При упоминании исследований Фарадея, выполненных на электрических угрях, отечественные историки науки «стесняются» назвать те цели, которые ставил перед собой Фарадей, приступая к данной серии опытов. Между тем Фарадей не только не скрывал этих целей при первой публикации статьи, но и принципиально ничего не изменил в тексте при перепубликации статьи в составе «Экспериментальных исследований».
В предисловии ко второму тому Фарадей пишет [11, C.7]: «В этом томе я, как и ранее, напечатал свои статьи или с малыми изменениями, или совсем без изменений. Единственное сделанное мною исключение состоит в том, что вверху каждой страницы я поместил точную и правильную дату каждой статьи. К сожалению, я включил в том и такие статьи, которые имеют полемический характер, но ничего не мог сделать. Некоторые из них содержат много нового, важного и разъяснительного материала».
Том открывает статья «Заключение о характере направления электрической силы у электрического угря». Статья поступила 15 ноября, доложена 6 декабря 1838 г. Со времени изобретения Вольтова столба прошло 38 лет.
С самого начала изложения текст крайне эмоционален [11, C.11]: «Как ни удивительны законы и явления электричества, когда они открываются нам в неорганической, или мертвой, материи, интерес их едва ли может итти в сравнение с тем, который присущ той же силе, когда она связана с нервной системой и с жизнью; и хотя мрак, который в настоящее время окружает вопрос, может пока что затмить и его значение, всякое продвижение в нашем знании об этой могущественной силе в ее отношении к инертным предметам помогает нам рассеять этот мрак и выявить более ощутимо чрезвычайный интерес этой важнейшей отрасли физической науки. В самом деле, мы находимся только на пороге того, что человеку дозволено знать об этом предмете; и те многие выдающиеся ученые, которые помогли выяснению этого вопроса, до самого последнего момента чувствовали, как это весьма очевидно по их высказываниям, что дело обстоит именно так».
Общая проблема, о которой идет речь, обозначена совершенно определенно [11, C.11-12]: «После того, как стало известно … существование животных, способных давать такие же сотрясения живой системе, как электрическая машина, гальваническая батарея и гроза, стало настоятельно необходимо установить тождество жизненной [living] силы, которою они обладают, с той, которую человек может возбудить у инертной материи и которая получила название электричества».
Очень интересны ссылки на предшественников [11, С.12]: «С электрическим скатом это было выполнено в совершенстве; определено и направление тока силы общими трудами ученых: Уолша, Кэвендиша, Гальвани, Гардини, Гумбольдта и Гей-Люссака, Тодда, сэра Гэмфри Дэви, д-ра Дэви, Беккереля и Маттеуччи. С этой же целью производились опыты над угрем, и исследования Уильямсона, Гардена, Гумбольдта, Фальберга и Гизана пошли весьма далеко в доказательстве тождественности электрической силы у этого животного с электричеством, возбуждаемым обычными способами; два последних ученых получили даже искру». Обратим внимание на отсутствие ссылки на Вольту – к этому мы еще вернемся.
Оставляю читателю возможность самому прочитать все, что касается особенностей содержания электрических угрей и экспериментирования с ними, методики экспериментов и полученных экспериментальных результатов. Хочу лишь обратить внимание на помощников Фарадея в этих экспериментах [11, C.14]: «С этим угрем при любезной помощи г. Брэдли из указанной Галлереи, г. Гассио, а иногда и других господ, как-то профессоров Даниеля, Оуена и Уитстона, я получил полное доказательство тождественности его силы с обычным электричеством». Профессор Джон Фредерик Даниэль вошел в историю науки как изобретатель гальванического элемента Даниэля – стабильного химического источника тока. Ричард Оуэн – один из наиболее известных английских зоологов и палеонтологов, награжденный медалью Карла Линнея. Чарльз Уитстон – создатель первой действующей телеграфной линии в Англии и создатель мостового метода электрических измерения – моста Уитстона.
Интереснее всего последняя часть статьи – обсуждения и выводы. Для Фарадея электрические органы угря – это «вид естественных приборов, при помощи которых мы, сможем приложить принципы действия и противодействия к исследованию природы нервного влияния» [11, C.27]. Разделяя «нервную силу», циркулирующую в нервной системе, и электричество, вырабатываемое в электрическом органе, Фарадей предполагает, что электрический орган – это «прибор, при посредстве которого животное проявляет нервную силу, переводя ее в электрическую» [11, C.28]. Если это так, то возможно ли обратное преобразование?
Фарадей пишет [11, C.28].: «Мы имеем аналогию по отношению к теплу и магнетизму. Зеебек научил нас, как переводить теплоту в электричество; затем Пельтье недавно дал нам точное его обращение и показал, как обращать электричество в теплоту, включая оба возможные направления — тепло и холод. Эрстед показал, как переводить электрические силы в магнитные, а я имел счастье прибавить последнее звено полного круга, действуя в обратном направлении и переведя магнитные силы в электрические».
Как осуществить обратное преобразование? Очень просто [11, C.30].: «Опыт, который я имею смелость предложить, состоит в следующем: если угорь или скат был утомлен частым действием своего электрического органа, то можно ли, пропуская через него токи, по силе подобные тем, которые он сам испускает, или другой степени силы, постоянные или прерывные и в том же направлении, как и те, которые он испускает, восстановить его способность и силы быстрей, чем если предоставить его естественному отдыху?».
Как известно, предложенный опыт не мог дать положительного результата – пропуская ток через электрического угря, мы не можем пополнять его жизненные силы. Но продолжим, однако, цепочку рассуждений и вспомним об отсутствии ссылки на Вольту. Вольта не экспериментировал с угрями и скатами и этим объясняется отсутствие ссылки на него в начале статьи. Но в обсуждении нельзя было обойти молчанием вопрос об адекватности Вольтова столба как модели натурального электрического органа угря или ската. Вольта неоднократно утверждал, что он открыл тайну функционирования электрических органов угрей и скатов [10, P.430-431]: «С каким электричеством, с каким прибором следует сравнивать этот орган ската или электрического угря и т. п? С тем, который; я построил согласно новому началу электричества, открытому мною несколько лет назад и подтвердившемуся последующими опытами, особенно занимающими меня в настоящее время, а именно: проводники в некоторых случаях являются также двигателями электричества, когда имеется взаимное соприкосновение двух проводников разной природы и т. д.; с прибором, который я назвал искусственным электрическим органом, по существу не отличающимся от природного органа ската, сходным с ним даже формой, как я уже указывал».
Но если натуральный орган – это преобразователь «возвышенной» нервной силы в грубую электрическую, то откуда берет эту силу аналог электрического органа - Вольтов столб? Высасывает жизненную энергию из окружающего пространства? Или Вольтов столб не является адекватной моделью электрического органа? Почему Фарадей ушел от этих вопросов?
А он никуда не ушел! Переворачиваем страницу «Экспериментальных исследований» и читаем следующую статью – «Об источнике мощности в гальваническом элементе»: [11, C.32]
«Что является источником мощности в гальваническом элементе? — Этот вопрос в настоящее время имеет чрезвычайное значение для теории и для развития электрической науки. Мнения относительно этого различны, но самыми значительными являются два, из которых первое находит источник мощности в контакте, а второе — в химической силе. Спор между ними касается самых основных принципов электрического действия, ибо мнения настолько различны, что два человека, соответственно принявшие их, принуждены в дальнейшем расходиться по всем пунктам, относящимся к возможной и глубокой природе агента, или силы, от которой зависит явление гальванического элемента»
И тут же ссылка на Вольту[11, C.32]: «Теория контакта принадлежит Вольте, великому изобретателю самого элемента; с его времени она поддерживалась целым сонмом ученых, среди которых в последнее время стоят такие люди, как Пфафф, Марианини, Фехнер, Замбони, Маттеуччи, Карстен, Бушарда, а в отношении возбуждения мощности,— сам Дэви; все— яркие звезды в высоких сферах науки.»
Через 38 лет после создания Вольтова столба нужно было, наконец, поставить точку в принципиальнейшем споре, в котором «сам Дэви» - учитель Фарадея, оказался сторонником неверной системы взглядов. В подтверждении химической природы источника мощности Фарадей приводит огромное, кажущееся избыточным, количество экспериментальных данных. Но можно предположить, что он сам сделал свой окончательный выбор, экспериментируя с угрем.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Знакомство с первоисточниками пионерских работ по электродинамике показывает, что биологические начала способствовали формированию новых физических представлений об электричестве не в меньшей степени, чем математические. Первоначальное тесное сотрудничество естествоиспытателей с широкими интересами, не ограниченными конкретной научной специализацией, было чрезвычайно плодотворным для совместного становления всех естественных наук – и физики, и химии, и биологии, а также для самых разных выходов в практику. Сегодня биологические проявления электричества, даже такие важные и интересные как механизм передачи нервных импульсов по нервным волокнам, полностью исключены и из школьных и из ВУЗовских программ. Разнообразные электрические проявления живых систем фактически отданы так называемой альтернативной науке. Исключение биологических оснований из преподавания физики представляется особенно негативным в инженерных науках. Перед инженером-разработчиком стоят вопросы не только типа «как сделать?» требующие (и то далеко не всегда) строгих расчетов, но и вопросы «почему из разных вариантов следует отдать предпочтение этому?» или «зачем мы это делаем?». Методологии получения ответов на вопросы «почему?» и «зачем?» в физико-математических науках принципиально нет. Она есть в биологии, в эволюционной теории, одной из главных доктрин которой является доктрина утилитарности. Восстановление внимания к биологическим основам естественных наук представляется необходимым.
Работа поддержана грантами Государственного Фонда Естественной Науки Китая (ГФЕН)(612111070) и РФФИ (13-05-91165-ГФЕН_а)
Литература:
, Классики физической науки, Москва, Высшая школа, 589 с. Электродинамика. — М.: АН СССР, 1954. — 492 с. Finger, S., Piccolino M. The Shocking history of electric fishes. Oxford University Press, 2011, 470 p. Piccolino M. (2007) "The taming of the electric ray : from a wonderful and dreadful “art” to “animal electricity” and electric battery” in "Brain, mind, and medicine: Essays in 18th century neuroscience", H. Whitaker, C. U.M. Smith & S. Finger (edrs), Springer, Berlin. Piccolino M., Bresadola. Drawing a spark from darkness: John Walsh and electric fish // Trends in Neurosciences. 2002. V. 25. P. 51–57. збранные работы о животном электричестве. - М.; Л.: ОГИЗ, 1937. 430 c. Cavendish, H. (1776) An account of some attempts to imitate the effects of the Torpedo by electricity. Philos. Trans. Roy. Soc. 66, 196-225 Cavendish, Henry. The Electrical Researches of the Honourable Henry Cavendish. Cambridge: Cambridge University Press. 1879 – edited by James Clerk Maxwell Алессандро Вольта и Луиджи Гальвани: неоконченный спор.// «Наука ижизнь», 2004, № 12, С. 102-109. Volta A. On the Electricity excited by the mere Contact of conducting Substances of different Kinds // Philosophical Magazine, 1800, P.403-431 кспериментальные исследования по электричеству Т.2. 1951 Изд-во АН СССР. 538 с.
д. ф.-м. н., с. н.с. ИПЭЭ РАН 119071 Москва, Ленинский прспект, 33,
домашний адрес 117133 Москва, ул. академика Варги, .
Тел. +7-916-533-92-83, домашний телефон +7 495 3395694, сл. Тел. +7 4991359745.
e-mail: *****@***ru
Olshanskiy Vladimir M. IPEE RAS 119071 Moscow, Leninskiy st. 33,
home: 117133 Moscow, acad. Vargy st., 40-181.
Tel. +7-916-533-92-83 (m), +7 495 3395694 (h), +7 4991359745
e-mail: *****@***ru
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
