Вольтов столб

Теперь я достиг одной из редких эпох, когда совершаются, и по большей части случайно, важные и неожиданные события, из которых гении умеют извлекать следствия, переменяющие состояние наук.

Полная картина событий, производимых ничтожными причинами, равно любопытна и в истории наук и в истории политической. Если кто-нибудь вздумает составить ее, то часть физики, известная ныне под именем гальванизма, займет в ней одно из первых мест, и будет доказано, что бессмертное открытие электрического столба тесно связано с легкой простудой одной болонской дамы в 1790 г., и с бульоном из лягушек, предписанным ей доктором.

Несколько этих животных, уже приготовленных для супа кухаркой г-жи Гальвани, лежали на столе, и в отдалении от них случайно была извлечена искра из электрической машины. Искра не могла коснуться лягушек, а между тем их мускулы сильно сжались. Те же явления повторились в опытах с электричеством искусственным и естественным, с положительным и отрицательным.

Это явление весьма просто, и замеченное искусным физиком, коротко знакомым со свойствами электрической жидкости, едва ли бы обратило на себя его внимание. Он сказал бы только, что лягушки весьма чувствительны к электричеству и могут быть хорошими электроскопами. Тем кончилось бы все дело. К большому счастью, Гальвани был весьма ученый анатом, но худо знал электричество. Сжатие мускулов лягушки показалось ему неизъяснимым; он подумал, что пред ним открывается новый мир, и начал различным образом изменять опыты. Таким образом он открыл действительно странное явление: члены обезглавленной лягушки сильно сжимаются без всякого содействия постороннего электричества, когда полагаются пластинки из одного метал-ла, и лучше из металлов различных, между мускулом и нервом. Тогда удивление болонского профессора сделалось совершенно законным, и вся Европа приняла участие в его удивлении.

Опыт, в котором ноги, бедра и туловище ободранной лягушки подвергаются сильным конвульсиям, подпрыгивают и как бы оживают, не мог долго оставаться без последствий. Рассматривая его подробно, Гальвани думал видеть в нем действие лейденской банки. По его мнению, лягушки суть хранилища электрической жидкости, которой положительная часть содержится в нервах, отрицательная же в мускулах. Самые же металлические пластики считал он просто проводниками, соединявшими оба электричества.

Это объяснение понравилось публике; его приняли физиологи; электричество вытеснило нервную жидкость, игравшую главную роль в объяснениях явлений жизни, но которой существование, по странной рассеянности физиологов, не было доказано. Словом, все думали, что наконец уловили физического деятеля, переносящего внешние впечатления в общее хранилище ощущений, в sensorium, посредника между волей и членами животных. Увы! эта мечта была непродолжительна; весь роман уничтожен строгими опытами Вольта.

Этот остроумный физик сперва произвел конвульсии не по способу Гальвани, употреблявшему две разнородные пластинки между нервом и мускулом, но прикасаясь ими к одному только мускулу.

С этого времени прекратилось сравнение с лейденской банкой; электричество отрицательное мускулов и положительное нервов сделались чистыми гипотезами без оснований; новые явления не связывались ни с одним из явлений известных; словом, все покрылось непроницаемым мраком.

Но Вольта не потерял бодрости. Он утверждал, что в его опыте также электричество производило конвульсии, мускул играл роль страдательную и отправлял должность проводника. Касательно электричества, Вольт осмелился предположить, что оно было необходимым следствием соприкосновения двух металлов. Говорю двух металлов, а не двух пластинок, потому что, по мнению Вольта, без различия природы двух различных тел электричество не обнаруживается.

Физики всех стран Европы и сам Вольта сперва согласились с мнением Гальвани, т. е. конвульсии мертвых животных считали одним из важнейших открытий нашего времени; но кто хотя немного знает человеческое сердце, тот поймет, что теория, подводящая эти явления под обыкновенные законы электричества, не могла нравиться Гальвани и его ученикам. Болонская школа упорно защищала поле, на которое беспрепятственно вторглось мнимое животное электричество.

Между многими явлениями, противопоставляемыми болонской школой комскому физику, находилось одно, некоторое время приводившее в недоумение своей странностью. Это были конвульсии, возбуждаемые самим Гальвани соприкосновением к мускулам лягушки двумя неразнородными пластинками, пластинками, сделанными из одного и того же металла. Такое явление, хотя и непостоянное, представляло, по-видимому непобедимое возражение против новой теории.

Вольта отвечал, что пластинки его противников могли быть однородным только по имени металла и относительно химического состава, но различались между собой другими обстоятельствами, сообщающими им совершенно различные свойства. Действительно, в его руках пары, составленные из одной и той же металлической пластинки, приобретают некоторую силу с переменой температуры, с переменой закалки или полировки в одном из элементов пары.

Итак, возражение не поколебало теории знаменитого физика; оно доказало только, что слово разнородный, в явлениях электрических, имеет весьма ограниченный смысл.

Наконец Вольта выдержал последнее и жестокое нападение, при котором даже его друзья считали его совершенно побежденным. Доктор Валли, один из его соперников, произвел конвульсии прямым соприкосновением двух частей лягушки, без помощи металлических оправ, которые, по мнению нашего товарища, во всех опытах были главной причиной происхождения электричества.

Из писем Вольта можно отгадать, как он был поражен уверительным тоном старых и молодых гальванистов, хвалившихся, что они наконец заставили замолчать сильного противника. Его молчание было непродолжительно. Внимательное рассмотрение опытов Валли показало Вольту, что для их успеха необходимо двойное условие: возможно наибольшая разнородность между органами животного, приводимыми в соприкосновение, и присутствие между ними третьего вещества. Таким образом, главное основание вольтовой теории не поколебалось, а сделалось всеобщим. Металлы потеряли свою привилегию, и надобно было заключить, что всякие вещества разнородные своим соприкосновением возбуждают электричество.

С этого времени все нападения гальванистов сделались уже незначительными, но их опыты не ограничивались уже одними лягушками: конвульсии производились в ноздрях, языке и в глазах задолго убитого быка, и даже возбудили надежду воскрешать мертвых. Что же касается теории, то гальванисты не сообщали ей ничего нового. Заимствуя свои доказательства не от природы, но от обширности действий, приверженцы болонской школы походили на того физика, который для доказательства, что восхождение ртути в барометре не зависит от давления атмосферы, вставил широкий цилиндр в узкую трубку этого снаряда и потом считал непобедимым затруднением число квинталов поднимаемой жидкости^*.

Таким образом, Вольта смертельно поразил животное электричество. Его объяснения относились к опытам, которых не понимали, и которыми надеялись уничтожить основание его теории. Однако надобно сказать, что его доказательства не были, даже не могли быть приняты всеми физиками. Правда, соприкосновение двух металлов, двух разнородных металлов, возбуждали какого-то деятеля, производящего конвульсии; но точно ли этот деятель было электричество? Вот главный вопрос.

Положим на язык два разнообразных металла; в мгновение их соприкосновения почувствуем вкус кислоты; а переменив порядок металлов, почувствуем вкус щелочи. Но приложите язык к проводнику обыкновенной электрической машины, вы также будете чувствовать вкус или кислоты или щелочности, смотря на то, каким электричеством заряжен проводник, положительным или отрицательным. Не естественно ли, говорит Вольта, по тождеству действий заключать о тождестве причин, первый опыт уподоблял второму, и видеть в них только разность способов, возбуждающих электричество?

Никто не будет оспаривать важности этого сближения. Проницательный Вольт убежден был в его истине, но большая часть физиков могли требовать очевиднейших доказательств, — доказательств, уничтожающих всякое возражение, и Вольта нашел их в капитальном опыте, который можно объяснить немногими словами.

Два полированных кружка, медный и цинковый, прикрепленные к изолирующим рукояткам, приложите один к другому, быстро разведите их, и тем и другим прикасайтесь к конденсатору, соединенному с электрометром: увидите, что соломинки тотчас разойдутся. Можно посредством обыкновенных способов увериться, что эти металлы противоположны электрически: цинк — положительный, а медь — отрицательная. Повторяя много раз прикосновения и разделение своих кружков, Вольта получил электрические искры, как посредством обыкновенной машины.

Эти опыты кончили теорию гальванических явлений. Возбуждение электричества простым соприкосновением разнородных металлов заняло первое место между важнейшими явлениями, совершенно доказанными в физических науках. После того оставалось открыть легкие средства усиливать гальваническое электричество. Они открыты, и ныне все ими пользуются, благодаря гению Вольта.

В начале 1800 года (нельзя умалчивать о времени великих открытий), вследствие теоретических соображений, знаменитый профессор придумал составить длинный столб из кружков медного, цинкового и мокрого суконного. Чего ожидать a priori от такого столба? Это собрание, странное и, по-видимому, бездействующее, этот столб из разнородных металлов, разделенных небольшим количеством жидкости, составляет снаряд, чуднее которого никогда не изобретал человек, не исключая даже телескопа и паровой машины.

В следующем описании действий Вольтова снаряда, открытых самим изобретателем и его последователями, никто не увидит, что я вышел из пределов строгой истины.

Из сказанного о составе столба всякой поймет, что два его конца разнородны: если в основании цинк, то наверху медь, и обратно. Концы эти называются полюсами.

Когда к полюсам столба прикрепятся две металлические проволоки, тогда он будет готов для различных опытов, о которых хочу говорить.

Если возьмете в руку одну проволоку, то ничего не почувствуете; но возьмите обе проволоки, — почувствуете сотрясение, как от лейденской банки, приведшей, в 1746 г., в удивление всю Европу. Но банка действует только один раз; после каждого удара надобно ее снова заряжать; столб же, напротив, действует непрерывно. Итак, столб есть лейденская банка, сама собой заряжающаяся.

Если проволока, идущая от полюса цинкового, приставится к концу языка, а проволока, идущая от полюса медного, к какой-нибудь другой его точке, то почувствуете вкус кислоты. Чтоб почувствовать вкус щелочи, надобно только переменить места проволок.

Зрение также подлежит действию этого снаряда-протея. Здесь явление тем удивительнее, что для возбуждения света не нужно прикладывать проволоки к глазам. Конец одной проволоки приложите ко лбу, к щекам, носу, подбородку, даже к горлу, и в тоже время другую проволоку держите в руке: с закрытыми глазами увидите свет, сила которого переменяется с переменой части лица, принимающей действие электричества.

Таким же образом возбуждается в ушах звук или — вернее — особенный шум.

Столб действует не на одни здоровые и живые органы; он как бы оживляет органы умершие. Под соединенным действием обеих проволок мускулы отрубленной человеческой головы приходят в такие страшные конвульсии, на которые нельзя смотреть без ужаса. Туловище казненного приподнимается, руки движутся, бьют по ближайшим предметам, поднимают тяжести в несколько фунтов. Мускулы грудные действуют как при дыхании; словом, все жизненные отправления возбуждаются с такой точностью, что производящего опыты можно обвинить в намерении продолжать страдания преступника, пораженного законом.

В самих насекомых видим любопытные явления. Проволоки столба, например, увеличивают свет светляков: они возбуждают движение в мертвом кузнечике и заставляют его петь^**.

Оставив физиологические действия столба и обратив на него внимание, как на машину электрическую, мы перейдем в ту область науки, в которой сделали блестящие успехи Никольсон и Карлиль, Гизингер и Берцелий, Эрштедт и Ампер.

Каждая из двух проволок отдельно сохраняет температуру окружающего воздуха; от взаимного же их прикосновения они сильно нагреваются, и тонкие из них раскаляются, совершенно плавятся, даже проволоки платиновые, самые трудноплавкие. Прибавим, что от весьма сильного столба тонкие проволоки из золота или платины совершенно испаряются, исчезают как пары.

Угли, прикрепленные к концам тех же проволок, загораются с таким чистым и ослепительным светом, что не выйдем из пределов истины, если назовем его солнечным.

Кто знает, может быть аналогию позволительно расширить. Этот опыт не разрешает ли великой задачи естественной философии? Не открывает ли он тайны особенного горения солнца без ощутительной потери его вещества и света? Угли, прикрепленные к двум концам проволок или проводников вольтова столба, раскаляются даже в пустоте; тогда никто не выходит в них и ничего они не теряют. После продолжительного опыта угли не переменяются ни в их составе, ни в их весе.

Всем известно, что платина, золото, медь, и пр. не действуют на магнитную стрелку, и сделанные из них проволоки, прикрепленные к вольтову снаряду и не соединяемые между собой, также не обнаруживают магнитности; но приведите их во взаимное соприкосновение, или замкните столб, увидите в них ясные признаки магнитности. Этого мало; во все время их соединения они остаются настоящими магнитами, притягивают железные опилки и сообщают постоянную магнитность стальным пластинкам.

Между проволоками сильного столба, не соединенными между собой, но только противопоставленными своими концами, является яркий свет, и свет этот одарен магнитностью: его притягивают и отталкивают искусственный и естественный магниты. Если бы Франклин и Кулон, неприготовленные или без знания новейших открытий, услыхали от меня о магнитном свете, то по меньшей мере не поверили бы моим словам.

Те же не соединенные проволоки погрузим в жидкость, например, в чистую воду: вода начнет разлагаться; составляющие ее газы разделяются; оксиген освобождается на конце проволоки, идущей от цинкового полюса, а гидроген на конце проволоки, соединенной с медным полюсом. Пузыри обоих газов не смешиваются, и газы можно собирать в отдельные сосуды.

Перемените чистую воду на соляные растворы, и столб разложит их: кислоты соберутся у полюса цинкового, а щелочи — у медного.

Это средство разложения сильнее всех известных способов химических. В наше время оно привело к важным результатам. Посредством вольтова столба в первый раз разложены многие щелочи и земли, считавшиеся телами простыми, а ныне превратившиеся в оксиды металлов, например, потассия, который мнется как воск, плавает на воде и сам собой загорается в ней с ярким светом.

Здесь следовало бы описать все таинственное, почти непостижимое, в разложениях посредством вольтова столба, обратить особенное внимание на отдельное получение газов из жидкостей, и на движение составных частей соли к концам проволок; но время заставляет меня отказаться от этих любопытных подробностей. Замечу только, что действие вольтова столба не ограничивается одним разложением; напротив, один из наших товарищей показал, что посредством его можно подражать природе в образовании многих тел.

Наконец упомяну, что устройство вольтова столба начали изменять для удобнейшего его употребления.

Существенные части столба суть кружки из двух разнородных металлов, обыкновенно из цинка и меди: ныне эти кружки не накладываются один на другой, но спаиваются.

В металлических кружках соблюдается постоянный порядок: если цинк внизу в первой паре, то он в том же месте и во всех прочих парах; сверх того пары разделяются жидкостью, проводником электричества.

Кто не поймет, что этим условиям можно удовлетворить, не складывая кружков в виде столба? Ныне они ставятся вертикально и образуют горизонтальный параллелепипед, или спаянные вставляются в ящик и между ними наливается проводящая жидкость, заменяющая сперва употребляемые суконные кружки.

Некоторые физики составляют так называемые сухие столбы; но это название не должно понимать буквально. Известнейший из таких столбов сделан профессором Замбони из множества бумажных кружков; одна сторона каждого кружка покрыта оловом, а другая тонким слоем окисла магнезии, приклеенным к бумаге мукою, размешанной в молоке. Такие кружки складываются разнородными сторонами, т. е. полуженные касаются к слоям окисла магнезии. Вот два металлических элемента особенного рода. Что же касается до проводящей жидкости, то физики думают, что в замбониевом столбе место ее занимает влага самой бумаги, как вещества гидроскопического.

Удивительные действия вольтова столба, без сомнения, зависят от усовершенствования его устройства, особенно же от огромных размеров его кружков. Первые кружки равнялись пятифранковым монетам, но в столбе Чильдрена поверхность каждого элемента содержит тридцать два квадратных фута.

По мнению Вольта, электричество столба происходит от соприкосновения двух разнородных металлов, и жидкость служит только проводником. На эту теорию соприкосновения с самого начала напал земляк Вольта, Фаброни, который полагал, что электричество возбуждается окислением металлов от разделяющей их жидкости. То же мнение поддерживал Волластон с обыкновенным своим остроумием. Деви подкрепил его своими опытами, и ныне химическая теория столба принята почти всеми физиками.

Я осмелился сказать, что вольтов столб есть чудеснейший снаряд из всех человеческих изобретений. Если бы мое описание его действий было совершенно удовлетворительно, то я мог бы настоятельно повторить мое мнение.

По некоторым биографам, голова Вольта ослабела от продолжительных трудов, а более от изобретения столба, и сделалась неспособной для новых открытий. Другие ученые думают, что почти тридцатилетнее молчание знаменитого физика происходило от детского страха: он, говорят, боялся, чтоб новые его исследования, сравненные с теорией соприкосновения, не были приняты за доказательство упадка его умственных способностей. То и другое объяснение продолжительного молчания Вольта остроумны, но неверны и бесполезны: правда, столб был изобретен в 1800 г., но за ним, через семнадцать лет, следовали две записки, одна о граде, а другая о периодичности гроз и сопровождающем их холоде.

Примечания

*. Чтобы понять парадокс упоминаемого здесь физика, надобно вспомнить, что жидкости давят не пропорционально их массе, но пропорционально высоте их столба. Пер.

**. Отрывок из биографии Вольта был напечатан в «Annuaire» в 1834 г. под заглавием: «Историческая записка о вольтовом столбе». В ней Араго говорит: «Чудесные действия столба каждый день более и более распространяются. Касательно свойств медицинских, касательно излечения им некоторых болезней желудка и паралича, за недостатком точных сведений, я не могу удовлетворить желанием просивших меня заняться подробностями этого предмета. Скажу только, что Марианини, один из отличнейших современных физиков, достиг недавно благоприятных результатов в лечении паралича, и потому медики напрасно не обратят должного внимания на Вольтов столб, как на средство облегчать страдания человечества». — Это желание Араго приводится ныне в исполнение.