Противостояние Гальвани и Вольта

Открытию постоянного электрического тока предшествовало противостояние двух итальянских ученых.

Луиджи Гальвани (1737–1798) – итальянский врач, анатом и физиолог, один из основателей электрофизиологии. Образование получил в Болонском университете, там же преподавал медицину.

Следующий шаг в истории электричества произошел из-за непримиримого личного и профессионального соперничества между двумя итальянскими учеными. В конце 18 века Болонским университетом управлял Римский Папа, по этой причине университет был могущественным, но консервативным. Учения базировались на традиционной христианской морали в соответствии с которой Бог правил миром и законы его были непостижимы для простых смертных. Люди должны были служить ему, но не понимать его. Одной из ярчайших звезд университета был Анатом Луиджа Алаизио Гальвани.

Работая в лаборатории, где проводились опыты с электричеством, Гальвани наблюдал явление, которое было известно многим еще до него. Оно заключалось в том, что если через нерв лягушачьей ножки, соединённой проволочкой с землей, разряжать кондуктор электрической машины, то наблюдались судорожные сокращения её мышц. Но однажды Гальвани заметил, что лапка пришла в движение, когда с ее нервом соприкасался только стальной скальпель. Удивительнее всего было то, что между электрической машиной и скальпелем не было никакого контакта. Это поразительное открытие заставило Гальвани поставить ряд опытов для обнаружения причины наблюдаемого явления. В один из осенних дней 1780 года Гальвани провел эксперимент с целью выяснить, вызывает ли такие же движения в лапке электричество молнии. Для этого Гальвани подвесил на латунных крючках несколько лягушачьих лапок в окне, закрытом железной решеткой. И он обнаружил в противоположность своим ожиданиям, что сокращения лапок происходят в любое время, вне всякой зависимости от состояния погоды. Присутствие рядом электрической машины или другого источника электричества оказалось ненужным. Гальвани установил далее, что вместо железа и латуни можно использовать любые два разнородных металла, причем комбинация меди и цинка вызывала явление в наиболее отчетливом виде. Стекло, резина, смола, камень и сухое дерево вообще не давали никакого эффекта. К сожалению, Гальвани пришел к заключению, что в тканях тела лягушки заключается «животное электричество». Поэтому при соединении проводниками (медь, железо) нерва с мускулами происходит разряд. В результате почти всем его современникам понятие «животного электричества» стало казаться гораздо более реальным, чем электричество какого-либо другого происхождения. Всем, кроме Алессандро Вольта.

Алессандро Вольта (1745–1827) – итальянский физик и физиолог, один из основоположников учения об электричестве. Установил связь между количеством электричества, емкостью и напряжением, изобрел первый химический источник тока на медно-цинковой паре («вольтов столб», или «батарея Вольта»). В апреле 1800 г. в Париже Вольта был принят Первым консулом Франции – Наполеоном. Наполеон интересовался науками, справедливо полагая, что сила государства в новом веке немыслима без процветания просвещения. Продемонстрировав восхищенному Наполеону свои опыты, Вольта стал рыцарем Почетного легиона, получил звание сенатора и графа. Вольта прожил долгую и счастливую жизнь. К сожалению, почти все его личные вещи, приборы, а также 11 громадных папок его трудов сгорели во время пожара. Но Вольта вечен в вольте – единице электрического напряжения.

К счастью, история распорядилась так, что результаты опытов Гальвани, изложенные им в его знаменитом «Трактате об электрических силах при мышечном движении», увидевшем свет в 1791 году, попались на глаза итальянскому ученому Алессандро Вольта.

Его главный научный оппонент жил в соседнем городе. Болонью и Павилью разделяет 250 километров, но в конце 18 века это были два разных мира. Павилья была частью австрийской империи, в ней жил Алессандро Вольта. Алессандро Вольта был совсем не похож на Гальвани. Он был выходцем из Ломбардии, молодым, высокомерным и харизматическим. Его любили женщины и он всегда был в центре любого спора. В отличии от Гальвани, ему нравилось демонстрировать свои опыты на международном уровне перед любой аудитории. Идеи Вольты были свободны от религиозного догматизма Гальвани. Подобно Бенджамину Франклину и европейскому просвещению он верил в разум. Верил, что научные доказательства преодолеют невежество. Главным врагом были — суеверие. Будущее было за разумом.

Гальвани с яростью отверг идею Вольты. По его мнению Вольты пересек черту отделяющую научный эксперимент от царства Божия. Что было равносильно богохульству.

Потрясенный Вольта перечитывает трактат и находит в нем то, что ускользнуло от внимания самого автора, – упоминание о том, что эффект содрогания лапок наблюдался лишь тогда, когда лапок касались двумя различными металлами. Вольта решает поставить видоизмененный опыт, но не на лягушке, а на самом себе. «Признаюсь, – писал он, – я с неверием и очень малой надеждой на успех приступил к первым опытам: такими невероятными казались они мне, такими далекими от всего, что нам доселе известно было об электричестве... Ныне я обратился к опытам, сам был очевидцем, сам производил чудное действие и от неверия перешел, может быть, к фанатизму!»

Теперь Вольту можно было увидеть за странным занятием: он брал две монеты – обязательно из разных металлов – и... клал их себе в рот – одну на язык, другую – под язык. Если после этого монеты или кружочки Вольта соединял проволочкой, он чувствовал кисловатый вкус, тот самый вкус, но гораздо слабее, что мы можем чувствовать, лизнув одновременно два контакта батарейки. Из опытов, проведенных раньше с электрофором, Вольта знал, что такой вкус вызывается электричеством. Вольта предположил, что причиной явления, наблюдавшегося Гальвани, служило присутствие двух разных металлов. Руководствуясь этой мыслью, он поставил много опытов и, наконец, сделал важное открытие, о чем сообщил в 1800 году Лондонскому королевскому обществу. Вольта писал, что он нашел новый источник электричества, действующий подобно батарее слабо заряженных «лейденских банок». Однако в отличие от гальванической батареи его прибор заряжается сам собой и разряжается непрерывно. При этом он дал и описание своего прибора.

Вольта устроил свой прибор так. Он поставил друг на друга несколько дюжин попарно собранных цинковых и медных кружков, разделенных бумагой, смоченной соленой водой. Когда экспериментатор прикасался одной рукой к нижнему медному, а другой рукой – к верхнему цинковому кружкам, то испытывал сильный электрический удар. При этом прибор не разряжался, и, сколько бы раз он не касался кружков, удар повторялся, т.е. заряд электричества возникал непрерывно. Таким образом, Вольта получил первый довольно мощный источник электричества – знаменитый «вольтов столб», составивший целую эпоху в истории физики.

Так было открыто новое явление – непрерывное движение электричества в проводнике, или электрический ток. Создание первого источника электрического тока сыграло громадную роль в развитии науки об электричестве и магнетизме. Современник Вольта французский ученый Араго считал вольтов столб «самым замечательным прибором, когда-либо изобретенным людьми, не исключая телескопа и паровой машины».

Вольта рассматривал это достижение как последний победный ход в соперничестве с Гальвани. «Вольтов стол» доказывал, что феномен «животного электричества» не требует присутствия животных. Но главным сюрпризом для Вольты стало то, что вырабатываемое электричество было постоянным. Оно текло как поток воды, и потому по аналогии с потоком воды электричество текущее из «Вольтова столба» назвали электрическим током.

Спустя 200 лет мы прекрасно понимаем суть электричества. В атомах вокруг ядра вращаются заряженные электроны, но только атомы металлов могут обмениваться электронами так что электроны движутся от одного атома к другому. Если электроны движутся в одном и том же направлении это движение создает электрический разряд. Поток электронов и называется электрическим током.

Через несколько недель после опубликования изобретения Вольты, ученые нашли ему применение. Электричество ознаменовало появление новой эры, где оно уже не было лишь любопытным явлением, а начало приносить реальную пользу. Применение постоянного тока позволяло получить новые химические элементы заложив тем самым основы химии, физики и современной промышленности. «Вольтов столб» изменил мир, он прославил своего изобретателя, принес ему влияние и богатство. В честь него была названа единица измерения электричества — вольт. Однако у его научного оппонента дела шли далеко не так хорошо. Гальвани умер в нищете 4 декабря 1798 года.

А. Вольта демонстрирует действие построенной им гальванической батареи Первому консулу Франции, будущему императору Наполеону Бонапарту (по рисунку Бертини)

15 июня 1802 г. во Франции, в то время одной из самых передовых в научном отношении стран, учреждается государственная премия в виде золотой медали и солидной денежной суммы «тому, кто своими открытиями, подобно Вольте и Франклину, продвинет вперед науку об электричестве и магнетизме». Отдавший это распоряжение Первый консул, будущий император Наполеон I, заканчивает свое указание пророческими словами: «Моя цель состоит в поощрении, в привлечении внимания физиков к этому отделу физики, представляющему, как мне чувствуется, путь к великим открытиям». Первым этой награды был удостоен в 1806 г. Гемфри Дэви. Кстати, французская премия была вручена англичанину именно в тот момент, когда эти страны находились в состоянии войны. Однако никакого возмущения общественности не последовало. Со стороны Наполеона I это действительно был поступок, достойный подражания.

Поиск по сайту: