Удивительно, как в поисках источников электрического тока пересекаются судьбы исследователей. Один ученый случайно открыл «животное электричество», изучая анатомию лягушки, а другой нашел способ получать электрический ток с помощью химической реакции.
Луиджи Гальвани едва ли был физиком. Он последовал за своим отцом в медицину и, нарабатывая навыки хирурга, много занимался анатомией. И прежде чем начать работать с пациентами, тренировался на мертвых животных. Луиджи даже поработал на полной ставке анатома в Болонском университете.
После девяти лет академических исследований Гальвани совершил открытие, в котором есть немалая доля случайности. Он повесил пару лягушачьих лапок на проволочную сетку для просушки. Сетка была из железа, а крючки для подвеса из меди. Неожиданно свежие лягушачьи лапки начали подергиваться. По некоторым отчетам, ученый даже заметил искру!
Гальвани обнаружил, что может повторить этот эффект, пользуясь заряженной лейденской банкой, когда попытался стимулировать «живую» мускулатуру (по крайней мере недавно погибшего животного) электрическим разрядом. Этот эффект Гальвани назвал «животным электричеством».
Исследования Гальвани этого интересного явления (когда лягушачьи лапки дергались на сетке) нашли в физической науке необычайно широкий отклик. Впоследствии Луиджи воспроизвел ситуацию, возникшую в его лаборатории, взяв металлическую дугу из двух металлов — меди и железа — и прикоснувшись скруткой к обнаженному позвоночнику лягушки (именно там располагаются нервы, которые контролируют мышцы ноги) и к кончику лапки.
В своем опыте Гальвани создал электрическую цепь, по которой «животное электричество» прошло через мускулатуру лягушки, заставляя ее сокращаться. Но где рождалось это электричество? Гальвани предполагал, что он открыл некоторую форму «витальной силы», характерной для живых существ, однако 30 лет спустя другой ученый показал, как получить тот же эффект без животного.
Электрическая батарея
Металлическая дуга Гальвани вырабатывала ток только в контакте со свежим мясом, которое, как предполагал Гальвани, дает флюиды. Итальянец Алессандро Вольта заменил мясо деревянными опилками, размоченными в соленой воде. Он понял, что самым главным здесь являются два металла, которые реагируют друг с другом, за счет чего электрический заряд переходит из одного металла в другой.
Этот эффект Вольта попытался усилить, сделав в своей конструкции много биметаллических элементов, буквально входящих друг в друга. Его первый «вольтов столб» представлял собой серебряные монеты, переложенные цинковыми дисками и разделенные сырыми древесными опилками.
Соединение проводом верхней монеты с нижним диском приводило к тому, что по цепи тек электрический ток. Таким образом, «животное электричество» Гальвани оказалось тем же самым явлением, что и «тепловое электричество» Вольты (он сам так назвал свое открытие, поскольку столб разогревался), и, чтобы разобраться в этом, физикам придется открыть еще немало законов природы.
Батарейка
Современная батарейка работает по тем же самым принципам, что и «вольтов столб». Два вещества (катод и анод) подобраны так, чтобы химически взаимодействовать друг с другом. В процессе этого взаимодействия электроны переходят от анода к катоду. Устройство батарейки таково, что две взаимодействующие части не имеют контакта друг с другом, поэтому электроны между ними движутся через жидкость, называемую электролитом. Так создается электрический ток.
Франкенштейн
Племянник и последователь Гальвани, Джованни Альдини превратил опыты с животным электричеством в шоу «электрические пляски». Он ездил с турами по Европе, покупая тела недавно казненных и заставляя их трястись под действием электричества под шумные аплодисменты публики. Как говорят, автор романа «Франкенштейн, или Современный
Прометей» 18-летняя Мэри Шелли посвятила этот роман монстру, оживленному электричеством, под впечатлением жутких гальванических опытов Альдини.
Луиджи Гальвани, отец современной электрофизиологии и создатель теории «животного электричества»
Дата рождения:
Одним из последователь Гальвани был его племянник Джованни Альдини, именно он одним из первых применил теоретические знания Гальвани на практике. Он стал проводить эксперименты, связанные с электрическими явлениями при мышечном сокращении, а точнее на трупах заключенных, которых приговорили к смертной казни.
Содержание
Биография
Родился 9 сентября 1737 года в Болонье.Он изучал сначала богословие, а затем медицину, физиологию и анатомию. В 1759 окончил Болонский университет по специальности богословие. И волею судеб только после защиты диссертации заинтересовался медициной (произошло под влиянием его тестя — известного врача и профессора медицины Карло Галеацци). Несмотря на ученую степень, Гальвани круто изменил свою профессию и вновь окончил Болонский университет, но уже медицинское его отделение. Магистерская работа Гальвани была посвящена строению человеческих костей. После ее успешной защиты в 1762 Гальвани начал преподавать медицину. В 1785 году, после смерти своего тестя, Гальвани занял его место руководителя кафедры анатомии и гинекологии. Откуда незадолго до смерти был уволен за то, что отказался принести присягу Цизальпинской республике, основанной в 1797 году Наполеоном I. Первые работы Гальвани были посвящены сравнительной анатомии. В 1771 он начал опыты по изучению мышечного сокращения и вскоре открыл феномен сокращения мышц препарированной лягушки под действием электрического тока.
Работая в университете, Гальвани одновременно занимался физиологией: ему принадлежат интересные труды, в которых он доказал, что строение птичьего уха практически не отличается от человеческого.
Умер Гальвани в своей родной Болонье 4 декабря 1798.
Научная деятельность
К концу XVIII века Джон Уолш доказал электрическую природу удара ската, проводя эксперименты во французском городе Ла-Рошель, а анатом Хантер дал точное описание электрического органа этого животного. Исследования Уолша и Хантера были опубликованы в 1773 году.
К тому времени, как в 1786 году Гальвани положил начало своим опытам, не было недостатка в попытках физической трактовки психических и физиологических явлений. Однако именно исследования вышеуказанных ученных подготовили почву для возникновения учения о животном электричестве.
В 1791 году в «Трактате о силах электричества при мышечном движении» было описано сделанное Гальвани знаменитое открытие. Сами явления, открытые Гальвани, долгое время в учебниках и научных статьях назывались «гальванизмом». Этот термин доныне сохраняется в названии некоторых аппаратов и процессов. Свое открытие сам Гальвани описывает следующим образом:
«Я разрезал и препарировал лягушку… и, имея в виду совершенно другое, поместил ее на стол, на котором находилась электрическая машина…, при полном разобщении от кондуктора последней и на довольно большом расстоянии от него. Когда один из моих помощников острием скальпеля случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов этой лягушки, то немедленно все мышцы конечностей начали так сокращаться, что казались впавшими в сильнейшие тонические судороги Другой же из них, который помогал нам в опытах по электричеству, заметил, как ему казалось, 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 скрытого».
Как справедливо указал впоследствии Вольта, в самом факте вздрагивания лапки препарированной лягушки при электрическом разряде с физической точки зрения не было ничего нового. Явление электрической индукции, а именно явление так называемого возвратного удара, было разобрано Магоном в 1779 году. Однако Гальвани подошел к факту не как физик, а как физиолог. Ученого заинтересовала способность мертвого препарата проявлять жизненные сокращения под влиянием электричества.
Он с величайшим терпением и искусством исследовал эту способность, изучая ее локализацию в препарате, условия возбудимости, действие различных форм электричества и в частности атмосферного электричества. Классические опыты Гальвани сделали его отцом электрофизиологии, значение которой в наше время трудно переоценить. Гальвани, осуществив ряд экспериментов, приходит к выводу о существовании нового источника и нового вида электричества. Его привели к такому выводу опыты составления замкнутой цепи из проводящих тел и металлов (лучше всего по признанию самого учёного было использовать разные металлы, например железный ключ и серебряную монету) и лягушечного препарата.
После долгих научных изысканий Гальвани предположил, что мышца является своеобразной батареей лейденских банок, непрерывно возбуждаемой действием мозга, которое передается по нервам. Именно так и была рождена теория животного электричества, именно эта теория создала базу для возникновения электромедицины, и открытие Гальвани произвело сенсацию. Среди последователей болонского анатома оказался и Алессандро Вольта.
Концепции современного естествознания: конспект лекций.
2. Луиджи Гальвани, его теория. Спор с Вольтом.
Луиджи Гальвани (1737–1798 гг.) – выдающийся ученый, он занимался анатомией и физиологией. Гальвани стал одним из основателей учения об электричестве. Луиджи Гальвани также известен тем, что он первый обратил внимание на то, что электрические явления возникают при мышечном сокращении (этот эффект, а точнее, явление, был назван «животным электричеством»).
Луиджи Гальвани родился 9 сентября 1737 г. в Италии, в г. Болонье. Он не планировал заниматься науками, а искал уединения и хотел беседовать в своих молитвах с Творцом, Богом. Поэтому Гальвани сначала готовился постричься в монахи, но уйти жить в монастырь у него не получилось. Скорее всего, Гальвани понял, что аскетический образ жизни не для него, и мировая история приобрела еще одного выдающегося ученого.
Гальвани поступил в местный университет, после окончания которого в 1759 г. начал готовить свою научную диссертацию. На свою научную работу Луиджи Гальвани тратит целые годы. В 1762 г. Гальвани с успехом защищает свою диссертацию, которая была названа «О костях». Успех Гальвани был настолько огромен, что он сразу же занял пост главы кафедры анатомии университета, который он сравнительно недавно окончил. Таким образом, была по достоинству оценена работа молодого ученого.
Параллельно с научной работой Луиджи Гальвани занимался и практикой: хирургией и акушерством. Через 12 лет, в 1774 г., Гальвани, проводя опыт над лягушкой, открывает «животное электричество». Луиджи Гальвани заинтересовался этим явлением как физиолог. Его заинтересовала способность мертвого препарата проявлять себя как живой материал. Он менял положение металлического провода в теле лягушки, менял источники тока и множество других параметров.
Проводя такой опыт, Луиджи Гальвани хотел использовать в качестве источника тока природное электричество, но погода стояла ясная и на небе не было ни облачка. Ученый чисто случайно прижал электроды, которые были воткнуты в спинной мозг лягушки, к железной решетке, на которой и лежала лягушка. Луиджи Гальвани был очень сильно удивлен, когда увидел, что появились такие же сокращения, как и во время опытов, которые проводились во время грозы.
Еще больше Луиджи Гальвани был удивлен, когда выяснил, что мышцы сокращаются и в то время, когда внешний источник тока отсутствует. Оказалось, что мышцы начинают сокращаться и при простом наложении на них двух пластин разных металлов, соединенных проводником.
Этими опытами физиолога Луиджи Гальвани заинтересовался другой известный ученый – физик Алессандро Вольта. Вольта высказал предположение, что электричество заключается в тех двух пластинах разных металлов, которые использовал Гальвани. И электричество возникает при соединении этих пластин проводником. Таким образом, физик Алессандро Вольта стал оппонентом в научном споре физиолога Луиджи Гальвани.
Так начался величайший спор между двумя учеными. Алессандро Вольта настаивал на том, что источник электричества – это металлы, а другой настаивал на том, что источник тока – это животные. Оба ученых проводили эксперименты в подтверждение своей теории. Луиджи Гальвани, как ему показалось, нашел неопровержимые доказательства своей точки зрения, которая состоит из двух элементов:
1) доказал, что электричество возникает и без участия металлов;
2) сняв кожный покров с нерва лапки лягушки, Луиджи Гальвани поднес его к мышцам. Мышца начала сокращаться.
Алессандро Вольта, однако, не успокоился и не отступился.
Он тоже привел весьма и весьма убедительные доказательства в пользу своей точки зрения.
Хотя и Гальвани, и Вольта считали, что в споре прав только один из них, по прошествии продолжительного периода времени стало ясно, что обе точки зрения имеют право на существование.
Алессандро Вольта был соотечественником Луиджи Гальвани, так как оба они родились в Италии, но в разных городах. Важнейшим его вкладом в развитие науки было изобретение им принципиально нового источника постоянного тока. В 1800 г. Алессандро Вольта создал так называемый вольтов столб. Это был первый химический источник электричества. Имя Алессандро Вольта было увековечено тем, что в честь него назвали единицу разности потенциалов электрического поля (вольт). Свое заслуженное признание Вольта получил в ХIХ в. В 1800 г. Наполеон Бонапарт открывает университет в Павии и Вольта назначают профессором кафедры экспериментальной физики.
Также Вольта был введен в комиссию института Франции; через несколько лет он получает золотую медаль, а также премию первого консула; его приглашают работать в Петербург. Папа римский назначает ему пожизненную пенсию, а во Франции он получает орден Почетного легиона.
Позже Вольта переезжает жить и работать в Австрию, в университет города Павия. К этому времени ученый был уже удостоен дворянского титула графа.
Австрийские власти так берегли Вольта, что разрешили ему работать, не посещая службу, а также подтвердили его право на пожизненную пенсию. В Павии Вольта был деканом философского факультета.
Умер Алессандро Вольта 5 марта 1827 г. у себя на родине, в итальянском городе Комо.
Выдающийся итальянский ученый. Анатом. Физиолог. Один из основателей электрофизиологии и учения об электричестве, основоположник экспериментальной электрофизиологии. Преподавал медицину. Первым исследовал электрические явления при мышечном сокращении. Обнаружил возникновение разности потенциалов при контакте разных видов металла и электролита.
Луиджи Гальвани родился 9 сентября 1737 года в городе Болонья, Италия. В 1759 году окончил Болонский университет, а через три года получил степень доктора медицины. После окончания учебы преподавал медицину в Болонском университете.
Работая в университете, Гальвани занимался физиологией: ему принадлежат интересные труды, в которых доказал, что строение птичьего уха практически не отличается от человеческого.
Известность Гальвани принесли его опыты по изучению мышечного сокращения. В 1771 году открыл феномен сокращения мышц препарированной лягушки под действием тока.
Хотя в этом факте ничего нового не было, поскольку явление электрической индукции объяснено еще в 1769 году, Гальвани смог подойти к этому явлению как физиолог, а не как физик. Его заинтересовала способность мертвого препарата проявлять себя как живой материал. Меняя различные параметры опыта, с величайшей тщательностью исследовал этот феномен.
Вскоре ученый обнаружил, что мышцы сокращаются и в отсутствие внешнего источника тока, при простом наложении на них двух разных металлов, соединенных проводником. Это явление Луиджи объяснил существованием «животного электричества», благодаря которому мышцы заряжаются подобно лейденской банке.
Результаты наблюдений и теорию «животного электричества» изложил в 1791 году в работе «Трактат о силах электричества при мышечном движении». Это открытие произвело сенсацию.
Луиджи Гальвани скончался 4 декабря 1798 года в родном городе Болонья.
Память о Луиджи Гальвани
В Болонье именем Гальвани названа площадь (Piazza Luigi Galvani), на которой рядом со старым зданием Болонского университета установлен памятник ученому.
С 1860 года лицей Болоньи носит имя Гальвани (Liceo Ginnasio Luigi Galvani).
В честь Луиджи Гальвани в 1961 г. назван кратер на обратной стороне Луны.
В течение многих столетий вплоть до последней четверти XVIII в. ученым были известны только явления статического электричества. Промышленный переворот в XVIII в. дал мощный толчок развитию различных отраслей науки, в том числе науки об электричестве. Как уже отмечалось в гл. 1, в изучении электрических явлений были достигнуты определенные успехи, ими начинают все более интересоваться не только физики, но и естествоиспытатели, в особенности врачи, пытавшиеся (и небезуспешно!) применять электричество для лечебных целей.
Отдельные ученые высказывали предположения, что если «вся природа электрическая», то и в организмах человека и животных по жилам и мускулам должна протекать эта таинственная материя. Одним из подтверждений указанных воззрений были электрические рыбы, известные еще с древних времен. Так возникло представление о новом виде электричества, названном «животным».
И не случайно исследованием мышечных движений лягушек занялся в 1773 г. профессор анатомии Болонского университета Луиджи Гальвани (1737–1798 гг.). Первые электрофизиологические опыты Л. Гальвани над лягушками относятся к 1770 г. Спустя 11 лет он опубликовал результаты своих исследований в знаменитом «Трактате о силах электричества при мышечном движении», получившем широкую известность [1.6; 1.12].
Во время одного из экспериментов, когда препарированная лягушка лежала на столе, на котором находилась электростатическая машина, Л. Гальвани заметил, что если прикоснуться скальпелем (или любым проводником) к бедренному нерву лягушки в момент, когда из кондуктора машины извлекается искра, то мышцы лягушки судорожно сокращаются. Естественно было предположить, что и атмосферное электричество должно действовать аналогично. И, действительно, при возникновении молнии мышцы лягушки сокращались. Желая выяснить, какие явления будут наблюдаться при ясной погоде, Л. Гальвани прикрепил медный крючок к железным перилам балкона. Прижимая другой конец крючка к перилам, он снова наблюдал сокращение мышц. Подозревая, что состояние атмосферы не действует на лягушку, он повторил эксперимент в своей домашней лаборатории: положив препарированную лягушку на металлическую обшивку стола и прижав медный крючок, продетый через спинной мозг лягушки, к столу, он снова увидел сильные сокращения. Однако после замены одного из металлов непроводником сокращений не происходило. Но сокращения были «энергичнее и продолжительнее», если лягушка лежала не на железном листе, а на серебряной пластине.
Л. Гальвани сделал правильное предположение о том, что сокращение мышц вызывается действием электрических сил, что мышцы и нервы образуют как бы две обкладки лейденской банки. Но нужно было решить очень важный вопрос: как и где во всех этих опытах возникает электричество? Ни железная пластинка, ни медный крючок, соприкасавшиеся с телом лягушки, не могли, по представлениям физиков того времени, служить источником электричества, так как на металлы смотрели только как на проводники, считая, что они могут становиться «электрическими» лишь через прикосновение к другим, наэлектризованным телам; тогда оставалось предположить, что таким источником является сама лягушка. Все это создавало почву для представлений о существовании особого — «животного» электричества; такую мысль и высказал Л. Гальвани для объяснения наблюдавшихся им фактов. Этому предположению Л. Гальвани придал форму теории, изложенной в упомянутом «Трактате о силах электричества при мышечном движении». Тело животного являлось, согласно взглядам Л. Гальвани, своеобразной лейденской банкой, способной на непрерывное повторное действие.
Опыты Л. Гальвани вызвали большой интерес. Среди физиологов стала еще больше, чем ранее, укрепляться мысль об электричестве как удивительном новом средстве для исцеления. Что касается физиков, то их взгляды на явления, наблюдавшиеся Л. Гальвани, разошлись. Одни соглашались с Л. Гальвани и считали, что «гальваническое», или «животное», электричество имеет совершенно иную природу, чем электричество трения; другие отождествляли оба вида электричества; наконец, третья группа физиков оспаривала вообще существование «животного» электричества. К этой группе принадлежал профессор физики в Павийском университете Алессандро Вольта.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
Фрагмент тренинга по курсу «Междисциплинарные исследования»
Фрагмент тренинга по курсу «Междисциплинарные исследования» Д. Гаврилов (читает). «Вода оказывает серьёзное влияние на качество нефтепродуктов. Присутствие пластовой воды в нефти существенно удорожает её транспортировку по трубопроводам и переработку. Возрастание
Парадокс вероятности (обсуждение на семинаре «Междисциплинарные исследования»)
Парадокс вероятности (обсуждение на семинаре «Междисциплинарные исследования») С. Ёлкин. Если представить мысленный эксперимент с бросанием точки на плоскость, то исходным постулатом является то, что вероятность попасть в какую-либо конкретную точку плоскости равна
Обсуждение на семинаре «Междисциплинарные исследования»
Обсуждение на семинаре «Междисциплинарные исследования» С. Ёлкин. Я согласен с Ж. Жубером… интуитивно. Но ни разу не проверял истинность его утверждения! Давайте разделимся на два лагеря: защитников его утверждения и противников. И возьмем, какую-нибудь аксиому, ну
4.4. Попытка исследования ионной кинетики в ударно-сжатых газах: неожиданно получился плохой МГД-генератор
4.4. Попытка исследования ионной кинетики в ударно-сжатых газах: неожиданно получился плохой МГД-генератор Идея заключалась вот в чем: известно, что в сильных ударных волнах происходит ионизация газа, более того, там существуют свободные электроны, потому что газ
Исследования
Исследования НАСА регулярно посылает беспилотные автоматические станции в тех случаях, когда отправка космонавтов-исследователей не представляется возможной. Главная причина такого решения проста – экономика. Гораздо дешевле послать в космос «невозвращаемого»
6.2. Научные исследования и развитие
6.2. Научные исследования и развитие Вплоть до начала Второй мировой войны правительство США играло очень незначительную роль в финансировании научно-технических исследований. Основное финансирование научных разработок осуществлялось частными фондами, корпорациями и
8.3.5.5. Основные и побочные исследования
8.3.5.5. Основные и побочные исследования Сотрудничество корпораций с высшими учебными заведениями может заключаться и в выполнении последними небольших исследований по конкретным вопросам, а также в регулярных отчислениях фирм в обмен на участие в проводимых
15. Теплотехнические исследования мартеновских печей
15. Теплотехнические исследования мартеновских печей В ходе поисков новых способов отопления мартеновских печей мазутом проводили теплотехнические исследования и изучали поведение серы в рабочем пространстве печи. Исследовали газомазутную печь, печи, отапливаемые
4.10. РАСЧЕТЫ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЕЙ
4.10. РАСЧЕТЫ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЕЙ Этот раздел ТЭ развивался по мере создания собственной промышленной базы в СССР, поскольку в XIX в. расчетам полей были посвящены лишь единичные работы, например, Н.А. Булгакова в 1897 г. «О распределении заряда на поверхности проводников». В
Малыш Луиджи и его турбонаддув Fiat 500 0.9 TwinAir Lounge
Малыш Луиджи и его турбонаддув Fiat 500 0.9 TwinAir Lounge На прошлой неделе я в основном игрался с новым McLaren MP4-12C, и надо сказать, что с технической, математической, общепринятой, повседневной точки зрения он очень даже впечатляет. Проще говоря, эта машина была создана с одной,
«Луиджи Сеттембрини»
«Луиджи Сеттембрини» За время участия Италии во Второй Мировой войне подводная лодка «Луиджи Сеттембрини» («Luigi Settembrini») использовалась как подводный рейдер, а также в качестве транспортной субмарины для доставки предметов снабжения итальянским войскам в Северной
