Помоги проекту - поделись книгой:
Танцы и вопли
Пневматический институт по лечению болезней медицинскими газами в Бристоле, на западе Англии, представлял собой филантропическое учреждение, основанное эксцентричным врачом по имени Томас Беддоус в 1798 году. Он считал, что вдыхание некоторых газов резко повышает их лечебные свойства, но не совсем определился, какие именно из постоянно пополнявшегося списка газов обладали терапевтическими свойствами.
Для изучения этого вопроса он нанял Дэви в качестве главного врача, и в 1799 году новый сотрудник взялся за испытания различных газов, главным образом на себе. Его приключения в мире биоактивных газов, в частности психотропных, стали эталоном деятельности ученых эпохи романтизма, сочетавших экспериментальную науку с психонавтическими исследованиями. Это были смелые, зачастую безрассудные и опасные эксперименты, как в том случае, когда Дэви обнаружил, что «погрузился в аннигиляцию» после вдыхания угарного газа.
Некоторые ранние записи Дэви содержат материалистические принципы, послужившие основой для ведущей концепции «Франкенштейна» – о том, что неодушевленную материю можно наделить способностью мыслить и даже душой. В своем очерке 1798 года он настаивал на том, что «законы разума… не отличаются от законов движения частиц [то есть физики]», что на то время представляло собой радикальную материалистическую позицию, обещавшую, что «путем экспериментального исследования органической материи тела… мы сможем узнать законы нашего существования… Таким образом, химия, находясь в связи с законами жизни, станет самой величественной и важной из всех наук».
Дэви определил оксид азота как один из наиболее перспективных «медицинских газов» и экспериментировал с ним, постепенно увеличивая дозу и наблюдая за своей психологической и физиологической реакцией. Сегодня оксид азота часто называют веселящим газом, и Дэви пришлось испытать на себе его эйфорическое действие: «Иногда мое удовольствие выражалось только в притопывании ногами и смехе, а бывало, я танцевал, носясь по комнате, и вопил». В мае 1799 года Дэви столкнулся с новым явлением – анестезией, отметив, что при вдыхании более шести литров оксида азота возникало «[на мгновение] ощущение такое сильное и чистое, как будто впитываешь в себя саму жизнь. В этот самый миг, не ранее, я потерял сознание; однако оно быстро вернулось…». Позднее Дэви писал о возможности использования газа для медицинской анестезии, но никогда не занимался исследованиями в этом направлении, и оно осталось без внимания почти на полвека.
Этот чудодейственный газ
Вместо исследования анестетических свойств газов Дэви еще глубже погрузился в изучение психотропных возможностей оксида азота, сконструировав некое подобие газовой камеры для вдыхания газов в больших дозах. Во время одного печально известного сеанса в декабре он «совершенно отравился», вдохнув 57 литров, и пережил сильнейший галлюциногенный бред, после которого он «с гордым видом прошагал из лаборатории», чтобы сообщить доктору Роберту Кинглейку «с глубочайшей убежденностью и пророческим видом»: «Не существует ничего, кроме мыслей! Вселенная состоит из впечатлений, идей, удовольствия и боли!»
Таким образом, газ обладал ценностью как развлекательной, так и несколько более значимой: он менял восприятие, открывая двери в новый мир творческого вдохновения и исследований психики. Дэви представил его в кругу своих друзей-поэтов, среди которых вещество произвело фурор. Поэт Роберт Саути пришел в восторг: «Я уверен, что воздух в раю наполнен этим чудодейственным, восхитительным газом». В своем письме к брату он с восторгом сообщал: «Дэви на самом деле открыл новый источник удовольствия, для которого нет названия в языке. Сегодня вечером попробую еще!»
Одним из наиболее знаменательных проявлений химии эпохи романтизма стала ее роль в шаромании – помешательстве на воздухоплавании, которое захлестнуло Европу в конце XVIII столетия. Получение водорода и открытие его необычайной подъемной силы вдохновило на мысли об устройствах, весивших меньше воздуха, мысли, которые имели очень зрелищное продолжение в 1783 году, когда доктор Жак Александр Шарль и его ассистент взмыли в небо над Парижем на наполненном водородом шаре, собрав 400 000 зрителей (половина населения французской столицы). Бенджамин Франклин, находившийся в Париже в качестве американского посла, очень точно описал это событие: «Кое-кто спросил у меня: “Какова польза от шара?” Я в ответ поинтересовался: “А какова польза от новорожденного ребенка?”». Воздухоплавание показало, что романтическая наука способна вдохновлять на расширение границ познания, объединяя исследование ранее неизученных областей с самыми передовыми технологиями. В похожем ключе работала и Мэри Шелли, ведь дух той эпохи вдохновил и ее. Примечательно, что однажды в качестве подарка на день рождения Мэри построила для Перси небольшой воздушный шар.
Спустя годы эти рассказы об опьянении газом, скорее всего, «опьянили» молодых Шелли, которые знали Дэви и по его работам, и лично. Так, он был другом отца Мэри, в 14 лет она посещала лекции Дэви в Королевском институте в Лондоне, а в своем романе она почти дословно использует один из его панегириков о перспективах новой химии и людях науки, которые их открывают, вложив его в уста профессора Вальдмана. Более того, из дневника Мэри за 1816 год стало известно, что даже в разгар написания «Франкенштейна» она читала «Начала химической философии» Дэви.
Глава 2
Электрические флюиды и животные духи. Гальванизм, вольтовы столбы, электрохимия и начало новой эры
Самым мощным открытием науки конца XVIII века стал волшебный, почти сверхъестественный мир электричества. Это было время ошеломляющих экспериментов – таких как, например, попытки оживить тела казненных – и опытов в домашних условиях, будораживших воображение молодых мечтателей вроде Мэри и Перси Шелли, наводя их на волнующие размышления о возможностях этой новой природной силы.
Опасно! Высокое напряжение! Электрический огонь и электростатические генераторы
История электротехники – области знаний, которая, должно быть, более всех других волновала воображение Мэри Шелли, когда она задумывала своего монстра, – началась в античные времена, практически с того же, с чего молодая писательница начала свое знакомство с ней: с биоэлектричества (электричества в живых организмах).
Исчадие ада в рыбьем обличие
Среди самых ранних письменных упоминаний электричества любого рода следует отметить древнеегипетское иероглифическое изображение существа, называемого «сом», в котором описывается, как оно «выпускает войско». Это считается отсылкой к зубатке, или кошачьему сому, – рыбе, способной испускать электрический заряд напряжением более 450 вольт, после удара которым рыбак либо выпускал ее обратно в воду, либо и вовсе погибал от электрического тока, произведенного попавшей к нему в сети рыбой.
Само слово «электричество» происходит от древнегреческого слова, означающего «янтарь» (застывшая смола сосны), который, как известно, приобретает странные свойства, если его потереть куском ткани или кожи. Подготовленный таким образом янтарь может притягивать мелкие предметы и, если смотреть на него в темноте, производить вспышки света. Древние и средневековые писатели, в том числе Плиний Старший и Джамбаттиста делла Порта, описывали подобное явление, но системных исследований не проводилось до тех пор, пока английский физик и натурфилософ Уильям Гильберт (1544–1603) не опубликовал свою замечательную книгу
Серный шар
Главным инструментом в экспериментах Гильберта была террелла – шарик из магнитной руды. Возможно, именно Гильберт вдохновил немецкого изобретателя Отто фон Герике, прославившегося открытием вакуума (см. страницу 16), на изобретение в 1660 году серного шара – первого электростатического генератора. Он представлял собой большой шар из серы, уложенный на деревянную подставку и вращавшийся вокруг центрального стержня. Если шар терли руками при вращении, он приобретал заряд статического электричества, который можно было использовать в экспериментах.
Чтобы изготовить сам серный шар, расплавленную серу выливали в полую стеклянную сферу, которую раздавливали после охлаждения серы. Однако в какой-то момент было обнаружено, что и сама стеклянная сфера практически столь же эффективно удерживает заряд.
Следующий шаг был сделан Эванджелистой Торричелли, который изобрел ртутный барометр: длинную трубку с одним открытым концом, наполненную ртутью, переворачивали в чаше с ртутью для создания вакуума в верхней части трубки. Если трубку трясли, а затем смотрели на нее в темноте, на вакуумном конце наблюдалось свечение.
В 1709 году это открытие вдохновило английского натурфилософа Фрэнсиса Хоксби на создание вращающегося стеклянного шара, из которого был откачан весь воздух. Если на шар нажимали при вращении, он начинал светиться настолько ярко, что при его свете можно было читать. Это, наверное, был первый случай в истории, когда человек мог читать при искусственном источнике света, не использующем горение, и устройство Хоксби – это своего рода прообраз современных плазменных шаров. Возможно, оно также было первым из череды удивительных и эффектных изобретений в области электричества, которые впоследствии будут ассоциироваться со сценами создания существ, напоминавшими действие романа о Франкенштейне.
Электрический поцелуй
Электростатические генераторы становились все доступнее, и вследствие этого электричество приобретало все большую известность как занятная диковинка. Популярным салонным развлечением, например, стал «электрический поцелуй» – демонстрация того, как электрический заряд может проходить от одного человека к другому при контакте. Появилась возможность генерировать все больший заряд, но вместе с тем возник вопрос: можно ли его сохранить?
В 1745 году немецкий клирик и ученый Эвальд Юрген фон Клейст решил, что естественным местом хранения электричества, которое воспринималось главным образом как жидкость, является бутылка. Он обнаружил, что если сосуд или бутылку наполнить водой или ртутью и установить на металлическую основу, в нем действительно можно хранить заряд, которого будет достаточно, чтобы сбить человека с ног! Почти идентичное устройство было изобретено в то же самое время нидерландским физиком Питером ван Мушенбруком в Лейденском университете и стало известно как лейденская банка. Демонстрируя возможности устройства, ван Мушенбрук нанес настолько сильный удар током студенту по имени Андреас Кюнеус, что несчастный заявил, что не будет снова участвовать в подобном эксперименте даже ради короны Франции. Лейденские банки действительно могут быть опасными; банка объемом всего лишь ½ литра (1/2 галлона) способна нанести смертельный удар.
Франклин и его змей
Все более крупные и мощные искры, производимые подобными устройствами, наводили на мысль о параллели с молнией. И вот в одном из известнейших в мире эксперименте, изрядно обросшем легендами, американский ученый-энциклопедист Бенджамин Франклин (1706–1790) попытался доказать, что эти искры и молния – одно и то же. Франклин уже высказывал предположение, что молнии являются разновидностью «электрического огня», и предложил улавливать их с помощью длинного металлического стержня, установленного на земле вдоль стены высокого здания до самого верха. В то время он жил в Филадельфии, где подобных зданий не было, поэтому он заявил в письме, что придумал более простой способ, описав эксперимент по запуску в грозовое облако воздушного змея, привязанного к металлическому пруту. Прут, заявлял Франклин, привлекал удар молнии и сохранял полученный заряд, который можно было сгрузить в лейденскую банку и даже ощутить на себе в виде пощипывания. Ввиду невероятной опасности эксперимента имеются большие сомнения относительно того, производил ли его Франклин на самом деле. Существует теория, что он выдумал его из мести британскому ученому, обвинявшемуся в краже его идей.
Бенджамин Франклин установил громоотвод на своем доме и использовал его для научных наблюдений. Он даже снабдил его рядом колокольчиков, которые звенели, когда молнию удавалось успешно отвести. Другие здания в городе также были оборудованы громоотводами. В 1816-м – в год, когда не было лета, что поспособствовало появлению на свет «Франкенштейна», – жители Филадельфии разработали фантастическую теорию заговора, сильно напоминающую современную обеспокоенность экспериментами Программы исследования радиочастотных воздействий на ионосферу (НААRР) на Аляске. В поисках объяснений нехарактерных для лета погодных явлений – в том числе снегопадов в июле – они обвиняли громоотводы Франклина в воздействии на погоду и в том, что они каким-то образом поменяли времена года местами.
К тому времени, когда Франклин, предположительно, запустил змея в грозу, его первоначальное предложение об устройстве проволочного громоотвода, описанное в 1750 году в письме в Европу, побудило европейских ученых сделать новые попытки в этой области, увенчавшиеся успехом. 10 мая 1752 года французский естествоиспытатель Тома-Франсуа Далибар использовал металлический стержень для улавливания электричества из молнии, таким образом подтверждая заявление Франклина, что молния – это форма электричества.
Опасный эксперимент Франклина по улавливанию молнии бутылкой прошел успешно как минимум единожды, но именно он повлек за собой первую зарегистрированную жертву опытов с высоким напряжением. В 1783 году Георг Вильгельм Рихман, российский физик из балтийских немцев, погиб в Санкт-Петербурге, пытаясь зарядить лейденские банки от удара молнии. Скорее всего, это был первый официально зарегистрированный случай, когда шаровая молния сошла по проволоке от громоотвода и поразила испытателя. Она попала Рихману в голову, сожгла его легкие и один башмак и снесла с петель дверь лаборатории.
Франклин много писал об электричестве и придумал несколько важных терминов, в их числе: батарея, проводник, заряд – как положительный, так и отрицательный, обозначение электрически заряженных состояний «+» и «−», а также конденсатор (название накопительных емкостей, таких как лейденская банка). Но наибольшую известность он приобрел своим «добыванием молнии с небес», как охарактеризовал его нашумевший эксперимент британский ученый Джозеф Пристли в своем знаменитом докладе 1767 года. Пристли был другом отца Мэри Шелли, Уильяма Годвина, и она наверняка читала о его известном эксперименте. В романе прямо не упоминается роль электричества в процессе создания монстра, если не считать сцены, известной по киноверсии, где удар молнии оживляет его, однако можно с уверенностью утверждать о роли образа воздушного змея Франклина в фантазиях Мэри.
Искра сознания: гальванизм и секрет жизни
Что приводит в движение конечности? Что за энергия заставляет биться сердце? Что за материя передает волю разума рукам или ногам? Действует ли в организме какая-то жизненная сила, или даже дух, и можно ли этот дух выделить, чтобы изучить… а может быть, даже воспроизвести? Подобные вопросы волновали натурфилософов с древних времен вплоть до эпохи Просвещения, а XVIII век принес новые открытия, опровергнувшие прежние убеждения, и прогресс в электротехнике позволил задуматься о новых уникальных возможностях: создании и контролировании жизненной силы в живом существе.
Нейромышечная деятельность
Механизм запуска мышечных сокращений и управления ими – то, что сегодня мы называем нейромышечной деятельностью, – Гален, выдающийся исследователь в области физиологии, приписывал действию субстрата, который он называл «животным духом». Учение Галена оставалось актуальным в течение Средневековья, а в XVII веке его теорию доработал французский философ Рене Декарт (1596–1650). Он предложил гидравлическую теорию нейромышечной деятельности, в которой нервам отводилась роль проводников субстанций «животных духов» между мозгом и мышцами. В своем
Некоторые исследователи – современники Декарта соглашались с ним. Например, английский анатом XVII века Томас Уиллис полагал, что роль мозга состоит в том, чтобы служить для «превращения жизненных духов… в важнейших животных духов». Но в 1664 году эксперимент, проведенный нидерландским ученым Яном Сваммердамом, опроверг одно из основных утверждений Декарта. Поместив мышцу лягушки в стеклянный сосуд, из которого торчала тонкая трубка, он налил туда немного воды. Так Сваммердам смог проверить, менялся ли общий объем мышцы при сокращении. При стимуляции мышцы серебряной проволокой, присоединенной к медной петле, вода не двигалась, а значит, объем мышцы не менялся, что шло в разрез с гидравлической теорией Декарта.
Особый интерес в эксперименте Сваммердама – хотя суть его была в другом – представляло использование биметаллического инструмента для стимуляции мышцы. Возможно, это был первый пример наружной электрической стимуляции нейромышечной деятельности, впрочем, также возможно, что Сваммердам механически стимулировал мышцу. В любом случае это стало предпосылкой для последующих выдающихся исследований.
Несмотря на отказ от гидравлической теории Декарта, у ученых оставалась альтернативная теория. Изобретение электростатического генератора означало, что электрический заряд можно создавать по желанию, а разработка лейденской банки, устройства, способного сохранять заряд и выпускать его по требованию (см. страницу 37), предлагало исследователям новый мощный инструмент для исследования замечательных возможностей электричества.
Шокирующие открытия
Случаи возникновения биоэлектричества способствовали установлению прочной связи между электричеством и той таинственной энергией, что запускала и поддерживала нейромышечную деятельность. Сила удара, производимого лейденскими банками, была сопоставима с силой разряда, испускаемого электрическим угрем или скатом. Электричество воспринималось как разновидность бесплотной субстанции, жидкости, и это согласовывалось с убеждением, что нейромышечная деятельность возникает благодаря неким «животным духам», или «нервным флюидам». Альбрехт фон Галлер, преподаватель анатомии и медицины Гёттингенского университета в Германии, полагал, что сущность «нервных флюидов» может быть объяснена «электрической материей», присутствующей в «животных духах».
Для изучения этой предположительной связи Луиджи Гальвани (1737–1798), преподаватель анатомии Болонского университета, использовал лягушачьи лапки в качестве объекта исследования в программе испытаний, начатой в 1781 году. Он отсекал верхние половины туловища лягушек, оставляя задние конечности с остатками спинного мозга, и наблюдал за их реакцией при подвешивании к электростатическим генераторам и лейденским банкам с помощью различных приспособлений из проводов, подсоединенных к нервным окончаниям. И лишь когда его ассистентка (возможно, это была его жена Лючия) случайно прикоснулась к нерву лягушки скальпелем в тот момент, когда рядом проходил электрический разряд, Гальвани удалось наконец получить заметный результат: «Казалось, все мышцы лапки сокращались снова и снова, словно в них возникали мощные судороги». Гальвани пришел к выводу, что «электрическая атмосфера» (то, что сегодня называется электрическим полем), производимая разрядом, стимулировала движение электрического флюида в нервах лягушки.
Ну надо же!
В дальнейших испытаниях Гальвани экспериментировал с лягушачьими лапками, подвешенными к железной ограде в его саду. Опираясь на эксперименты Бенджамина Франклина, доказавшего, что молния является формой электричества, Гальвани захотел увидеть, повлияют ли на лягушачьи лапки удары молнии или другие электрические атмосферные явления. Он добился некоторых положительных результатов, но гораздо больше его впечатлило открытие, что лапки иногда дергались в отсутствие грозы и даже облаков: «Ну надо же! Лягушки иногда совершенно хаотично дергаются по несколько раз подряд».
Это навело Гальвани на мысль, что мышцы сами являлись источником оживляющих электрических флюидов. В частности, он установил, что сокращения могут быть вызваны прикосновением к лапкам биметаллической дуги – подобно тому, как действует лейденская банка. То есть мышцы в некотором роде являются этакой батареей лейденской банки, непрерывно возбуждаемой действием мозга, которое передается по нервам. Для Гальвани это стало весомым доказательством того факта, что мышца и нервные волокна функционируют как своеобразная биологическая лейденская банка: нервы проводят некий электрический флюид к наружной поверхности мышцы, так же как и проводник переносит заряд к наружной поверхности лейденской банки. Благодаря этому внутренняя поверхность приобретает противоположный заряд, и эта противоположность вызывает мышечные сокращения.
Правда о животном электричестве
Вскоре Гальвани вступил в затяжной спор с Алессандро Вольтой (1745–1827), преподавателем соседнего университета Павии и ведущим авторитетом в учении об электричестве. Вольта, описывавший себя как человека с «талантом к электричеству», создал свой первый громоотвод в 27 лет, а позднее изобрел
Несмотря на первоначальные сомнения по поводу открытий Гальвани, Вольта собственноручно повторил его эксперименты и в итоге поменял свое отношение, по его собственным словам, «с неверия на фанатизм». «Это открытие демонстрирует животное электричество, – восторгался он, – и позволяет отнести его к категории доказанных истин». Однако дальнейшие испытания показали, что мышцы могут начать сокращаться только при прикосновении биметаллических пластин к нервам, вообще без прикосновения к самим мышцам, и это, как казалось, подрывало аналогию Гальвани с лейденской банкой. Вольта начал подозревать, что более уместна была бы другая аналогия: между нейромышечным соединением и электроскопом – примитивным устройством для обнаружения электрического заряда. Вольта предположил, что мышца лягушки реагировала на внешний электрический потенциал, а не на электричество, находившееся, как утверждал Гальвани, в самой мышечной ткани.
Так как же именно возникал электрический заряд? Вольта обнаружил, что при использовании пластин из одного металла результатов не было: необходимы были именно биметаллические. Ученый предположил, что за электричество отвечает контактная разность потенциалов – явление, при котором электрический ток возникает при контакте между двумя металлами, открытое немецким математиком Иоанном Георгом Зульцером в 1752 году (см. страницу 46).
Критика Вольтой результатов исследований Гальвани разделила научное сообщество на «анималистов» – тех, кто поддерживал утверждение Гальвани о том, что электричество, вызывающее сокращения мышц, имеет биологическую природу, – и «металлистов» – тех, кто поддерживал Вольту. Опровержение убеждений «анималистов» и стремление создать полностью небиологическую модель производства электрического заряда привело Вольту к созданию источника тока, изобретения, которое впоследствии стало главной составляющей технологического наследия «Франкенштейна» (см. страницу 45).
На самом деле и «металлисты», и «анималисты» были правы. Вольта верно определил контактную разность потенциалов в биметаллической дуге как источник электричества в эксперименте Гальвани, но правильность взглядов Гальвани на животное электричество была доказана позднее. Мышечные сокращения действительно стимулируются электрическим зарядом, проходящим по нервам, а живые ткани способны генерировать электричество.
Влияние гальванизма
Несмотря на споры и сомнения вокруг гипотез Гальвани, его работа стала очень известной и получила широкий резонанс. Наукой была доказана прямая связь между электричеством и жизненной энергией, что, очевидно, даже говорило о возможности оживления омертвевших тканей. Можно сказать, что попытки применить гальванизм к трупам людей были в каком-то смысле неизбежными, а их результаты оказались поразительными и несколько пугающими (см. страницу 53). Исследования Гальвани и его лаборатория также производили шокирующее впечатление и внушали первобытный страх: в окружении расчлененных трупов, жутких нагромождений мышц и нервных волокон, орудуя странными инструментами, испускающими искры и треск, ученый посягал на раскрытие тайн жизни и смерти.
Мэри Уолстонкрафт Шелли была, несомненно, знакома с открытиями Гальвани и возможностями их применения. Позднее она вспоминала, как рассуждала в беседе с Байроном и Перси Шелли: «Наверняка тела можно будет реанимировать – гальванизм служит доказательством этому». Ключевой отрывок «Франкенштейна», в котором главный герой оживляет свое творение, эхом повторяет эксперименты Гальвани: «…я собрал все необходимое, чтобы зажечь жизнь в бесчувственном создании, лежавшем у моих ног… существо начало… судорожно подергиваться». Исследования Гальвани, по всей вероятности, стали источником вдохновения для Мэри при описании опытов Франкенштейна, и есть все основания полагать, что личность самого ученого Мэри использовала в качестве прототипа главного героя своего романа. Также с уверенностью можно сказать, что практически все последующие попытки осуществить мечту Франкенштейна в реальной жизни – создать человеческое существо или как минимум его подобие – основывались на революционном открытии Гальвани и на таком явлении, как нейромышечное электричество.
Ключ к тайнам природы: языки зомби, вольтов столб и император, испытывающий электролиз
Даже с изобретением электростатического генератора и лейденской банки (см. страницу 37) электричество оставалось чем-то вроде джокера в колоде – непредсказуемым и неконтролируемым явлением. Только с изобретением того, что сегодня мы называем батареей, наука об электричестве смогла сделать огромный шаг вперед: появился источник постоянного, контролируемого, доступного по первому требованию электрического тока. Это был, по словам Дэви, «ключ… к тайнам природы». История того, как появилось это изобретение, начинается с мрачной картины: вырванный язык, неестественно извивающийся под воздействием мистической энергии.
Вкус железа
Спор с Гальвани по поводу источника электричества, вызывающего «гальваническую реакцию» (см. страницу 43), побудил Вольту детально исследовать явление, известное как контактная разность потенциалов. Немецкий математик Иоанн Георг Зульцер впервые открыл это состояние в 1752 году. Ученый обнаружил, что если соединить кусок свинца и кусок серебра и положить их на язык, то можно почувствовать характерный вкус, который он описал как похожий на «железный купорос» (сульфат железа). Очевидно, что при этом происходила какая-то химическая реакция, и Вольта решил сам повторить этот эксперимент.
Он начал с собственного языка: покрыл кончик оловянной фольгой, а затем поместил серебряную монету у корня. Когда Вольта протолкнул монету вперед, чтобы она соприкоснулась с фольгой, он ощутил хорошо различимый очень кислый вкус. При этом, однако, не было никаких признаков мышечных спазмов, поэтому Вольта пошел дальше в своем жутковатом эксперименте.
Отрезав язык недавно заколотой овцы под самый корень, Вольта обмотал его оловянной фольгой со стороны среза. Приложив серебряную ложку, ученый заметил, что язык дрогнул, а кончик, внезапно ожив, начал пугающе двигаться. Сначала он приподнялся и сложился, а затем начал дергаться из стороны в сторону.
Эти эксперименты доказали Вольте, что при контакте между двумя металлами на самом деле создавался электрический разряд, и, что имело огромное значение, ученый почувствовал, что кислый вкус, вызываемый контактной разностью потенциалов, ощущался в течение всего времени, пока металлы оставались у него на языке. Предыдущие методы генерации электрического тока, такие как электростатические устройства, могли производить только кратковременные, нерегулярные разряды.
Разобравшись с принципом, Вольта попытался узнать, какие комбинации металлов давали наибольший эффект. При присоединении пластин к ушам и лбу, у него получалось производить звуки и яркие вспышки. Используя электрометр – прибор для измерения электрического потенциала, Вольта обнаружил, что может расположить комбинации металлов в порядке возрастания их потенциалов относительно друг друга, при этом наиболее эффективными оказались медь/серебро и цинк. (Это связано с тем, что медь и серебро сильно притягивают электроны, а цинк отталкивает их). И, что особенно важно, Вольта пришел к выводу, что присутствие некоторых жидкостей, таких как, например, слюна на языке, способствовало переходу электронов между двумя металлами. Подобные жидкости известны под названием электролиты; они содержат заряженные частицы – ионы, которые постоянно двигаются и транспортируют электрический заряд.
«Коронное» достижение вольты
Споры между «анималистами» и «металлистами» были в разгаре. Сторонники Гальвани провели больше экспериментов, подтверждавших правильность их доводов. В 1799 году Вольта ответил на это, создав полностью искусственную модель для демонстрации контактной разности потенциалов, в которой отсутствовали какие-либо органические компоненты. Вместо языка, который обеспечивал влажность, необходимую для того, чтобы ток перетекал между двумя металлами, ученый использовал суконные или картонные диски, смоченные соленой водой. Эти диски он поместил между серебряной (в более поздних версиях использовалась медь) и цинковой пластинами. Одно такое устройство, или элемент, генерировало довольно слабый заряд, но суммарное напряжение, производимое несколькими подобными элементами, могло быть вполне ощутимым. Соответственно, Вольта построил столб из таких пластин, удерживаемый на месте вертикально установленными стеклянными стержнями, – это был первый вольтов столб.
Использование предыдущих способов получения электричества позволяло производить прерывистые разряды, которые, как правило, характеризовались высоким напряжением, но маленькой силой тока, вольтов столб же производил постоянный ток с низким электрическим потенциалом, но большой силой тока. Вольта описал электрический потенциал как «электрическое напряжение», но позднее оно будет измеряться в единицах, названных в честь него вольтами, и иногда называться «вольтаж». Это можно сравнить с водой, текущей по трубе: напряжение, или потенциал, аналогично давлению воды, в то время как сила тока (измеряемая в амперах) аналогична расходу (объему, перетекающему за определенное время).
Картонные диски в столбе со временем высыхали, поэтому Вольта построил еще и альтернативную конструкцию, которую назвал
Новый электрический орган
В состоящем из двух частей письме, написанном в марте 1800 года на адрес Лондонского королевского общества – одного из старейших научных обществ в мире, – Вольта представил устройство, которое описал как «искусственный электрический орган». Это был его аргумент в споре с «анималистами» Гальвани: Вольта предположил, что аналогичным «генерирующим электрический заряд прибором, который имеется у рыб», объясняется биоэлектричество ската, которое, настаивал он, является «простым физическим – а не физиологическим – явлением». «Но даже в этом случае, – заключил ученый, – неуместно говорить о животном электричестве в том смысле, что оно производится или приводится в движение каким-то физиологическим, органическим действием…»
Получается, Вольта заявил, что у животных, способных испускать электрические разряды, внутри имеются своего рода неорганические варианты батареи или вольтового столба. Однако это ложное предположение, так как электрический орган ската состоит из клеток, которые генерируют электрический потенциал, закачивая ионы сквозь мембраны, а это вполне себе «физиологическое явление». Тем не менее существует близкое сходство в структуре натурального электрического органа и искусственного, о котором говорил Вольта: оба они состоят из множества дископодобных электрических клеток (элементов), образующих единую цепь, и общий электрический заряд этой цепи многократно увеличивается благодаря каждому звену. В этом смысле Гальвани и «анималисты», с их электрофизиологической моделью, несомненно, были более точны в своих заключениях, и именно их точка зрения, скорее всего, в большей степени повлияла на концепцию созданной пером Шелли силы, оживившей монстра Франкенштейна. Однако критика, исходившая от Вольты, оказалась созвучной возникшим в то время новым идеям ученых-материалистов. Согласно этим идеям, природные тела рассматривались как наделенные внутренней активностью, движением, хотя само это движение трактовалось как механическое. Становилось все легче представить, что не существует абсолютного разграничения между органическим и неорганическим, одушевленным и неодушевленным, мертвой материей и живой тканью…
Вольтов столб принес своему изобретателю богатство и славу. В 1801 году Вольта поехал в Париж, чтобы представить свое изобретение самому Наполеону, пригласив его поучаствовать в эксперименте. Император произвел электрический разряд, расплавил медную проволоку при помощи тока и даже осуществил электролиз воды.
Поделиться книгой: