100 знаменитых ученых
Шрифт:
В 1752 году Филиппо Вольта умер, и Алессандро был отдан на воспитание в дом своего дяди, соборного каноника. Дядя решил восполнить пробелы в образовании племянника, и это ему прекрасно удалось. Мальчик оказался очень любознателен и жадно впитывал знания. Он стал много читать, а дядя постоянно снабжал его все новыми и новыми книгами.
Когда Алессандро было 12 лет, его природное любопытство чуть было не погубило его. Он заинтересовался золотым блеском в глубоком роднике (впоследствии выяснилось, что так блестели кусочки слюды), упал в воду и едва не захлебнулся. К счастью, находившийся поблизости крестьянин смог спустить воду, и мальчика удалось спасти. После этого события об Алессандро говорили – «рожденный вторично».
Осенью 1757 года мальчика отдали в коллеж иезуитов. Учеба давалась ему легко, особенно естественные науки. Когда в 1758 году появилась комета Галлея, что, как мы знаем, было предсказано английским астрономом, желание разобраться в механике движения небесных тел заставило Вольта погрузиться в изучение трудов Ньютона. Интересно, что дядя
Вскоре Вольта заинтересовался популярной в те времена областью исследований – электричеством. В 18 лет он написал и отправил парижскому академику Нолле латинскую поэму, в которой описал открытые к тому времени электрические явления и изложил некоторые свои рассуждения о них.
Юноша продолжал живо интересоваться всеми новыми открытиями в заинтересовавшей его области. Узнав об исследованиях Бенджамина Франклина, он в 1768 году установил первый в Комо громоотвод. Вскоре вышла в свет и первая научная работа Вольта, представлявшая собой рассуждения о лейденской банке. Правда, по большому счету, ничего нового в своей статье Вольта не сообщил, повторив некоторые исследования Франклина.
В 1774 году Алессандро Вольта стал сверхштатным преподавателем физики в Королевской школе Комо. Жалованье за эту работу Вольта не получал (впрочем, в деньгах он не нуждался), но зато имел определенное общественное положение. В это время молодой ученый приступил к химическим исследованиям. Он изучал горючие газы, открыл болотный газ [45] и правильно объяснил его происхождение разложением остатков отмерших организмов, изобрел целый ряд химических и физических приборов, например эвдиометр [46] , газовый пистолет (пистолет Вольта), в котором метан взрывался от электрической искры. Изобретение в 1777 году электрофора – прибора для получения статического электричества, сделало имя Вольта известным в научных кругах. Ученый также сформулировал идею электрического телеграфа, источником тока для которого предлагал электрофор. В 1778 году Вольта стал профессором экспериментальной физики университета в Павии. В 1781 году он сделал еще одно важное изобретение – усовершенствовал конструкцию электрометра, сделав этот прибор гораздо более чувствительным.
45
Болотный газ – газ, который выделяется со дна стоячих водоемов, в основном, состоит из метана.
46
Эвдиометр – прибор для анализа газов, в частности, для определения количества кислорода в воздухе.
Европейское научное сообщество по заслугам оценило открытия и изобретения итальянского ученого. В 1782 году Вольта отправился на стажировку в Париж, затем был избран членом-корреспондентом Парижской академии наук. В 1785 году он стал членом-корреспондентом Падуанской академии, занимал должность ректора университета в Павии. В 1791 году Вольта был избран членом Лондонского королевского общества.
Но самое важное достижение ученого было еще впереди. Мы на время оставим героя этой статьи и расскажем об одном его современнике, заложившем основы знаменитых открытий Вольта.
9 сентября 1737 года в Болонье родился Луиджи Гальвани. Всю жизнь он прожил в родном городе, окончил Болонский университет, в нем же позже преподавал медицину и анатомию. В 1770-х годах ученые всего мира очень заинтересовались возможностью применения электричества в медицинских целях. Изучал подобную возможность и Гальвани. В 1780 году в его лаборатории совершенно случайно было сделано важнейшее открытие. Вот как сам Гальвани описывал его в трактате «О силах электричества при мышечном движении», опубликованном в 1791 году: «Я разрезал и препарировал лягушку…поместил ее на стол, на котором находилась электрическая машина, при полном разобщении от кондуктора последней и на довольно большом расстоянии от нее. Когда один из моих помощников острием скальпеля случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов лягушки, то немедленно все мышцы конечностей лягушки начали так сокращаться, что казались впавшими в сильнейшие тонические судороги. Другой ассистент [47] , который помогал нам в опытах по электричеству, заметил, что это происходит в моменты, когда из кондуктора машины извлекается искра. Удивленный новым явлением, он сразу же обратил на него мое внимание, хотя я замышлял совсем другое и был поглощен своими мыслями. Тогда я загорелся страстным желанием исследовать это явление и пролить свет на то, что было в нем скрыто».
47
Предполагается, что им была жена Гальвани Лючия.
Поставив себе такую задачу, Гальвани провел целый ряд экспериментов. Вскоре он выяснил, что вызвать описанное явление может и атмосферное электричество. Затем ученому удалось установить, что мышечные сокращения возникают и при отсутствии грозовой погоды, если прикоснуться медным крючком к телу лягушки, закрепленной на железной решетке. Наконец Гальвани выяснил, что эффект возникает, если, придавив лягушку медным крючком, дотронуться до нее железным пинцетом. Таким образом, была получена серия прекрасных экспериментальных данных, и теперь дело оставалось за их интерпретацией. В этом физиолог Гальвани не преуспел. Не видя источника электричества, он сделал ошибочное заключение: «Из того, что мы до сих пор узнали и исследовали, можно, я полагаю, с достаточным основанием заключить, что животным присуще электричество, которое мы позволили себе обозначить… общим названием “животного”». Но Гальвани был талантливым экспериментатором, и полученные им результаты дали другим ученым прекрасный материал для размышлений и толчок для новых исследований. В частности, он провел серию важных экспериментов, используя инструменты из различных материалов: «Так, например, если дуга железная и крючок железный, то чаще всего сокращения либо отсутствуют, либо весьма незначительны. Если, однако, один из этих предметов, например, железный, а другой медный или же, что гораздо лучше, серебряный…, то сокращения немедленно становились гораздо энергичнее и гораздо продолжительнее».
Вольта довольно скептически отнесся к информации об «открытии животного электричества», но все-таки принялся за изучение трактата Гальвани. Опыты болонского физиолога выглядели очень убедительно, и 3 апреля 1792 года Алессандро написал ему: «Итак, вот я, наконец, обращен; с тех пор как я стал сам очевидцем и наблюдал эти чудеса, я, пожалуй, перешел от недоверия к фанатизму». Но прилив фанатизма продолжался недолго. Уже в середине мая в своих лекциях Вольта критически высказывался о выводах Гальвани. Вскоре между двумя учеными возникла вошедшая в историю науки полемика. Вольта начал серию собственных исследований и в 1793 году доказал, что источником «гальванизма» (так первое время называли электрический ток) является не живой организм, а соприкосновение разнородных металлов. Вскоре он составил «контактный ряд» металлов. В нем Алессандро расположил металлы в таком порядке, чтобы наибольший электрический эффект возникал при соприкосновении наиболее удаленных друг от друга металлов. Ряд Вольта стал прообразом современного ряда напряжений (ряда активностей) металлов.
В 1796 году итальянский ученый открыл закон, согласно которому напряжение между крайними металлами в цепи, составленной из различных проводников, равно напряжению, которое возникает при непосредственном контакте крайних металлов. Следующим этапом работы исследований Вольта стало создание «вольтова столба» – первого источника постоянного тока. Ученый заметил, что если между парой металлов проложить ткань, пропитанную раствором соли, эффект электризации усиливается. Вольта пришел к выводу, что чередуя металлы и жидкости, можно создать постоянно действующий источник тока. Вскоре он удачно реализовал эту идею. О своем изобретении ученый сообщил 20 марта 1800 года в письме Джозефу Бенксу, президенту Лондонского королевского общества: «Самым основным и включающим почти все остальные результаты является постройка прибора, сходного по эффектам, т. е. по сотрясению, вызываемому в руках, и т. д., с лейденскими банками или с такими электрически слабо заряженными, но беспрерывно действующими батареями, где бы заряд после каждого взрыва восстанавливался сам собой; одним словом, этот прибор обладает бесконечным зарядом, постоянным импульсом или действием электрического флюида. Но он в то же время значительно отличается от них. Действительно, мой прибор, который несомненно удивит Вас, представляет собой собрание некоторого количества хороших проводников разного рода, расположенных в известном порядке. Его образуют 30, 40, 60 и более кусков меди (или лучше серебра), наложенных каждый на кусок свинца (или лучше цинка), и такого же количества слоев воды или другого лучшего жидкого проводника, как, например, соленая вода, щелок и т. д., или кусков картона, кожи и тому подобное, пропитанных этими жидкостями…»
Изобретение «вольтова столба» часто называют самым важным достижением ученого. Он оставался единственным источником тока до 1865 года, когда появился элемент Лекланше [48] . Французский физик и биограф Араго (1786–1853), писал, что «вольтов столб» «был самым замечательным прибором, когда-либо изобретенным людьми».
Благодаря своему вкладу в науку всю свою оставшуюся жизнь Алессандро Вольта мог купаться в лучах заслуженной славы, к которой, впрочем, был весьма равнодушен. В конце 1801 года он демонстрировал свой прибор в Париже в присутствии Наполеона. Бонапарт по достоинству оценил изобретения. В честь Вольта во Франции была отчеканена медаль и учреждена премия в 200 000 франков за открытия в области электричества. Первым лауреатом этой премии, естественно, стал Алессандро Вольта. Также Наполеон наградил его орденом Почетного легиона и графским титулом и назначил сенатором Итальянского королевства (в 1809 году). Кроме того, итальянский ученый получил пенсию от Папы Римского. В 1814 году он стал деканом философского факультета университета Павии. По причине преклонных лет Вольта получил право исполнять свои обязанности, не посещая университета.
48
Элемент Лекланше – гальванический элемент, в котором положительный электрод изготавливается из двуокиси марганца с добавкой графита и сажи, отрицательный – из цинка. Изобретен французским химиком Лекланше.