Вольта дал другое истолкование тому же опыту: дело не в «животном», а в металлическом электричестве. Но чтобы доказать это истолкование, Вольта должен был не 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 разных истолкований, для выбора правильного истолкования обычно необходимы новые опыты. Кроме того, на интерпретацию эксперимента существенно влияет уровень знаний данной эпохи. Вспомните, как подвела Гальвани вера в теоретический вывод Джильберта.
Бывает, что существует несколько альтернативных возможностей в интерпретации опыта и удается придумать новый опыт, который позволяет сделать выбор из этих альтернатив. Такой опыт называют критическим. Однако нередко потом выясняется, что какая-то из возможных интерпретаций была упущена при постановке такого опыта.
Опыт – это шаг на пути науки, шаг, который, как правило, ведет к развилке новых дорог. Наука – непрерывный процесс работы мысли и перед опытом, и во время него, и особенно после него.
Спор сторонников Гальвани и сторонников Вольта
Вернемся теперь к Гальвани. Как же он отреагировал на критику Вольта? 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. Расскажем о трех таких опытах.
Опыт 1. Бралась мышца с отходящим от нее нервом. Отдаленный конец нерва перерезался и приводился в соприкосновение с мышцей при помощи стеклянной палочки. В момент прикосновения нерва мышца сокращалась. Для удачного воспроизведения опыта нужен был свежеперерезанный нерв. Гальвани отмечает, что место перерозки по-видимому, играет какую-то важную роль. Здесь он опять проявляет замечательную наблюдательность, как и в случае с двумя разными металлами.
Опыт 2. В этом опыте использовались две мышцы с отходящими от них нервами. 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, связанная со вторым нервом, сокращалась. Этот опыт показывает, что между нормальным и поврежденным участками нерва течет электрический флюид,
Опыт 3. Вновь брались две мышцы с отходящими от них нервами. 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 обстоятельств, подтверждающих 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. 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 организмом, 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 может возбудить нерв. Но откуда следует, что она это делает с помощью электричества? Известно, что нерв можно возбудить давлением, нагреванием, химическими воздействиями и т.д. Где доказательства, что в опытах Гальвани раздражителем является именно электрический ток?
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 возможности 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 сложились 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.
Когда Вольта изобрел гальванический элемент, перед ним встал вопрос: в чем причина возникновения электрического тока – в соприкосновении двух металлов или же в соприкосновении металлов с жидкостями? 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 цинковый диск с изолирующей ручкой и эти два диска на мгновение соединяли медной проволокой. Затем проволоку убирали и снимали верхний диск. Электроскоп показывал наличие заряда. Вольта объяснял этот опыт так. Когда два разнородных металла привели в соприкосновение, они получили разноименные заряды. 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. Значит, как утверждал Вольта, ему удалось открыть источник электрического тока, который может работать только от соприкосновения металлов, не меняя и не расходуя их.
Была только одна «маленькая деталь»: к сожалению, цинковый электрод в гальванических элементах почему-то все время окислялся и окись цинка прерывала ток. Электроды приходилось чистить. Вольта все время пытался сделать гальванические элементы лучшей конструкции, но никак не мог избавиться от появления окиси. Тем не менее, он был уверен, что в принципе задача разрешима и он осуществил мечту – создал вечный двигатель!
После открытия закона сохранения энергии физики и электрохимики подвергают взгляды Вольта резкой критике. Не может идти электрический ток и выделяться тепло без всяких затрат энергии! Не могут возникать электрические явления только от касания двух металлов; в воздухе всегда есть пары, которые оседают на металлы и окисляют их. Вольта открыл вовсе не «металлическое» электричество, а «химическое» электричество, так как в его элементах химическая энергия переходит в электрическую, потому-то и окисляется цинк!
Посмотрите, с какой замечательной точностью повторяется вся история с Гальвани. Гальвани открыл на самом деле «металлическое» электричество, а думал, что открыл «животное электричество», – говорил Вольта. В основе ошибки Гальвани лежало то, что он не обратил внимания на важнейший факт, который противоречил его теории, – на необходимость наличия двух разных металлов. Вольта открыл «химическое» электричество, а думал, что открыл «металлическое» электричество, – пишет В. Оствальд в своей «Истории электрохимии». Вольта не обратил внимание на важнейший факт, который противоречил его теории вечного двигателя, – окисление электродов, точнее, не придал ему должного значения.
Но самое интересное состояло в том, что прав был и Гальвани, и его критик Вольта, точно так же, как прав был и Вольта, и его критик Оствальд. На самом деле Гальвани открыл два разных явления – и «животное электричество», и металлическое. Но сам он считал, что открыл только первое из них, а Вольта считал, что существует только второе. Точно так же и Вольта открыл два разных явления – контактную разность потенциалов, возникающую при соприкосновении двух металлов, и химические источники тока. Но сам Вольта считал, что открыл только первое явление, в то время как его критик Оствальд признавал только второе. Только дальнейший ход развития науки показал, в чем были правы и в чем ошибались Гальвани Вольта и Оствальд.
Реабилитация Гальвани
Итак, Гальвани умер побежденным и непризнанным, а сторонники Вольта торжествовали. Но пути науки неисповедимы.
После того, как Вольта изобрел гальванический элемент и физики получили источник постоянного тока, началось быстрое развитие электродинамики, стимулируемое целым рядом практических применений электрического тока. Это, в конце концов, и позволило выяснить правоту Гальвани.