|
Беркінбліт М. Б., Глаголєва О. Г.
Коли Вольта винайшов гальванічний елемент, перед ним постало питання: в чому причина виникнення електричного струму - в зіткненні двох металів або ж в зіткненні металів з рідинами?
Вольта спробував взагалі прибрати рідини і поставив такий досвід. На чутливий електроскоп містився мідний диск, вкритий зверху тонким шаром ізолятора. На нього клали такий же цинковий диск з ізолюючої ручкою і ці два диска на мить з'єднували мідним дротом. Потім дріт прибирали і знімали верхній диск. Електроскоп показував наявність заряду. Вольта пояснював цей досвід так. Коли два різнорідних металу привели в зіткнення, вони отримали різнойменні заряди. Але ці заряди, притягаючи один одного, залишалися по різні боки ізолятора. Коли верхній заряджений диск прибрали, заряди з нижнього диска потрапили на пелюстки електроскопа. І ніякої рідини при цьому не було.
Отже, вся справа просто в зіткненні двох металів! Але з самими металами при цьому абсолютно нічого не відбувалося, крім виникнення заряду. Значить, як стверджував Вольта, йому вдалося відкрити джерело електричного струму, який може працювати тільки від дотику металів, не змінюючи і не витрачаючи їх.
Була тільки одна «маленька деталь»: на жаль, цинковий електрод в гальванічних елементах чомусь весь час окислявся і окис цинку переривала струм. Електроди доводилося чистити. Вольта весь час намагався зробити гальванічні елементи кращої конструкції, але ніяк не міг позбутися від появи окису. Проте він був упевнений, що в принципі завдання можна вирішити і він здійснив мрію - створив вічний двигун!
Після відкриття закону збереження енергії фізики і електрохіміків піддають погляди Вольта різкій критиці. Не може йти електричний струм і виділятися тепло без всяких витрат енергії! Не можуть виникати електричні явища тільки від дотику двох металів; в повітрі завжди є парі, які осідають на метали і окислюють їх. Вольта відкрив зовсім не «металеве» електрику, а «хімічне» електрику, - так як в його елементах хімічна енергія переходить в електричну, тому-то і окислюється цинк!
Подивіться, з якою чудовою точністю повторюється вся історія з Гальвані.
Гальвані відкрив насправді «металеве» електрику, а думав, що відкрив «тварина електрику», - говорив Вольта. В основі помилки Гальвані лежало те, що він не звернув уваги на найважливіший факт, який суперечив його теорії, - на необхідність наявності двох різних металів (точніше, увагу звернув, але не надав факту належного значення). Вольта відкрив «хімічне» електрику, а думав, що відкрив «металеве» електрику, - пише В. Оствальд в своїй «Історії електрохімії». Вольта не звертав увагу на найважливіший факт, який суперечив його теорії вічного двигуна, - окислення електродів, точніше, не надав йому належного значення.
Але найцікавіше полягало в тому, що мав рацію і Гальвані, і його критик Вольта, точно так же, як правий був і Вольта, і його критик Оствальд.
Насправді Гальвані відкрив два різних явища - і «тварина електрику», і металеве. Але сам він вважав, що відкрив тільки перше з них, а Вольта вважав, що існує тільки друге. Точно так само і Вольта відкрив два різних явища - контактну різницю потенціалів, що виникає при зіткненні двох металів, і хімічні джерела струму. Але сам Вольта вважав, що відкрив тільки перше явище, в той час як його критик Оствальд визнавав тільки друге. (Труднощі розрізнити кілька явищ, що проявляються одночасно або в подібних в чомусь дослідах, - вельми типова ситуація в науці, і ми з цим ще не раз зіткнемося.) Тільки подальший хід розвитку науки показав, у чому мали рацію і в чому помилялися Гальвані , Вольта і Оствальд.
Після того, як Вольта винайшов гальванічний елемент і фізики отримали джерело постійного струму, почалося швидке розвиток електродинаміки, стимульоване цілим рядом практичних застосувань електричного струму. Це врешті-решт і дозволило з'ясувати правоту Гальвані.
Вже в 1800 році було відкрито теплову дію струму, У 1803 р вийшла книга Петрова про вольтової дузі. У 1820 р Ерстед відкрив дію електричного струму на магнітну стрілку, зв'язавши розділи науки про електрику і магнетизм, які до цього розвивалися окремо. І протягом року (ось ще доказ, що практичні застосування не запізнювалися!) Йдуть чудові розробки цього відкриття.
Ампер висуває ідею електромагнітного телеграфу, Барлоу і Фарадей виготовляють перші примітивні моделі електромоторів, а Швейгер винаходить гальванометр - прилад для вимірювання постійного струму. Нарешті з'явився об'єктивний спосіб виміряти малі струми, які до цього реєструвалися лише за допомогою жаб'ячої лапки.
Гальванометр Швейгера був заснований на дії котушки з струмом на магнітну стрілку, але він був чутливий і до магнітного поля Землі, що дуже заважало точним вимірам.
У 1821 р Ампер запропонував зміцнювати на одній осі дві магнітні стрілки так, що їх протилежні полюси були розташовані один над іншим, це дозволило позбутися від впливу магнітного поля Землі. Швейгер спочатку ізолював дроти воском або сургучем, але через кілька років у зв'язку зі створенням телеграфу з'явилися дроти з шовкової ізоляцією. В руках фізиків виявився досить надійний і чутливий вимірювальний прилад.
У 1826-1827 рр. німецький фізик Георг Ом відкрив закон, який носить його ім'я. Для електробіологіі особливо важливо було те, що Ом ввів поняття «сила струму», «опір», яких так не вистачало Гальвані і Вольта.
У 1825 р флорентійський фізик Л. нобілі створив високочутливий гальванометр, і в 1827 р за допомогою цього приладу йому вперше вдалося зареєструвати різницю потенціалів між різними точками тіла жаби. Але, як ми вже говорили, просто поставити досвід ще недостатньо, треба ще його правильно зрозуміти.
Нобілі був послідовником Вольта, і тому пояснював виникнення зареєстрованих потенціалів тим, що одні ділянки тканин тепліше, ніж інші, так як швидкість випаровування рідини з різних точок не може бути строго однаковою. Так Нобілі проходить повз важливого откритія.Авторітет Вольта завадив йому не менше, ніж авторитет Джильберта завадив Гальвані.
Починаючи з 1837 р інший італійський вчений, К. Маттеучі використовує гальванометр для об'єктивної перевірки дослідів Гальвані і його послідовників.
Перш за все, Маттеучі виявив, що між інтактним (цілим) і пошкодженим ділянками м'язи є різниця потенціалів; при цьому розріз м'язи завжди грає роль негативного полюса. Струм, поточний до ушкодженого місця, назвали струмом пошкодження. Цей результат Маттеучі давав пояснення двом першим дослідам Гальвані, адже і Гальвані припускав, що між інтактним і пошкодженим ділянками м'язи тече електричний флюїд. Правда, Маттеучі зміг зареєструвати тільки струм ушкодження м'яза, а не нерва (не вистачало чутливості приладу). Але якщо вважати аналогічною ситуацію і для пошкодженого нерва, то ясно, що місце розрізу нерва служило джерелом струму, який в першому досвіді порушував м'яз жаби, а в другому - її нерв.
Маттеучі виявив, що під час збудження пошкодженої м'язи ток пошкодження чомусь убував. Це дуже здивувало експериментатора. Здавалося б, що при порушенні все має посилюватися, а не спадати!
Нарешті, Маттеучі зробив широко відомим третій досвід Гальвані. Маттеучі безпосередньо показав, що при порушенні неушкодженою м'язи між її частинами йде електричний струм, який може порушити лежить на ній нерв. Роботи Маттеучі носили принциповий характер: до них, поки єдиним вимірювальним приладом служила сама лапка жаби, не було впевненості в тому, що процеси збудження пов'язані з електричними явищами.
Після робіт Маттеучі це можна було вважати доведеним. Нагадаємо, що все це відбувалося в 1837 р Це був рік сторіччя з дня народження Гальвані і рік його посмертного торжества. Була доведена правильність пояснення їм своїх останніх дослідів. Уже в 1841 р з'являється повне зібрання творів Гальвані. Гальвані знову стає знаменитий і тепер уже назавжди.
|