайдсдейла. Это был преступник, которого повесили всего час назад. Юр выполнял исследовательскую демонстрацию в анатомическом театре, наполненном любопытными студентами и врачами Университета Глазго. Но это не было обычное вскрытие. Юр использовал два металлических стержня, подключенных к гальванической батарее, и прикасался ними к различным частям трупа. Восторженные зрители наблюдали за конвульсиями тела, которое корчилось в танце смерти.

В то время как большинство естествоиспытателей использовали гальванизм больше для развлечения, Юр хотел узнать, действительно ли можно воскресить кого-то из мертвых.

Другие ученые отмечали, что Юр был убежден, что электричество может восстановить жизнь в мертвом теле. В отличие от остальных, он не ограничивался примитивной стимуляцией мышц кадавров импульсами электрического тока. Яркие искры и громкие взрывы потрясающих эффектов приманивали к этим опытам равно как ученых, так и деятелей искусства. А амбиции Эндрю Юра были почти как у литературного героя Виктора Франкенштейна.

Когда Юр посылал заряды тока через диафрагму Клайдсдейла, его грудь вздымалась, словно тот задышал. Стимулирование мышц лица возымело страшный результат: оно меняло выражение, показывая ярость, страх, отчаяние, тоску. Лицо убийцы напугало присутствующих, некоторые даже покинули помещение, а один джентльмен потерял сознание.

Опыт длился около часа. Экспериментаторы тщетно стремились вернуть мертвого к жизни. Юр пришел к выводу, что если бы смерть не была вызвана телесными повреждениями, то воскрешение могло бы осуществиться. Он также написал, что в случае удачи эксперимента не было бы повода для радости, так как воскрешали убийцу.

Поразительная и пугающая история монстра, порожденного Виктором Франкенштейном запечатлена в книге Мэри Шелли, девушки, чьи жизненные перипетии не менее интересны .

Читайте также: