Беркинблит, Глаголева - Электричество в живых организмах (Квант) - 1988, страница 6

Это изобретение приведет к интенсивному развитиго учения об электричестве и электротехнике и сделает Х1Х век веком не только пара, но и электричества. Но причем же тут электробиология? Лирическое) отступление о путях науки. Давайте теперь на минуту остановимся и аадумаемся о том, что н«е мы узнали не только об истории открытия «животного электричества», но и о науке вообще. Одна из главных целей, поставленных на прочитанных вами страницах, — покааать достаточно типичную картину раавития рауки. Первый урок, который можно извлечь из рассказанного, состоит в том, что наука — это некоторая единая система взаимодействующих областей, что учение о теплоте влияет ва учение об электричестве, что открытия в области фиаики влияют на развитие биологии, а решение биологической проблемы (есть ли электричество, вырабатываемое животными) приводит Вольта к чисто физическому открытию.

В школе можно раздельно преподавать, 'равные предметы, да иначе, о-видимому, и нельая, в университетах создают разные факультеты, научно-исследовательские институты то>ко ааняты каждый своей более или менее узкой проблемой. Но в природе явления тесно связаны, переплетены и часто совершенно не согласны лечь на полочку того или иного научного ведомства.

Во-вторых, всякое новое открытие, новая теория, новые эксперименты являются следствием предыдущих экспериментов и теорий — з этом одно ив проявлений яепрерывности развития культуры. Ньютон говорил: «Если я видел больше других, то это только потому, что я стоял на плечах гигантов». Бросается в глаза также международный характер науки: проводники открывают в Англии, лейденскую банку — в Германии; Франклин работает в Америке, Рихман — в России, Гальвани и Вольта — в Италии. Мы видели, что и в ХУП> веке новые открытия очень быстро пытаются использовать для практики (например, Вольта изобретаег свой столб в 1799 г., а книга В, В. Петрова о применении электрической дуги вмходит уже в 1803 г.); мнение, нередко выскааываемое в литературе, что в старину от открытия до его применения проходили многие десятилетия, скорее легенда, чем факт.

Открыти « применяли настолько быстро, что к этому ироде>су зачастую примазывались шарлатаны. Особенно мы хотели бы остановиться ва роли зксперимеита в науке и роли личности ученого в открытии. Наивные опясавия: «Для решеиия проблемы ученый поставил опыт и выяснил, л очень редко соответствуют действительности. Один и тот же эксперимевт может истолковываться совершенна по-развому разными людьми. Гальвани поставил опыт с замыканием цепи двумя развыми металлами, по ои яе сковцевтрировал свое внимание иа этой детали, считая ее несущественной. В этом отразилась ваправлевиость его личных интересов: ои был врач и хотел использовать электричество для лечения, поэтому ему было важно установить, что электричество ве чуждо живому, а, наоборот, внутренне присуще и мышцам, и нервам. В работе сказалось также его знакомство с электрическими скатами, которме'точио могли вырабатывать электричество; Гальвани искал совершенно определенное явление и считал, что нашел его.

Мы видим, что важен предыдущий опыт ученого, его эмоциокальиый настрой, цели, которые ов перед собой ставит. Вольта дал другов истолкование тому же опыту: дело ве в зживотяомю а в металлическовг электричестве. Но чтобы доказать это истолкование, Вольта должеи был ве просто повторить опыт Гальвани, а придумать десятки новых, некоторые из которых мы описали.

Придумать опыт и поставить его — это только часть дела. Как правило, опыт допускает много рааяых истолковании (или, как говорят, интерпретаций), для выбора правильного истолковаяия обычно необходимы новые опыты. Кроме того, яа интерпретацию эксперимента существенно влияет уровевь знаний данной эпохи. Вспомните, как подвела Гальвани вера в теоретическии вывод Джильберта. Бывает, что существует несколько альтернативных возможностей в ивтерпретации опыта и удается придумать новый опыт, который позволяет сделать выбор из этих альтернатив.

Такой опыт иааывают критическим. Однако нередко потом вылсвяется, что какая-то из возможиых интерпретаций была унущеиа ври постановке такого опмта. Опыт — это шаг яа пути науки, шаг, который, как правило, ведет к развилке новых дорог. Наука — непрерывный процесс работы мысли и перед опытом (иваче его ве придумать),и во время него, и особенно после него.

Спор сторонников Гальвани и сторонников Вольта Вернемся теперь к Гальвани. Как же он отреагировал на критику Вольтар Ведь доводы Вольта разрушали его надежды на создание нового направления в медицине. И Гальвани направляет все усилия па то, чтобы доказать свою правоту. С 1794 по 1797 гг. он предпринимает попытки отстоять свое открытие. Он ставит новые опыты, в которых вообще не используются никакие металлы (даже препарирование лягушки производится стеклянными инструментами).

Расскажем о трех таких опытах. О п ы т 1. Бралась мьппца с отходящим от нее нервом (рис. 2, а). Отдаленный конец нерва перерезался и приводился в соприкосновение с мышцей при помощи стеклянной палочки. В момент прикосновения нерва мышца сокращалась. Для удачного воспроизведении опыта нужен был свежеперерезанный нерв. Гальвани отмечает, что место перерезки, по-видимому, играет какую-то важную Рнс 2, Новые опыты Гальвани: М вЂ” мышцы, Н вЂ” нервы, П места перереакн нервов, Р— место раздражении роль.

Здесь он опять проявляет замечательную наблюдательность, как и в случае с двумя разными металлами. О п ы т 2. В этом опыте использовались две мышцы с отходящими от них нервами (рис. 2, б), Один нерв укладывался в виде дуги, а второй располагался так, чтобы одна его точка лежала на неповрежденном участке первого нерва, а вторая — возможно ближе к месту его перерезки; мышца, связаннан со вторым нервом, сокращалась. (Заметьте, что адесь тоже фигурирует свежеперереаанный нерв!) Этот опыт показывает, что между нормальным и поврежденным участками нерва течет электрический флюид (в это время Вольта уже начинает использовать термин «ток»).

О и ы т 3. Вновь брались две мышцы с отходящими от нкх нервами (рис. 2, в). Нерв второй мышцы помещался на первую мышцу. Раздражался первый нерв, отчего сокращалась первая мышца, Неизменно вслед за этим возникало сокращение и второй мышцы. В этом опыте разрез нерва не играл никакой роли. Сокращающаяся мышца как-то действовала на лежащий на ней нерв.

К сожалению, эти свои опыты Гальвани не смог опубликовать — они были описаны только в его частных письмах. Но у него был ряд сторонников и последователей, которые опубликовали описания многих новых опытов, подтвернтдающих взгляды Гальвани. Вольта и его сторонники приводили против таких опытов три основных возражения, Во-первых, Вольта высказал предположение, что «двигателем» электрического флюида может быть не только контакт металлов, но и контакт разных жидкостей (и это в принципе оказалось верным, как мы увидим дальше). Но во всех опытах Гальвани обязательно были разные жидкости: нельзя высушить препарат лягушки, тогда он погибнет. Значит,в принципе нельзя показать, что электричество создается живым органиамом, а не соприкосновением разных растворов, а нервы с мышцей играют роль только «живого электроскопа», Во-вторых, во всех опытах Гальвани присутствует механическое движение — либо двигают нерв, либо сокращается мышца.

Может быть, причиной сокращения мышцы в этих опытах является механическое раздражение,— предполагал Вольта. Наконец, пусть даже сокращающаяся мышца (опыт 3) может возбудить нерв. Но откуда следует, что она это делает с помощью электричества7 Известно, что нерв моя~- но возбудить давлением, нагреванием, химическими воздействиями и т. д.

Где доказательства, что в опытах Гальвани раздражителем является именно электрический ток7 Несмотря на помощь друзей и последователей, поддержку таких крупных естествоиспытателей, как А. Гумбольдт, Гальвани проиграл спор с Вольта. Аргументы Вольта казались вполне убедительными. В 1797 г. наступает окончательный крах:по политическим мотивам Гальвани выгнали из университета, Он лишился возможноств работать и через год умер. Однако на этот раз Вольта ошибся. Во всех трех описанных выше опытах Гальвани действительно имел дело с »животным электричеством», которое ему наконец-то удалось открыть.

После изобретения источника постоянного тока Вольта становится знаменит и всеми признан. В 1801 г, Наполеон приглашает его в Париж, где в Академии наук он демонстрирует свой знаменитый вольтов столб, Умер Вольта в 1827 г, в возрасте 82 лет, овеянный славой. Личные судьбы Гальвани и Вольта ело»вились очень по-разному. Но если отвлечься от человеческих судеб и посмотреть на судьбу основных научных открытий„ сделанных Гальвани и Вольта, то мы увидим удивительную аналогию. Из истории «металлического» электричества, открытого Вольта К огда Вольта изобрел гальванический элемент, перед ним встал вопрос: в чем причина возникновения электрического тока — в соприкосновении двухметаллов или же в сопРикосновении металлов с жидкостя- миУ Вольта попробовал вообще убрать жидкости и поставил такой опыт.

На чувствительный электроскоп помещался медный диск, покрытый сверху тонким слоем изолятора. На него клали такой же цинко— — вый диск с изолирующей ручкой и эти два диска на мгновение соединяли медной проволокой (рис. 3, а). Затем проволоку убирали и снимали верхний диск.

Электроскоп показывал наличие заРяда (рис. Рпс, 8. Опыт Вольта с двумя метал- 3, б). Вольта объяснял ' ' лкческкмя дисками . этот опыт так. Когда два разнородных металла привели в соприкосновение, они получили разноименныезаряды(см. Рис. 3, а). Но эти заряды, притягивая друг друга, оставались по разные стороны изолятора. Когда верхний заряженный диск убрали, заряды с нижнего диска попали на лепестки электроскопа. И никакой жидкости при этом не было. Следовательно, все дело просто в соприкосновении двух металлов! Но с самими металлами при этом совершенно ничего не происходило, кроме возникновения заряда.