Все началось с лягушки.
занимательные факты по физике (8 класс) на тему

http://www.powerinfo.ru/galvani.php

Началось все с лягушки

Первые шаги Гальвани

Луиджи Гальвани появился на свет в Болонье 9 сентября 1737 года в семье, имеющей достаточно средств, чтобы в двадцать два года он смог закончить медицинский факультет Болонского университета. В нем он и остался преподавать. В 1763 году синьор Гальвани становится профессором. Он не только хороший лектор, но и анатом. На его счету не одна успешная хирургическая операция. И при всей своей загруженности Гальвани не бросает занятий наукой. В 1780 году он начинает исследования по физиологии нервов и мышц.

Предоставим слово самому синьору профессору. В первой части "Трактата о силах электричества при мышечном движении", вышедшего из печати в 1791 году, 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 скальпеля случайно очень легко коснулся внутренних бедерных 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. Тогда я зажегся невероятным усердием и страстным желанием исследовать это явление и вынести на свет то, что было в нем скрыто".

Едва ли не самое любопытное в этой истории то, что у Гальвани не должно было быть причин приходить в столь большое волнение. Лет за тридцать до него сокращение лягушачьей лапки поблизости от электрической машины наблюдал и описал Марко Кальдани, не придавший, впрочем, этому никакого значения. А в 1678г. физиолог Шваммердам демонстрировал герцогу Тосканскому, как содрогаются лапки лягушки, подвешенной на серебряной нити. К счастью, Гальвани ничего этого не знал, то, что он увидел, его взволновало, и он решил доискаться до причин странного явления.

Может возникнуть вопрос - зачем на препараторском столе стоят электрическая машина и лейденские банки?

Середина XVIII века была отмечена всеобщим увлечением электрическими опытами со статическим электричеством. Их количество должно было дать качественный скачок. Электризацией пробовали не только выводить цыплят, но и лечить людей. Врачи электризовали лекарства, пациентов и, независимо от результатов, писали о "безусловно положительном эффекте". Кстати, ведь и лейденскую банку открыли, желая "зарядить" микстуру от кашля. К описываемому времени возникло немало "целителей", убеждавших, что они обладают особенно сильным электрическим воздействием и потому могут исцелять больных. Возникли даже "методики лечения", согласно которым расслабленных (парализованных) людей нужно заряжать для излечения положительным электричеством, а безумных - отрицательным. Теперь понятно, почему на столе у Гальвани появился такой модный прибор, как электрическая машина. Она была ему необходима для медицинских экспериментов.

Обнаружив влияние электричества на лягушачьи лапки, Гальвани предположил, что все дело в электрических искрах. Но если слабая искра электрической машины заставляет лягушачью лапку вздрагивать, то что должно произойти во время грозы, при блеске молнии? Надо только дождаться грозы. И когда желаемая погода наступила, ассистенты синьора профессора тотчас же отправились к соседнему пруду, откуда обычно черпали материал для опытов. Правда, злые языки утверждали, что после показа студентам мясистые лапки частенько шли в кастрюльку, обеспечивая не только духовную пищу.

Так или иначе, но к началу грозы на железной ограде балкона лаборатории висела впечатляющая гирлянда лягушачьих лапок, насажденных на медные проволочки. Наконец подул ветер. Забарабанил дождь, и блеснула первая молния. Отрезанные лапки исправно задергались, правда, не сильнее, чем в лаборатории, и совсем не в такт с разрядами небесного электричества. Все же эксперимент удовлетворил Гальвани.

Гальвани решил попробовать, как действует на мышцу атмосферное электричество, когда нет грозы. Он всадил в спинной мозг препарированной лягушки медный крючок и повесил ее на железную решетку своего балкона. Ничего не случилось. Устав от ожидания, Гальвани стал давить на крючок, прижимая лягушку к решетке. К немалому изумлению, ибо дело было при ясном небе, он заметил, что лягушка начинала дергаться. Тогда он решил, что атмосферное электричество скопилось в лягушке, а потом вышло из нее при соприкосновении с металлом.

Описание опыта изложенное самим Гальвани: 

"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 иногда, когда небо было совершенно ясно. Подозревая, что эти явления происходят вследствие изменения атмосферы в течение дня, я предпринял опыты. 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".

Гальвани перенес эксперименты в помещение. Он помещал лягушачьи лапки на подставки из различных металлов. В одних случаях сокращения были сильнее, в других - слабее. Он пытался экспериментировать с деревянной дощечкой в качестве подложки, со стеклом, смолой. Эффект не наблюдался. Казалось бы, все подталкивало к тому, чтобы исследовать роль разнородных металлов в обнаруженном явлении. Но Гальвани по этому направлению не пошел. Анатом и физиолог, он решил, что лягушачьи лапки сами являются не чем иным, как источником особого вида электричества, неким подобием лейденской банки. В своем дневнике Гальвани написал:

"Это было несколько неожиданно и заставило меня предположить, что электричество находится внутри животного".

Металлы же в его понимании были попросту проводниками открытого им нового "животного электричества".

Эксперименты Гальвани повторяли буквально во всех странах. Лягушки погибали тысячами во славу новой науки. Современники писали:

"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 со всего несметного рода. Но на исходе XVIII 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 науки. 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 переключились к конечностям кроликов и овец, испытывали действие электричества на ампутированной человеческой ноге. Английский врач из Глазго на публичной лекции приложил электроды от батареи лейденских банок к нервам и мышцам трупа повешенного и воспроизвел у него дыхательное движение грудной клетки. А когда мертвец под действием электрического разряда открыл глаза и лицо его стало вздрагивать, многие из присутствующих лишились сознания от ужаса.

Казалось, оставалось совсем чуть-чуть до исполнения вековечной мечты человечества. Для этого надо было только тщательно исследовать "животное электричество Гальвани", отыскать его источник в теле и научиться заряжать этот источник, когда он иссякает со смертью.

Утверждая, что он обнаружил именно новый вид электричества, Гальвани приводил в пример электрических рыб. Их способность наносить ощутимые удары была известна с глубокой древности. Есть свидетельства, что уже римские врачи помещали парализованных больных с целью излечения в бассейны с электрическими скатами. А когда испанские мореплаватели достигли берегов Америки и худо-бедно познакомились с природой Нового Света, то в XVII веке были сделаны описания электрического угря.

Когда выяснилось, что электрический удар от разряда лейденской банки такой же, как от прикосновения к электрическому скату, французский ботаник Марсель Адансон сделал предположение, что и то и другое имеет одинаковую природу.

Проверяя высказанную гипотезу, английский физик Дж. Уолш выяснил, что удар электрического ската передается по металлическому проводнику, но не передается через стекло, дерево и прочие изоляторы. Он даже наблюдал искры, проскакивающие между полосками фольги, наклеенными на теле ската, при разряде, и повторил опыт аббата Нолле, пропустив разряд (теперь уже не удар, а разряд) электрической рыбы через нескольких добровольцев. Этим была почти доказана электрическая природа явления.

Еще за десять лет до экспериментов Гальвани гениальный ученый-одиночка Кавендиш присоединил проволочки к брюху и спине ската и с помощью электроскопа с бузинными шариками измерил заряд на теле рыбы. Но Кавендиш никогда не публиковал результаты своих экспериментов.

Занимался электрическими рыбами и Гальвани. Одна из них даже носит сегодня его имя - "торпедо Гальвани". Эти опыты лишь утвердили его во мнении, что если скаты могут вырабатывать электричество, то его должны давать и мышцы любого иного животного. При этом болонский профессор подчеркивал в своем трактате, что считает электричество, появляющееся при трении, так же как атмосферное и электричество скатов, сходным с "животным электричеством", которое открыл он.

Сначала Гальвани вел только дневники собственных опытов. Но через десять лет он решил объединить результаты исследований и выпустил "Комментарий о силах электричества в мускульном движении". Книга возбудила большой интерес среди физиков и врачей, наперебой повторявших описанные эксперименты. Уже давно было известно, что электрические разряды от машин и лейденских банок вызывают конвульсии у людей, подвергавшихся их ударам. И хотя природа таких явлений оставалась неисследованной, медики-практики широко пользовались "электрической жидкостью" для лечения своих больных от всевозможных недугов.

Повсюду, где только водились лягушки, и где можно было раздобыть два куска разнородного металла, каждый хотел собственными глазами убедиться в чудесном воскрешении отрезанных членов.

В 1791г., когда был опубликован труд Гальвани, сорокашестилетний профессор университета в Павии Алессандро Вольта, только что принятый в члены Лондонского Королевского общества, приступил к экспериментам с изобретенным им электроскопом, а тридцатилетний Василий Петров начал преподавать физику в Измайловском кадетском училище в Петербурге. Гэмфри Дэви исполнилось 13 лет, Берцелиусу - 12, а Майкл Фарадей только появился на свет. Все еще было впереди.

Вольта против Гальвани

В самый разгар триумфа гальванизма появилась в итальянском "Физико-медицинском журнале" статья профессора физики Павийского университета Алессандро Вольты. Тот утверждал, что для объяснения опытов Гальвани не нужно предполагать существование какого-то особого "животного электричества". Дело совсем не в бедной лягушке и не в ее отрезанной ноге. Просто Гальвани, сам того не подозревая, привел во взаимодействие два различных металла. Они и породили электрическую силу. А лягушка послужила только проводником.

"Я давно убедился, - писал Вольта в письме к профессору Вассали, - 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 остаток 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".

Вольта был к тому времени довольно известен своими исследованиями газов, а также несколькими выдающимися экспериментальными работами по электричеству, был членом Лондонского королевского общества. Вначале он, как и все, был убежден в правильности взглядов Гальвани. Но, воспроизводя опыты коллеги, стал испытывать сомнения. Гальвани, считая, что именно в мышце, как в лейденской банке, накоплено "животное электричество", всегда прикладывал металлический проводник одним концом к мышце, а другим к нерву и наблюдал сокращение лягушачьей лапки как следствие разряда.

Вольта обнаруживает, что еще лучше сокращение происходит, когда проволока, состоящая из двух разных металлов, замыкает не мышцу и нерв, а два участка препарированного нерва. Не значит ли это, что вовсе не в мышце скапливается "животное электричество", а сам нерв передает в мышцу "электрический флюид". В те времена электричество считалось некой невесомой жидкостью - флюидом. И почему замыкающий проводник должен состоять из двух разных металлов? Не в них ли дело? Вольта начинает изучать сочетания разных пар металлов и приходит к выводу, что не мышца лягушки, а два металла "являются в настоящем смысле слова возбудителями электричества, между тем как нервы играют чисто пассивную роль".

Естественно, что Гальвани не мог оставить такой выпад без внимания. В присутствии свидетелей он препарировал лягушек железным ножом, положив их на железную же подставку, соединял мышцу и нерв проводом из одного металла. Лапки все равно дергались. "Если это происходит и при одном металле, значит, источник электричества находится в животном!" - убеждал Гальвани.

"Отнюдь! - возражал Вольта. - Даже единый кусок проволоки нельзя считать абсолютно однородным. В нем могут быть примеси. Он может быть по-разному закален по длине". И демонстрировал электричество, которое рождалось вообще без участия животных, из одних лишь разнородных металлов. Вольта окрестил его "металлическим электричеством".

Весь мир физиков поделился на два лагеря. Одни поддерживали Гальвани и назывались сторонниками гальванизма. Другие придерживались взглядов Вольты. И трудно сказать, чем бы кончился этот спор в XVIII веке, однако Гальвани из поединка выбыл.

В 1796 году в Северную Италию под предлогом войны с Австрией вторглись французские войска под командованием генерала Бонапарта. Болонья вошла в состав новой Цезальпинской республики. Все профессора университета обязаны были принести присягу на верность новому правительству. Подавляющее большинство так и сделало. Те же, кто не смог вовремя проявить гибкость, были уволены. Остался без работы и Гальвани, который не смог вынудить себя принести присягу на верность новому политическому строю. Потеряв за несколько лет до этого жену, покинутый учениками, он остался совсем одиноким, без средств к существованию. Говорили даже, что он терпел нужду и на шестьдесят первом году жизни скончался от истощения. Другими словами - от голода.

Ошибался ли Гальвани в собственных взглядах на "животное электричество"? Ни в коем случае! Итальянский ученый по праву считается одним из основателей учения об электричестве. И его опыты с "животным электричеством" составляют основу нового научного направления - электрофизиологии, исследующей электрические явления в живом организме. Электрические процессы лежат в самой основе жизни. Тут и возбуждение нейронов, например в процессах зрения, и передача нервного импульса, электрические процессы в мозге - энцефалография, и так хорошо знакомое нашему веку электрическое исследование работы сердечной мышцы - электрокардиография... Нет, лягушки болонского профессора, как и собаки Павлова, вполне заслужили памятник. А сам Луиджи Гальвани навсегда останется в памяти человечества.