Спор гальвани и вольта кратко
Обновлено: 04.07.2024
Электромагнитные волны в природе были, вероятно, всегда, возможно еще до Великого взрыва. Однако об их реальном существовании нынешней цивилизации, стало известно только после экспериментов немецкого физика Генриха Герца ( 1888 г .). Ему удалось создать детектор электромагнитных волн, который позволял судить об их присутствии в окружающем пространстве. Однако первая конструкция детектора такого рода была не искусственная, а природная – биологическая, появилась она гораздо раньше, в самом конце XVIII века, и принадлежала итальянскому профессору медицины, специалисту в области гинекологии и акушерства Луиджи Гальвани (Luigi Aiosio Galvani).
Эксперименты Луиджи Гальвани
Об использовании биологического детектора для обнаружения электромагнитных волн Гальвани и не помышлял. Ведь в те времена об их существовании ничего не знали. Однако проведенные ученым опыты стали классическими, а их описание вошло во многие учебники физики и монографии по истории науки и техники. С позиций сегодняшнего дня результаты этих опытов видятся как ценнейшие зерна познания, которые дали богатые всходы, приведшие к возникновению радиотехники и созданию новых технологий.
В молодости Луиджи занимался изучением богословия, позже его заинтересовали естественные науки и медицина, в особенности разделы, связанные с физиологией и анатомией. Диссертацию, посвященную природе и процессам формирования костей человека, он защитил в 25 лет – возраст, который и сегодня считается прекрасным для диссертанта. Молодого ученого принимают на должность преподавателя кафедры практической анатомии в Болонском университете, которую возглавлял его тесть, профессор Галеацци. После смерти профессора этот пост достается Гальвани.
По отзывам современников, он прекрасно читал лекции, пользовавшиеся неизменным успехом у студентов. А к тому времени, когда Луиджи занялся своими знаменитыми экспериментами, он уже был известен и как практикующий врач в области хирургии и акушерства.
Исследования, принесшие ему славу, итальянский ученый начал 6 ноября 1780 года, в возрасте 43 лет, а закончил, когда ему исполнилось 54 года. Результаты почти одиннадцатилетних кропотливых поисков привели его к открытию в тканях препарированной лягушки кратковременных импульсов электрического тока, способствовавших резкому сокращению ее мышц. Гальвани установил, что подергивания мышцы возникали в трех случаях. Первый: если при заземленном бедренном нерве лягушки вблизи случалась молния или к нему прикасались скальпелем и одновременно извлекали искру из электростатической машины. В другом случае сокращения становились более сильными и продолжительными, если нерва касались проводником, состоящим из двух разнородных металлов, например из меди и цинка. В третьем лапка лягушки, подвешенная с помощью медного крючка на железном заборе, сокращалась даже в ясную погоду.
Следует заметить, что Гальвани не первый, кто обратил внимание на подергивание мышцы препарированной лягушки. Как сказал в свое время создатель классической физики Исаак Ньютон, каждый ученый стоит на плечах своих научных предшественников и в его трудах незримо присутствуют следы их творчества.
Еще за сто лет до экспериментов итальянского врача другой врач, только голландский, Ян Сваммердам, также наблюдал подергивание лапок лягушек в различных
в природе разнородных металлов, замыкающих цепь. Это послужило началом длительного и плодотворного научного спора, разгоревшегося между двумя исследователями. (На стороне Л. Гальвани были известные ученые того времени, в частности немецкий естествоиспытатель Александр Гумбольт.) Результатом этой дискуссии явилось изобретение профессором из Павийского университета источника постоянного тока (вольтов столб).
Только в XIX столетии результаты, полученные Гальвани, были осмыслены. В 1837 году его соотечественник физик Маттеуччи, а в 1848 году немецкий физиолог Эмиль Дюбуа-Реймон на основе биоэлектрических потенциалов, или биотоков, объяснили открытое им явление.
Исследования, отраженные в книге Луиджи Гальвани, предопределили важнейшие изобретения в радиотехнике и сыграли в ее развитии заметную роль. Среди результатов отметим два, которые в значительной степени способствовали зарождению радиотехники: биологический детектор, позволяющий фиксировать наличие электромагнитных волн в пространстве, и источник постоянного тока, или вольтов столб.
Биологический детектор Гальвани оказался очень чувствительным устройством. Он позволял фиксировать электромагнитные волны, образующиеся от него, как на расстоянии нескольких метров (разряд лейденской банки), так и нескольких километров (разряд молнии). Антенной в этом своеобразном детекторном приемнике являлся человек, препарирующий лягушку на мраморном столе, или провод длиной около 100 м , подвешенный на изоляторах. Для того чтобы наведенный ток протекал через тело лягушки, к ее лапкам прикрепляли длинный провод, который располагали на полу или опускали на дно колодца. Этот провод, прикрепленный к лапке, по современным понятиям не что иное, как заземление. Сокращения мышцы тем сильнее, отмечал Гальвани, чем длиннее антенный провод или больше искра, получаемая от лейденской банки. Однако биологический детектор имел небольшой срок службы, так как мышца со временем высыхала, происходил процесс старения, это постепенно приводило к уменьшению, а затем и полному прекращению ее сокращений под влиянием электромагнитных волн.
Результат дискуссии
Ко времени выхода трактата Гальвани, Вольта успел поработать ректором университета в Павии (в период 1785/1786 учебного года) и стать членом Лондонского Королевского общества. Еще раньше, в 1782 году, он прошел стажировку в Парижской академии наук и через некоторое время был избран ее членом.
Вольта, в противоположность Гальвани, был по натуре дипломатом. Благодаря этим качествам ему удавалось быть в почете как при австрийцах, так и при французах и извлекать для себя определенную выгоду. Так, он лояльно относился к войскам Наполеона, оккупировавшим Северную Италию, в частности Павию, расположенную недалеко от Милана. Провозглашая братство свободолюбивых франков и латинян, французы шли в Италию как освободители. Они вытеснили австрийцев и сами, в конце концов отбросив освободительные лозунги, создали на захваченных территориях свой оккупационный режим. При французах Вольта, как знатока французского языка, ввели в состав муниципалитета Милана и назначили персональным асессором для службы на стыке французских и итальянских интересов. Это позволило ему сохранить научные должности и продолжать дискуссию с Гальвани, подкрепляя свою правоту исследованиями, которые впоследствии принесли ему славу.
Постепенно в споре с болонским профессором Вольта перешел от биологических аспектов проблемы к чисто физическим. С помощью электрометра собственной конструкции он показал, что два различных металла при контакте электризуются, то есть наблюдается явление контактной разности потенциалов. При замыкании концов такой пары течения тока в цепи не происходит, поскольку токи в спаях имеют противоположные направления. Вольта решил, что отсутствие тока связано с тем, что в экспериментах с разнородными металлами не было жидкого проводника, роль которого в исследованиях Гальвани выполняла мышца лягушки. Положив между концами двух разнородных металлов жидкий проводник – смоченный специальной жидкостью кусочек сукна, – он смог получить источник непрерывного движения электричества, хотя и очень маломощный.
О проведенных опытах Вольта сообщил 1 августа 1796 года в письме к своему знакомому. Затем он занялся поиском способа, который бы позволил построить более мощный источник постоянного тока. Решение заключалось в последовательном соединении нескольких простых пар разнородных металлов, соприкасающихся с жидкостью. В результате получалась электрическая батарея. Опыт происходил так: ученый поставил в ряд 60 чаш с жидкостью и в каждую погрузил цинковую и серебряную пластинки, соединенные определенным образом. В первой чаше, оставив свободной цинковую пластину (минус батареи), соединил серебряную пластину с цинковой пластиной второй чаши, а серебряную пластину второй чаши с цинковой пластиной третьей чаши – и так далее. Оставшаяся свободной серебряная пластина последней чаши представляла собой плюс батареи. Напряжение полученной электрической батареи оказалось пропорциональным числу соединенных элементов, что и подтвердило правильность выбранного способа увеличения мощности простых элементов постоянного тока. Вольта понимал, что полученная электрическая батарея пригодна только для лабораторных целей, но никак не для технических.
Поиски более компактной конструкции электрической батареи закончились успешно. Полученное устройство состояло из чередующихся цинковых и медных кружков, положенных друг на друга и разделенных картонными прокладками, смоченными в серной кислоте. В результате была создана конструкция, напоминающая по форме вертикальный цилиндр или столб, что и нашло отражение в названии прибора
В Парижской академии наук Алессандро Вольта дважды делал доклад о своем изобретении – в 1800 и 1801 году. На лекции, прочитанной в ноябре 1801 года, присутствовал Наполеон Бонапарт, высоко оценивший изобретение. Вскоре на Вольта буквально посыпались награды. По предложению Наполеона его награждают Золотой медалью Национального института Франции и присуждают премию первого консула. Нужно заметить, что Наполеон благоволил ученому, считая его своим талисманом. Тогда же была учреждена премия в 60 тыс. франков за открытия в области электричества и магнетизма, сравнимые по важности с тем, что сделали в данной области Франклин и Вольта.
Только в 1819 году Вольта уходит в отставку и возвращается в свой родной город Комо. В том же году его избирают почетным членом Петербургской академии наук. В своем поместье в Комо ученый часто принимает знакомых и друзей. Знавшие Вольта люди характеризуют его как любезного и приветливого человека, простого и сдержанного в обращении. По отзывам современников, Алессандро Вольта был высокого роста, имел правильное античное лицо со спокойным взором, говорил ясно, просто, легко, иногда красноречиво, но всегда скромно и изящно. Обладая мощным и острым умом, высказывая верные и широкие взгляды, Вольта отличался особенной искренностью и обязательностью. Несмотря на свое высокое общественное положение, он всегда был далек от политической жизни.
В январе 1827 года Вольта заболевает и вскоре, 5 марта, умирает в возрасте 82 лет. (С Вольта была снята посмертная маска.) Похоронили великого ученого на местном кладбище Кампанго Вольта (в Комо) в мавзолее, построенном его женой и детьми.
В России первая гальваническая батарея была сделана осенью 1801 года, она состояла из 150 серебряных и цинковых кружков. Через год, осенью 1802 года изготовлена батарея из 4200 медных и цинковых кружков, которая давала напряжение в 1500 В. Благодаря гальваническому элементу появились такие изобретения, как дуга В. Петрова, электродвигатель В. Якоби, телеграф П. Шиллинга, телефон А. Белла и радиосвязь А. Попова. В. Петров впервые применил горизонтальное расположение батарей, разместив их в ящике. Это было сделано, чтобы не допустить вытекания электролита из нижних пластин под тяжестью столба.
Вы задумывались когда-либо, откуда рыба скат берет свой электрический заряд? А ведь в теле каждого из нас текут слабые гальванические токи, вызывающие множество физиологических эффектов.
В восточных традициях существует понятие точек акупунктуры.
С позиции энергетического поля, точки акупунктуры - это крошечные электромагнитные центры, расположенные вдоль 12 меридианов тела , воздействуя на которые можно активизировать целую цепь реакций :
- восстановление силы, когда вы устали,
- наполнение энергией, если вас клонит ко сну,
- фокусировка внимания, если оно расфокусировано,
- восстановление ясного мышления,
- повышение жизнестойкости и укрепления иммунитета в стрессовых условиях…
В западных традициях такой подход долго не признавался, особенно в научной среде.
Существует исторический спор между великими учеными Гальвани и Вольта , а также между их последователями - спор о "животном" или ''металлическом" происхождении электричества . Более подробно, мы посвятим этому спору отдельные статьи, а сейчас только по сути.
Оба ученых проделывали опыты по взаимодействию разнородных тел с лапкой лягушки. Оба наблюдали эффект электричества и сокращения мышц, но приходили при этом к противоположным выводам.
Заметим, что опыты Вольта, еще при его жизни, не могли объяснить свойства электрических органов рыб - преобразователей жизненной силы в электрический ток.
Спор двух ученых, как это часто и бывает, решился не в общечеловеческой, и не в научной, а в политической плоскости. Вольта, в отличии от Гальвани, оказался лоялен к власти Наполеона, оккупировавшего в то время Италию. Кроме того, он сумел эффектно, с элементами мистики, продемонстрировать Наполеону и его окружению свое изобретение под названием "электрический столб".
Такой выбор, задал сильный технократичный вектор развитию физики еще на долгие годы. А в части мировоззрения, дал серьезное преимущество в спорах между сторонниками случайного и творческого происхождения мира.
Время показало правоту обоих точек зрения. Истина в споре между Вольтом и Гальвани, как часто бывает, оказалась посередине… А биолог Гальвани вошел в историю науки, как основоположник биоэлектричества , а физик Вольта -- как основоположник электрохимических источников тока .
Что же важно для понимания природы биоэлектричества?
Электромагнитное биоэнергетическое поле человека существует и пронизывает все тело, все органы и системы.
Электродвижущая сила (ЭДС) этого поля мала, по сравнению с привычными нам силами в электростанциях, электродвигателях и электроприборах. Хотя пример электрического разряда рыбы под названием Скат иногда ставит эту позицию под сомнение. :) Тело обладает способностью накапливать и сознательно сбрасывать электростатический заряд.
Особенно, действие электромагнитного биополя проявляется в нашем мозге и нервной системе, приводящей все тело в движение.
Само поле неравномерное и, через окончания нервной системы, через места сгустков напряженности поля, именуемых точками акупунктуры, распространяется далеко за пределы того, что мы называем поверхностью тела, но с очень слабой, по нашим меркам, силой. Хотя, как мы знаем, в отличии от физического тела, поле не имеет границ…
Итак, взаимосвязь и взаимовлияние физической и биологической составляющей электротока сегодня очевидны. Но есть один, пожалуй самый важный, ускользающий момент их взаимодействия. Это причина и следствие !
Не вдаваясь в доказательство, поскольку в этот момент мы начинаем выходить за рамки науки в область эзотерики, все же замечу, что мысли и намерения, порождают поступки, а не наоборот. Здоровый дух порождает здоровое тело, а не наоборот… Здоровое электромагнитное поле человека порождает здоровые клетки, органы и системы, а не наоборот…
Вот почему так важно учиться быть здоровым без химии и таблеток!
Кстати, этому способствует целый ряд физиотерапевтических аппаратов. Каких?
Путь, который привел Вольта к созданию его изобретения, начинается со знаменитых опытов Луиджи Гальвани[59], который открыл иную возможность получения электричества, нежели с помощью электризации трением. Почему же он не был осыпан почестями в первую очередь или по меньшей мере рядом с Вольтой? Причина отнюдь не в том, что Гальвани к тому времени уже скончался, — будь он жив, наполеоновская награда, скорее всего, все равно досталась бы Вольте. Да и не в Наполеоне дело — в последующие годы не он один возвышал Вольту. И на то были свои резоны. Это долгая и интересная история. Расскажем ее вкратце.
Известность Гальвани принесли опыты по изучению мышечного сокращения. В 1771 году он открыл феномен сокращения мышц препарированной лягушки под действием электрического тока, о чем мы сказали в первой главе. А вот как это произошло в описании, приведенном в книге К. Фламмариона: «Все, конечно, помнят знаменитый бульон из лягушек, приготовленный для г-жи Гальвани в 1791 году. Гальвани женился на хорошенькой дочери своего бывшего профессора Лючии Галеоцци и нежно любил ее. Она заболела чахоткой и умирала в Болонье. Врач предписал ей питательный бульон из лягушек, кушанье очень вкусное, надо заметить. Гальвани непременно пожелал приготовить его собственноручно. Сидя на своем балконе, он очистил несколько штук лягушек и развесил их нижние конечности, отделенные от туловища, на железную решетку балкона при помощи медных крючков, употреблявшихся им при опытах. Вдруг он заметил с немалым удивлением, что лапки лягушек конвульсивно содрогаются каждый раз, когда случайно прикасаются к железу балкона. Гальвани, бывший в то время профессором физики в Болонском университете, подметил это явление с редкой сметливостью и вскоре открыл все условия для его воспроизведения.
Лягушка, препарированная для опытов с электрофорной машиной и лейденской банкой. Рисунок из трактата Гальвани.
Схема опыта по изучению атмосферного электричества. Детектором служит лягушачья лапка, нерв которой соединен с громоотводом, а мышца соединена через проводник с водой в колодце. Рисунок из трактата Гальвани.
В 1801 году в Париже произошло яркое событие, неоднократно описанное историками науки: в присутствии Наполеона Бонапарта состоялось представление работы "Искусственный электрический орган, имитирующий натуральный электрический орган угря или ската" с демонстрацией модели этого органа. Наполеон щедро наградил автора: в честь ученого была выбита медаль и учреждена премия в 80 000 экю. Все ведущие научные общества того времени, включая Петербургскую академию наук, изъявили желание видеть его в своих рядах, а лучшие университеты Европы были готовы предоставить ему свои кафедры. Позднее он получил титул графа и был назначен членом сената Королевства Италия. Имя этого человека хорошо известно и сегодня, а различные варианты искусственных электрических органов, имитирующих натуральные, выпускаются в миллиардных количествах. Речь идет об Алессандро Вольте и его изобретении - Вольтовом столбе, прообразе всех современных батарей и аккумуляторов. Какое отношение имеет Вольтов столб к электрическим органам рыб - об этом позже, а пока обратим внимание на то обстоятельство, что демонстрация проводилась с подчеркну той помпезностью и при большом стечении народа.
Вольтов столб предположительно давал напряжение 40-50 вольт и ток менее одного ампера. Что же именно должен был показать Вольта, чтобы поразить всеобщее воображение? Представьте, что не Вольта, а вы стоите перед Наполеоном с полным ящиком самых лучших батареек и хотите продемонстрировать с их помощью что-нибудь эффектное. Лампочек, моторчиков, плееров и прочая нет еще даже в идее. Грубо говоря, куда Вольта мог засунуть свои батарейки?
Электрофорная машина к тому времени давно известна, лейденская банка изобретена более чем за 50 лет до этого. Все связанное с искрами, треском, светящимися наэлектризованными шарами, одновременным подпрыгиванием от электрического удара большой группы людей уже не раз демонстрировалось и не вызвало даже малой доли таких почестей и наград. Почему же триумф выпал на долю Вольтова столба?
По-видимому, секрет успеха заключался в том, что Вольта повторил перед Наполеоном опыты по оживлению отрезанных членов с помощью малых количеств электричества. "Я делал их не только над лягушками, но и над угрями и над другими рыбами, над ящерицами, саламандрами, змеями и, что важнее, над мелкими теплокровными животными, именно над мышами и птицами", - писал ученый в 1792 году, в самом начале исследований, приведших в итоге к великому изобретению. Представьте себе разнообразные отрезанные части различных животных, лежащие совершенно недвижно, как и подобает отрезанным членам, из коих вытекла жизненная сила. Малейшее прикосновение Вольтова столба - и плоть оживает, трепещет, сокращается и содрогается. Были ли в истории науки опыты, более потрясающие воображение?
Но все знают, что идея этих опытов принадлежит отнюдь не Вольте, а Луиджи Гальвани. Почему же он не был осыпан почестями в первую очередь или по меньшей мере рядом с Вольтой? Причина отнюдь не в том, что Гальвани к тому времени уже скончался, - будь он жив, наполеоновская награда, скорее всего, досталась бы Вольте. Да и не в Наполеоне дело - в последующие годы не он один возвышал Вольту и принижал Гальвани. И на то были свои резоны.
УПРЯМЫЙ "ЛЯГУШАТНИК"
Из учебников физики о Луиджи (или, в латинизированной форме, Алоизии) Гальвани известно примерно следующее: итальянский врач, анатом и физиолог конца XVIII века; на явление, получившее название "опыт Гальвани", он наткнулся случайно и не смог правильно объяснить, поскольку исходил из ложной гипотезы о существовании некоего животного электричества. А вот разобраться в явлении и создать полезное устройство на его основе смог физик Алессандро Вольта.
Казалось бы, картина ясная: анатом резал лягушек (а что еще умеет делать анатом?), случайно наткнулся на то, что лапка дергается под действием тока, и ничего не понял - не физик, куда ему понимать суть вещей. Вольта, физик, все тщательно повторил, все правильно объяснил и даже подтвердил практикой. А то, что анатом и врач то ли из упрямства, то ли по недомыслию продолжал настаивать на своем, окончательно плохо его характеризует.
Непонятно, почему человечество оказалось столь благосклонным к этому врачу, что присвоило его имя и токам проводимости, и целой области физики, и прибору для измерения тока, и важнейшему технологическому процессу электрохимического нанесения металлических покрытий, и даже изобретенным Вольтой источникам тока. Ни с одним из самых известных физиков - ни с Ньютоном, ни с Декартом, ни с Лейбницем, ни с Гюйгенсом, ни с любимцем классической физики Джеймсом Клерком Максвеллом - не связано такое количество терминов.
Но вот что забавно: когда речь идет об областях не физических, термины, связанные с именем Гальвани, вполне респектабельны и устойчивы: гальванотерапия, гальваническая ванна, гальванотаксис. Если же дело касается физики, то на всякий гальванический термин есть термин антигальванический: не гальванометр, а амперметр; не гальванический ток, а ток проводимости; не гальванический элемент, а химический источник тока. Чем ортодоксальнее учебник физики, тем меньше вероятность встретить в нем не только какое-либо упоминание научных заслуг Гальвани, но и гальваническую терминологию. Официальные власти империи сэра Исаака Ньютона, или "цеховики", как называл их Гёте, явно отказывают в гражданстве Луиджи Гальвани, но кто-то постоянно пишет на стенах храма науки его имя и напоминает о его существовании.
Читайте также: