Как мир стал электрическим

Опыты по электричеству, XVIII век. Рисунок из книги Марио Льоцци «История физики». 1970

Французский историк науки Никола Витковски как-то дал такую характеристику XVIII веку: век, породивший общество «человеко-машин и истеричных женщин». Про век «истеричных женщин» – это не случайно.

«Ученые женщины XVIII века уже не забавлялись с рефрактором, они слушали лекции аббата Нолле и вдохновлялись тайной электричества», – отмечает еще один французский историк Пьер Шоню. (Кто такой этот самый аббат Нолле – об этом чуть ниже.) XVIII век весь был как бы наэлектризован.

Тотальная электромания

Литературоведы давно уже выяснили: именно развитие науки об электрических явлениях вызвало к жизни такое направление в беллетристике, как horror (ужасы). Как же оно происходило – рождение хоррора?..

1704–1705 годы. Англичанин Фрэнсис Хоксби (Хоуксби) проводит многочисленные опыты с электричеством, в результате которых он ввел в употребление в качестве источника «электрической силы» знакомую сегодня каждому школьнику стеклянную палочку, электризуемую при натирании рукой, бумагой, тканью или мехом. Он же изобретает первый электроскоп. «Тем самым опыты с электричеством стали общедоступными, дешевыми и весьма развлекательными», – пишет в «Истории физики» Марио Льоцци.

1729 год. Еще один англичанин, Стивен Грэй обнаружил, что электричество может распространяться по некоторым телам. Опыт, который демонстрировал этот эффект, приводил в восхищение и трепет тогдашнюю публику: ребенка подвешивали горизонтально на веревках и наэлектризовывали приближением заряженной стеклянной палочки к его ногам.

Сведения об опытах Грэя получили большое распространение и вызвали огромное количество подражателей, хотя путь их к широкой публике был непростым. Дело в том, что Грэю покровительствовал другой выдающийся ученый-астроном того времени, член Королевского общества Флемстид. Великий и ужасный Исаак Ньютон, президент Королевского общества с 1703 по 1727 год, открыто враждовал с Флемстидом. За время президентства Ньютона Грэй смог опубликовать в журнале этого Королевского общества – Philosophical Transactions, ведущем научном журнале в Европе в то время, только одну работу по электричеству: в 1720 году (Philosophical Transactions, 13, т. 6, с. 490–492).

Советский физик Л.Н. Крыжановский дает такую характеристику этой публикации: «Работа отличается большой новизной. В этой работе Грэй, в частности, показал возможность электризации трением таких веществ, как шелковые нити, ленты, бумага, кожа. Эффект проверялся по притяжению нитями и т.п. легких тел, иногда на расстоянии 8–10 дюймов. При предварительном нагреве эффект усиливался (это объясняется удалением влаги). Когда Грэй подносил руку к наэлектризованным телам в темноте, то от них исходили свет и потрескивание (как в опытах со стеклом, замечает Грэй). Названные вещества нашли впоследствии широкое применение не только в научных исследованиях, но и в практических применениях электричества».

1733 год. На этот раз француз, Шарль-Франсуа де Систерне-Дюфэ открывает существование двух видов электричества – положительно заряженного и отрицательно заряженного («стеклянного» и «смоляного» соответственно). «Случай помог мне открыть другой принцип, более общий и более значительный, – сообщал Дюфэ. – Этот принцип состоит в том, что существуют два рода электричества, в высокой степени отличных один от другого: одно я называю «стеклянным электричеством», другое – «смоляным». Первое получается при натирании стекла горного хрусталя, драгоценных камней, шерсти животных и др.; второе – при натирании смолы, янтаря, копаловой камеди.

Особенность этих двух родов электричества – отталкивать однородное с ним и притягивать противоположное».

Не позднее 1738 года. Английский ученый французского происхождения, гугенот Жан-Теофиль Дезагюлье ввел термины «проводник» и «непроводник». Кстати, Дезагюлье сменил Фрэнсиса Хоксби на посту куратора экспериментов Королевского общества (Лондон).

1740 год. В Венеции, Турине и Болонье предприняты первые попытки применения электричества в медицинских целях.

1745 год. Немецкий каноник Эвальд Юрген фон Клейст, пытаясь наэлектризовать воду, которая считалась полезной для здоровья, и независимо от него лейденский физик Мушенброк, проводя более академические, но похожие, по сути, опыты, получили очень сильный удар, вызвавший онемение руки и плеча.

В январе 1746 года Реомюр в Париже получил письмо от Мушенброка. «Хочу сообщить Вам новый и странный опыт, который советую самим никак не повторять. Я делал некоторые исследования над электрическою силою и для этой цели повесил на двух шнурах из голубого (цвет шнура, похоже, очень важная деталь для Мушенброка. – А.В.) шелку железный ствол, получивший через сообщение электричество от стеклянного шара, который приводился в быстрое вращение и натирался прикосновением рук. На другом конце (левом) свободно висела медная проволока, конец которой был погружен в круглый стеклянный сосуд, отчасти наполненный водою, который я держал в правой руке, другой же рукою я пробовал извлечь искры из наэлектризованного ствола. Вдруг моя правая рука была поражена с такой силой, что все тело содрогнулось, как от удара молнии… Рука и все тело поражаются столь страшным образом, что и сказать не могу; одним словом, я думал, что пришел конец…» – делился своими впечатлениями Мушенброк.

Так был изобретен прибор, который вошел в историю науки под названием «лейденская банка», а по сути, это был электрический конденсатор. Опыт Мушенброка был воспринят как сенсация. И ученые, и любопытствующая публика в массовом порядке стали повторять его во всех возможных вариантах.

Француз Нолле, «неутомимый проповедник евангелия от электричества в салонах и кабинетах Франции и всей Европы», как отрекомендовывает его все тот же Пьер Шоню, творчески развивает возможности использования лейденской банки: он начал с опыта по «содроганию» целой цепи державшихся за руки монахов в картезианском монастыре в Париже; потом с помощью электрического разряда на виду у представителей парижского света убил несколько птичек. Но вершиной его экспериментальной деятельности стал опыт в присутствии короля в Версале. Нолле организовал цепь из 180 гвардейцев, взявшихся за руки: первый держал в свободной руке банку, а последний извлекал искру. «Удар чувствовался всеми в тот же момент; было курьезно видеть разнообразие жестов и слышать мгновенный всклик, исторгаемый неожиданностью у большей части получающих удар», – живописал Нолле.

1747 год. В Венеции выходит брошюра Франческо Пивати «О медицинском электричестве».

1750 год. Американец Бенджамин Франклин, широко сегодня известный по своему портрету на стодолларовой купюре, открывает «удивительное свойство остроконечных тел как притягивать, так и отталкивать электрический огонь». В результате систематических экспериментов он устанавливает качественное сходство между электрической искрой и молнией.

1752 год. Французский физик Луи Гийом Лемонье открыл явление наэлектризованности атмосферы даже при ясной погоде.

26 июля 1752 года. Профессор Санкт-Петербургской академии Г.В. Рихман был убит искрой, вылетевшей из шеста, установленного на крыше, от которого шла проволока внутрь его дома. Эта проволока кончалась в стеклянном сосуде с медными стружками.

1759 год. Российский академик Франц Ульрих Теодор Эпинус в своем «Трактате о теории электричества и магнетизма» попытался дать теорию воздействия разрядов на стальные предметы. В ней совершенно устранено было из учения об электричестве представление об истечениях некоей электрической жидкости из тел. Вместо этого Эпинус высказал идею «действия на расстоянии» (actio in distans).

1762 год. В Англии Уильям Уотсон построил первый громоотвод.

1773 год. Джон Уолш публикует мемуар, в котором доказывает электрическую природу некоторых пород рыб, называемых с тех пор электрическими скатами.

1776 год. Кавендиш создает «искусственного электрического ската» – батарею из лейденских банок.

1782 год. В Филадельфии, на родине Франклина, имелось уже 400 громоотводов…

«Ни один из отделов физики не получил такого быстрого развития в XVIII столетии, как отдел электричества», – справедливо замечал отечественный историк и популяризатор науки В.И. Лебедев (Лебедев В.И. Очерки по истории точных наук. Вып. 5-й. Как постепенно образовался первый круг сведений о магнетизме и электричестве. – М., 1919). Вся природа стала электрической. «Будучи главным предметом салонной физики, они <магнетизм и электричество> повлияли на формирование общественного мнения, стали катализатором научной евангелизации общества», – подчеркивает Пьер Шоню. Дед Чарлза Дарвина Эразм Дарвин в молодости с энтузиазмом рассуждал о сходстве умственной работы с электрической энергией. А еще будучи мальчиком, Эразм уже производил электрические опыты с помощью изобретенного им прибора. Повальное увлечение в XVIII веке!

«Я разрезал и препарировал лягушку…»

Но фундаментальное значение имели исследования Луиджи Гальвани (1737–1798), хирурга из Болоньи. «…Когда наука, казалось, приближается к состоянию покоя, явление конвульсивных движений, подмеченных Гальвани в мускулах лягушки при соприкосновении их с металлами, привлекло к себе внимание и изумление физиков», – писал автор французского учебника физики Аюи.

Опуская сугубо научное значение этих опытов, мы можем отметить, что Гальвани с точки зрения массовой культуры удалось сделать главное – найти образ, который стал наглядным, «отвратительным», но потому и запоминающимся визуальным символом новой загадочной субстанции – электричества. Образ этот материализовался в виде препарированного земноводного существа – лягушки.

«Лягушка Гальвани, подобно яблоку Ньютона, превратилась в эмблему случая-творца, сыграв роль первого в истории человечества электроизмерительного прибора <…>. После этого по всей Европе поднялась волна экспериментов, наладивших прямую связь между биологическими лабораториями, мясными лавками, гильотинами и кладбищами. С электродом в руке Вольта заставлял шевелиться отрубленный бараний язык и петь обезглавленных кузнечиков. Дзанетти в течение двух часов наблюдал за сокращением каждого из кусков змеи, разрубленной натрое. Ксавье Биша (1771–1802) ставил опыты на обезглавленной собаке; в ветеринарной лаборатории Альфорта наэлектризованная голова быка «в ярости вращала глазами и трясла ушами», – отмечал тот же Никола Витковски.

Речь идет о знаменитом опыте Гальвани, который он изложил в «Трактате о силах электричества при мышечном движении» (1791). Вот как сам Луиджи Гальвани описывает обстоятельства своего открытия:

«Я разрезал и препарировал лягушку <…> и 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 страстным желанием исследовать это явление и вынести на свет то, что было в нем скрытного».

Впрочем, лягушка Гальвани – первый, по сути, прибор – индикатор электрического тока – превратилась в такой же генератор мифов, как и яблоко, якобы упавшее на голову Ньютона. В научной (и околонаучной) литературе описано столько вариантов опыта Гальвани, что истинный ход событий, приведший к великому открытию, сегодня уже вряд ли удастся установить.

Так, В.И. Лебедев в цитированной выше книге предлагал такую трогательную версию обстоятельств, приведших к открытию гальванизма: «Случилось так, что врачи прописали больной жене Гальвани укрепительный суп из лягушачьих лапок. И вот однажды, когда на столе лежало множество лягушек, с которых была содрана кожа и Гальвани производил здесь же опыты с электрической машиной, он вдруг заметил, что, когда один из его учеников дотрагивался ножом до обнаженного нерва лягушки, она приходила в странное содрогание».

Академик Исаак Кикоин менее романтичен: «…итальянский врач Гальвани заметил, что если к ножкам препарированной лягушки приложить циркуль, сделанный из двух разных металлов, то мышцы ее сокращаются» (Исаак Кикоин. Физика и научно-технический прогресс» // Сб. «Исаак Константинович Кикоин в жизни и в «Кванте». К 100-летию со дня рождения. – М., 2008).

Вот какое объяснение этому биофизическому явлению находил Гальвани: «Это было несколько неожиданно и заставило меня предположить, что электричество находится внутри животного. Это подозрение усилилось наблюдением, что нечто вроде тонкой нервной жидкости (подобно электрическому разряду в лейденской банке) совершает переход от нервов к мускулам, когда происходит содрогание».

В общем, пытливому историку науки есть из чего выбрать! Не забудем только, что сам Гальвани в эпитафии своей горячо любимой жене Лючии напишет: «Не она ли обнаружила новую силу в разделанной лягушке, когда одна рука коснулась металлического электрода, а другая – нерва?»

И все-таки интрига сохраняется до последнего. «Итак, я считал, что сделаю нечто ценное, если я кратко и точно изложу историю моих открытий в таком порядке и расположении, в каком мне их доставили отчасти случай и счастливая судьба, отчасти трудолюбие и прилежание, – ненароком подливает масла в огонь будущих споров Луиджи Гальвани в предисловии к своему «Трактату». – Я сделаю это не только для того, чтобы мне не приписывалось больше, чем счастливому случаю, или счастливому случаю больше, чем мне, но для того, чтобы дать как бы факел тем, которые пожелают пойти по тому же пути исследования, или по крайней мере чтобы удовлетворить благородное желание ученых, которые обычно находят удовольствие в познании начала и сути вещей, заключающих в себе нечто новое».

Перед нами, как говорят литературоведы, произведение с открытым финалом.

Гальвани vs Вольта 

После сенсационных опытов Гальвани просвещенное общество едва ли не обезумело: где только находилось несчастное земноводное животное, каждый хотел собственными руками сотворить и собственными же глазами посмотреть на «оживление» отрезанной конечности лягушки. Физиологи большие надежды возлагали на то, что гальванизм открывает им прямой путь к обладанию некоей «жизненной силой»; врачи еще больше уверились в том, что эта жизненная сила и есть универсальное средство исцеления едва ли не от всех болезней, да что там болезней – чуть ли не от смерти!..

Не сумел обойтись без препарированной лягушки и яростный оппонент Луиджи Гальвани, его альтер-эго, если угодно, тоже итальянец – Алессандро Вольта. Если Гальвани утверждал, что токи имеют животное происхождение, то Вольта отстаивал металлическую природу электрического флюида. Описание его классического эксперимента не менее живописно, чем у Гальвани.

«Четверо или несколько человек, изолированных – для чего достаточно, чтоб они стояли ногами на каменном полу, если он сух, – приводятся в проводящее соединение», – пишет Вольта. Очень важно, как именно приводятся эти добровольцы «в проводящее соединение» – следите внимательно, Вольта продолжает: «Причем один пальцем касается кончика языка соседа, этот же своим пальцем – глазного яблока следующего; двое других держат мокрыми руками один – ноги, другой – позвоночник препарированной лягушки. Первый в ряду берет во влажную руку цинковую пластинку, последний же – серебряную и приводят их в соприкосновение. Тотчас тот, которого касается своим пальцем держащий в другой руке цинк, почувствует кислый вкус; тот, до чьего глаза касается палец соседа, заметит как бы свет; лягушка придет в содрогание…»

Джованни Альдини (1762–1834), племянник Гальвани, а заодно и его литературный агент и промоутер, как сказали бы сегодня, начал свои электрические эксперименты еще в Италии. Приехав же с «гастролями» в Лондон, он продолжил, не мелочась, гальванические экзерсисы с телами повешенных. В 1803 году он публикует книгу, название которой многое объясняет: «Отчет о последних достижениях в области гальванизма, основанный на серии примечательных опытов; с приложением рассказа об авторских экспериментах над телом преступника, казненного в Ньюгейтской тюрьме». История сохранила даже имя преступника, о котором пишет Альдини, – это был человек по фамилии Фостер, осужденный за убийство.

К экспериментам племянника Гальвани публика была более или менее морально готова. И все же даже закаленные созерцанием публичных экзекуций английские народные массы порой не выдерживали новомодных гальванических «штучек» – у подданных английской короны сдавали нервы. Вот описание современника одного из опытов Альдини: «Восстановилось тяжелое конвульсивное дыхание; глаза вновь открылись, губы зашевелились, и лицо убийцы, не подчиняясь больше никакому управляющему инстинкту, стало корчить такие странные гримасы, что один из ассистентов лишился от ужаса чувств и на протяжении нескольких дней страдал настоящим умственным расстройством…»

Таков он был, XVIII век, век «человеко-машин и истеричных женщин».

P.S.

А действительное объяснение природы гальванизма и электричества отыщется только в 1844 году. Именно в этот год Карло Маттеуччи опубликует серию работ, в которых окончательно докажет, что эти два феномена – «гальванический флюид» и «электрический флюид» – суть одно и то же явление. Исторический спор Гальвани и Вольта, таким образом, был завершен победоносной ничьей!