اولین تجربه گالوانی... آزمایشات گالوانی کوزه لیدن. فیزیولوژی. آزمایشات روی الکتریسیته، قرن هجدهم

لوئیجی گالوانی: بیوگرافی

زندگینامه

در 9 سپتامبر 1737 در بولونیا متولد شد. او ابتدا الهیات و سپس پزشکی، فیزیولوژی و آناتومی خواند. در سال 1759 از دانشگاه بولونیا در رشته الهیات فارغ التحصیل شد و تنها پس از دفاع از پایان نامه خود به پزشکی علاقه مند شد (این اتفاق تحت تأثیر پدرشوهرش، پزشک معروف و استاد پزشکی کارلو گالئاتزی افتاد. ). گالوانی علیرغم مدرک تحصیلی خود به طور اساسی حرفه خود را تغییر داد و دوباره از دانشگاه بولونیا فارغ التحصیل شد، اما این بار از گروه پزشکی. پایان نامه کارشناسی ارشد گالوانی به ساختار استخوان های انسان اختصاص داشت. پس از دفاع موفق خود در سال 1762، گالوانی شروع به تدریس پزشکی کرد. در سال 1785، پس از مرگ پدرشوهرش، گالوانی به عنوان رئیس بخش آناتومی و زنان جای او را گرفت و از آنجا، اندکی قبل از مرگش، به دلیل امتناع از ادای سوگند به جمهوری سیسالپاین از کار برکنار شد. اولین آثار گالوانی که در سال 1797 توسط ناپلئون I. تاسیس شد به آناتومی مقایسه ای اختصاص داشت. او در سال 1771 آزمایشاتی را در مورد مطالعه انقباض عضلانی آغاز کرد و به زودی پدیده انقباض عضلات قورباغه تشریح شده را تحت تأثیر جریان الکتریکی کشف کرد.

فعالیت علمی

به پایان قرن هجدهمدر قرن گذشته، جان والش ماهیت الکتریکی برخورد ماهی خار را با انجام آزمایشاتی در شهر لاروشل فرانسه به اثبات رساند و هانتر آناتومیست توصیف دقیقی از اندام الکتریکی این حیوان ارائه کرد. تحقیقات والش و هانتر در سال 1773 منتشر شد.

زمانی که گالوانی آزمایشات خود را در سال 1786 آغاز کرد، تلاش برای تفسیر فیزیکی پدیده های ذهنی و فیزیولوژیکی کم نبود. با این حال، تحقیقات دانشمندان فوق بود که راه را برای ظهور دکترین الکتریسیته حیوانی هموار کرد.

در سال 1791، کشف معروف گالوانی در رساله او درباره نیروهای الکتریسیته در حرکت عضلانی شرح داده شد. خود پدیده هایی که توسط گالوانی کشف شد، برای مدت طولانی در کتاب های درسی و مقالات علمی "گالوانیزم" نامیده می شدند. این اصطلاح هنوز در نام برخی از دستگاه ها و فرآیندها حفظ شده است. خود گالوانی کشف خود را اینگونه توصیف می کند:

همانطور که ولتا بعداً به درستی اشاره کرد، از نقطه نظر فیزیکی هیچ چیز جدیدی در این واقعیت وجود نداشت که پای قورباغه تشریح شده در حین تخلیه الکتریکی می لرزد. پدیده القای الکتریکی، یعنی پدیده به اصطلاح ضربه برگشتی، توسط ماگو در سال 1779 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. با این حال، گالوانی نه به عنوان یک فیزیکدان، بلکه به عنوان یک فیزیولوژیست به این واقعیت نزدیک شد. این دانشمند به توانایی یک داروی مرده برای نشان دادن انقباضات حیاتی تحت تأثیر الکتریسیته علاقه مند بود.

او این توانایی را با بیشترین حوصله و مهارت بررسی کرد و محل آن را در آماده سازی، شرایط تحریک پذیری، عملکرد اشکال مختلف الکتریسیته و به ویژه الکتریسیته جوی مطالعه کرد. آزمایشات کلاسیک گالوانی او را به پدر الکتروفیزیولوژی تبدیل کرد. گالوانی با انجام یک سری آزمایشات به وجود منبع جدید و نوع جدیدی از برق رسید. او با آزمایش هایی در ساخت مدار بسته اجسام رسانا و فلزات (به گفته خود دانشمند بهترین کار استفاده از فلزات مختلف بود، به عنوان مثال، یک کلید آهنی و یک سکه نقره) و یک آماده سازی قورباغه به این نتیجه رسید. .

پس از تحقیقات علمی فراوان، گالوانی پیشنهاد کرد که ماهیچه نوعی باتری از شیشه های لیدن است که به طور مداوم توسط عملکرد مغز تحریک می شود و از طریق اعصاب منتقل می شود. نظریه الکتریسیته حیوانی دقیقاً از این طریق متولد شد، این نظریه بود که اساس ظهور الکتروپزشکی را ایجاد کرد و کشف گالوانی احساسی ایجاد کرد. از جمله پیروان کالبد شناس بولونی، الساندرو ولتا بود.

لوئیجی گالوانی در 9 سپتامبر 1737 در بولونیا به دنیا آمد. از نظر ظاهری، زندگی او غیرقابل توجه بود. در سال 1759 از دانشگاه بولونیا (یکی از قدیمی ترین دانشگاه های اروپا - در سال 1119 تأسیس شد) فارغ التحصیل شد و در آنجا کار کرد. او در رشته پزشکی و آناتومی تحصیل کرد. پایان نامه او در مورد ساختار استخوان بود. علاوه بر این، او ساختار کلیه و گوش پرندگان را مطالعه کرد. گالوانی تعدادی داده جدید دریافت کرد، اما مجبور به انتشار آنها نشد، زیرا کمی قبل از آن، بیشتر این حقایق توسط دانشمند ایتالیایی A. Scarpa شرح داده شد. این اولین شکست علمی گالوانی را دلسرد نکرد.

در سال 1762، در سن 25 سالگی، گالوانی تدریس پزشکی را در دانشگاه بولونیا آغاز کرد، یک سال بعد به استادی رسید و در سال 1775 رئیس بخش آناتومی عملی شد. او یک سخنران عالی بود و سخنرانی هایش موفقیت زیادی در بین دانشجویان داشت. او همچنین به عنوان جراح بسیار کار کرد. تمرین پزشکی و تدریس زمان زیادی را صرف کرد، اما گالوانی، به عنوان فرزند واقعی عصر خود، کار صرفاً علمی را رها نکرد: هم توصیفی و هم به ویژه تجربی. برای او شهرت جهانی و مشکلات بسیاری به ارمغان آورد.

بنابراین، مشخص است که چرا دکتر گالوانی آزمایش هایی انجام داده و چرا آماده سازی قورباغه روی میز خود داشته است. اما ماشین الکتریکی لوئیجی گالوانی چه ربطی به آن دارد؟

الکتریسیته در این زمان به عنوان یک "سیال الکتریکی" به عنوان یک سیال الکتریکی خاص در نظر گرفته می شد. این فرضیه پس از آن مطرح شد که گری کشف کرد که اگر الکتریسیته توسط سیم فلزی یا رساناهای دیگر به یکدیگر متصل شوند، الکتریسیته می‌تواند از جسمی به جسم دیگر جریان یابد.

این فرضیه البته الهام گرفته از ایده هایی بود که در آن زمان بر دیگر شاخه های فیزیک حاکم بود. خواص یک مایع بی وزن - اتر - انتشار موج نور را توضیح می دهد. گرما نیز مایعی بی وزن در نظر گرفته می شد. فرضیه در مورد جوهر الکتریسیته تحت آزمایش تجربی قرار گرفت.

اجسام برق دار به دقت وزن شدند و هیچ افزایش وزنی قابل تشخیص نبود. بنابراین، ایده بی وزنی یک بار الکتریکی نتیجه نه تنها استدلال حدسی، بلکه نتیجه دقت اندازه گیری ناکافی بود.

وقتی مشخص شد که بار الکتریکی را نمی توان با وزن اندازه گیری کرد، فیزیکدانان شروع به اختراع ابزارهای اساساً جدید کردند. این دستگاه ها - انواع مختلف الکتروسکوپ و الکترومتر - در اواسط قرن 18 ظاهر شدند. در سال 1746، الکترومتر الیکات ظاهر شد. در سال 1747 - الکتروسکوپ نولت، همان راهبایی که تخلیه کوزه لیدن را به پادشاه در ورسای نشان داد. یکی از اولین الکترومترها توسط ریچمن طراحی شد.

ابتدا اعتقاد بر این بود که سیال الکتریکی- یکی از انواع "کالری"، این شرایط با این واقعیت توجیه می شود که در هنگام اصطکاک، اجسام گرم و برق دار می شوند و همچنین با این واقعیت که یک جرقه الکتریکی می تواند مشتعل شود. آیتم های مختلف. در نهایت نشان داده شد که هادی های الکتریسیته گرما را به خوبی هدایت می کنند، در حالی که عایق ها گرما را به خوبی هدایت می کنند. با این حال، در پایان این ایده ثابت شد که یک مایع الکتریکی بدون وزن با کالری متفاوت است.

اولاً، نشان داده شده است که اجسامی که با لمس برق می گیرند، گرم نمی شوند.

ثانیاً، گری نشان داد که اجسام جامد و توخالی دقیقاً به یک روش الکتریکی می شوند، اما به طور متفاوتی گرم می شوند، و نتیجه گرفت که "کالری" در کل حجم بدن پخش می شود و مایع الکتریکی روی سطح پخش می شود.

بنابراین، ایده الکتریسیته به عنوان یک مایع بی وزن از نظر تجربی به خوبی در سطح توانایی های فیزیک قرن 18 اثبات شد و به خوبی در ایدئولوژی کلی فیزیک آن زمان قرار گرفت.

قبلاً گفتیم که در این زمان آنها سعی کردند انواع پدیده ها - حتی زلزله - را با برق توضیح دهند و "مکانیسم عصبی" نیز از این قاعده مستثنی نبود. در سال 1743، دانشمند آلمانی هانسن این فرضیه را مطرح کرد که سیگنال موجود در اعصاب ماهیت الکتریکی دارد. در سال 1749، دوفای پزشک فرانسوی از پایان نامه خود با موضوع "آیا مایع عصبی الکتریسیته نیست؟" دفاع کرد. همین ایده در سال 1774 توسط دانشمند انگلیسی پریستلی، که به دلیل کشف اکسیژن مشهور شد، حمایت شد. این ایده به وضوح در هوا بود.

در ارتباط با این ایده ها، دو جهت تحقیقات تجربی- مطالعه الکتریسیته و مطالعه فرآیندها در اعصاب و ماهیچه ها - با یکدیگر تماس پیدا کردند. این امید وجود داشت که ثابت شود فرآیندهای اعصاب فرآیندهایی با ماهیت الکتریکی هستند. علاوه بر این، تخلیه الکتریکی در این زمان به طور گسترده ای برای تحریک اعصاب، ماهیچه های اسکلتی یا قلب مورد استفاده قرار می گرفت (به عنوان مثال، دی. برنولی و همان F. Fontana که قبلاً در مورد آنها صحبت کردیم، یک شیشه لیدن برای این اهداف استفاده شد). .

حالا نباید برای ما عجیب و تصادفی به نظر برسد که یک ماشین الکتریکی روی میز دکتر گالوانی که شاگرد فونتانا بود و مشغول مطالعه تجربی کار ماهیچه ها و اعصاب بود بود. این طور نیست که او به مد ادای احترام می کرد. این ماشین مورد نیاز بود زیرا او، همانطور که اکنون می گویند، نه فقط در خط مقدم علم، بلکه در تقاطع دو علم کار می کرد: فیزیولوژی و علم الکتریسیته.

پس از تمام آنچه گفته شد، چیز دیگری مبهم می شود: آنچه توجه دستیار گالوانی را به خود جلب کرد، چرا انقباض عضله در حین تخلیه الکتریکی برای گالوانی بسیار قابل توجه به نظر می رسید. از این گذشته، این یک واقعیت شناخته شده بود که الکتریسیته به عنوان یک تحریک کننده برای اعصاب و ماهیچه ها عمل می کند.

واقعیت این است که قبل از مشاهدات گالوانی، این اثر تحریک‌کننده تنها زمانی مشاهده می‌شد که یک جسم باردار مستقیماً با یک عضله یا عصب تماس پیدا می‌کرد. در اینجا چنین تماسی وجود نداشت.

گالوانی در مواجهه با یک پدیده ناآشنا جدید، مانند پسر واقعی همسن خود، شروع به بررسی دقیق و همه جانبه این پدیده می کند. او آزمایش های بسیار متنوعی را انجام می دهد. به عنوان مثال، نشان می دهد که این اثر زمانی مشاهده می شود که پای قورباغه زیر زنگ پمپ در فضایی بدون هوا قرار می گیرد، زمانی که یک شیشه لیدن به جای یک ماشین الکتریکی تخلیه می شود.

و حتی زمانی که پای قورباغه در مدار بین صاعقه گیر و زمین قرار می گیرد، در لحظه ای که صاعقه می زند منقبض می شود.

اما مهم نیست که این آزمایش‌ها چقدر جالب بودند، هیچ اطلاعات بنیادی جدیدی در مورد پدیده‌های الکتریکی موجودات زنده ارائه نکردند: شکل دیگری از اثر تحریک‌کننده الکتریسیته کشف شد.اما فیزیکدانان همچنین می‌دانستند که اجسام را می‌توان بدون لمس کردن، در فاصله‌ای دور برق دار کرد. .

در سال 1786، گالوانی مجموعه جدیدی از آزمایشات را آغاز کرد و تصمیم گرفت تأثیر الکتریسیته "آرام" جو را بر روی عضلات قورباغه مطالعه کند. (در این زمان نشان داده شده بود که الکتریسیته در جو حتی در غیاب رعد و برق وجود دارد.) با درک اینکه پای قورباغه به نوعی یک الکترومتر بسیار حساس است، تصمیم گرفت سعی کند این الکتریسیته جوی را با کمک آن تشخیص دهد. گالوانی که دارو را روی میله های بالکن خود آویزان کرده بود، مدت زیادی منتظر نتیجه ماند، اما پنجه آن بدون توجه به آب و هوا کوچک نشد.

و بنابراین در 26 سپتامبر 1786، پنجه در نهایت کوچک شد. اما این اتفاق در هنگام تغییر آب و هوا رخ نداد، بلکه در شرایط کاملاً متفاوت: پای قورباغه با استفاده از یک قلاب مسی از توری آهنی بالکن آویزان شد و انتهای آویزان به طور تصادفی به مشبک برخورد کرد. گالوانی بررسی می کند: هر بار معلوم می شود که یک زنجیره آهنی مسی تشکیل می شود. پنجه، بدون توجه به آب و هوا، ماهیچه های پنجه بلافاصله منقبض می شوند. گالوانی در داخل خانه آزمایش می کند، از جفت فلزات مختلف استفاده می کند و به طور منظم انقباض عضلات پای قورباغه را مشاهده می کند.

این یک چیز کاملاً جدید است، هیچ منبع برق در این نزدیکی وجود ندارد (بدون ماشین، بدون رعد و برق)، و پای قورباغه در حال انقباض است.

گالوانی آزمایش زیبایی را با روح زمان خود به نمایش می گذارد، زمانی که تظاهرات عمومی تماشایی بسیار محبوب بود. پا بر روی یک قلاب مسی متصل به یک جعبه نقره ای آویزان است و به گونه ای قرار می گیرد که قسمت پایینی پا با جعبه تماس داشته باشد. پنجه منقبض می شود و از جعبه دور می شود، این زنجیر را باز می کند، سپس پنجه دوباره می افتد، دوباره جعبه را لمس می کند، دوباره بلند می شود و ... آنچه ظاهر می شود، همانطور که گالوانی می گوید، چیزی شبیه یک آونگ الکتریکی است. (در واقع این سیستم کاملاً شبیه قطع کننده جریان در زنگ برق است، اما در آن زمان نه جریان وجود داشت و نه زنگ.)

چگونه می توان این مشاهدات را توضیح داد؟ از زمان گیلبرت شناخته شده است که فلز را نمی توان با اصطکاک برق دار کرد. گالوانی مانند سایر دانشمندان زمان خود معتقد بود که الکتریسیته نمی تواند در فلزات بوجود آید، آنها فقط می توانند نقش رسانا را ایفا کنند. گالوانی از این نتیجه می‌گیرد که منبع الکتریسیته در این آزمایش‌ها خود بافت قورباغه است و فلزات فقط مدار را کامل می‌کنند.

اما چرا در این مدار به دو فلز مختلف نیاز داریم؟ گالوانی این موضوع را بررسی می‌کند و متوجه می‌شود که شما می‌توانید تنها با یک تکه سیم مسی از پس آن بربیایید. هنگام استفاده از یک فلز، انقباض همیشه رخ نمی‌دهد، ممکن است ضعیف‌تر باشد، اما این در حال حاضر یک جزئیات کوچک است. انقباض عضلانی به صورت بصری مشاهده می شود، نیروی انقباض اندازه گیری نمی شود. گالوانی استدلال می کند که مهم است که این دو فلز اختیاری و بنابراین بی اهمیت باشند.

گالوانی با یک آماده سازی عصبی-عضلانی کار می کرد: پای عقب قورباغه ای با عصب بریده شده و یک قطعه حفظ شده از نخاع. در اولین آزمایش موفق، زمانی که پنجه روی بالکن آویزان شد، یک قلاب مسی از روی تکه‌ای از ستون فقرات رد شد و نوک پنجه به رنده آهنی برخورد کرد، گالوانی تصمیم می‌گیرد که این بهترین شرایط است و دیگران را امتحان نمی‌کند. .

در تمام آزمایش‌های او، یک سر قوس فلزی با نخاع یا عصب تماس می‌گیرد و سر دیگر آن با سطح پنجه تماس می‌گیرد. گالوانی طرح زیر را توسعه می دهد: عضله تارسوس یک شیشه لیدن شارژ شده است. عصب - سیم متصل به پوشش داخلی قوطی. هنگامی که هادی فلزی عضله (پوشش خارجی) و عصب (داخلی) را لمس می کند، عضله از طریق عصب تخلیه می شود و این باعث انقباض می شود.

چهار سال دیگر طول کشید تا گالوانی یک مطالعه جامع درباره پدیده کشف شده انجام دهد و سرانجام در سال 1791 اثری ظاهر شد که ده سال کار را خلاصه می کرد - "رساله نیروهای الکتریسیته در حرکت عضلانی" فوق الذکر.

گالوانی کشف خود را برای بشریت بسیار مهم می داند. واقعیت این است که همانطور که قبلاً گفتیم، در این زمان طیف گسترده ای از تلاش های تجربی برای استفاده از برق برای درمان بیماری ها به وجود آمد و این تلاش ها هیچ مبنای نظری نداشت. گالوانی قبل از هر چیز یک پزشک بود و می خواست مردم را معالجه کند. او خود در پایان رساله خود می نویسد که در آینده تمام تلاش خود را برای توسعه یک جهت جدید در پزشکی - الکتروپزشکی - معطوف خواهد کرد.

اما او نه تنها یک پزشک، بلکه یک دانشمند نیز بود. او فهمید که برای توسعه چنین جهتی بسیار مهم است که نشان داده شود که پدیده های الکتریکی چیزی بیگانه برای موجودات زنده نیستند، که الکتریسیته ارتباط نزدیکی با زندگی دارد، که "الکتریسیته حیوانی" طبیعتاً با برق تولید شده تفاوتی ندارد. ماشین برقی. تصادفی نیست که گالوانی پس از آزمایشات روی قورباغه ها، آزمایش هایی را روی حیوانات خونگرم انجام داد و نشان داد که همین پدیده را می توان در آماده سازی عصبی عضلانی پرندگان و پستانداران نیز به دست آورد.

در نتیجه، پدیده های الکتریکی ذاتی همه حیوانات و در نتیجه در انسان است! گالوانی حتی به خود اجازه می دهد تا در مورد علت برخی از بیماری ها افکار خود را بیان کند (برای مثال، او فرض می کند که فلج ممکن است با نقض عایق اعصاب همراه باشد، و در واقع، بیماری های ناشی از این علت اکنون شناخته شده است؛ یا اینکه ممکن است صرع باشد. همراه با شدید تخلیه الکتریکیدر مغز، که در اصل درست نیز معلوم شد) و در مورد استفاده درمانی ممکن از برق.

گالوانی در بیان ادعای خود در مورد وجود «الکتریسیته حیوانی» به مطالعه ماهی های برقی نیز تکیه کرد: در این مورد، توانایی آنها در تولید برق ثابت شد. مارماهی الکتریکی از زمان های قدیم شناخته شده است و مارماهی الکتریکی در قرن هفدهم پس از کشف آمریکا توصیف شد. اما پس از آن، به طور طبیعی، این ماهی ها الکتریکی نامیده نمی شدند، زیرا آنها نمی دانستند که تأثیر آنها بر انسان و حیوانات به نوعی با برق مرتبط است.

با این حال، پس از کشف کوزه لیدن، که تخلیه آن اثری مشابه با دست زدن به نی برقی داشت، گیاه‌شناس فرانسوی M. Adanson این فرض را مطرح کرد که تخلیه ماهی برقی و تخلیه شیشه لیدن از همان طبیعت

با آزمایش این فرضیه، دانشمند انگلیسی جی. والش نشان داد که تخلیه نیش برقی از طریق هادی ها منتقل می شود، اما از طریق عایق ها منتقل نمی شود و ماهی ها را از طریق زنجیره ای متشکل از چندین نفر تخلیه می کند (تجربه ابوت نوله را به خاطر بسپارید!) یعنی او. استدلال هایی به نفع برق ماهیت این دسته دریافت کرد. در نهایت، والش تخلیه یک نیش را از طریق یک نوار فویل با برش نازکی که به شیشه چسبانده بود مشاهده کرد. با هر بار تخلیه، یک جرقه در محل برش می پرید. در سال 1776، جی. کاوندیش، با اتصال رسانایی به پشت و شکم نی نی، از یک الکتروسکوپ سنجد برای اندازه گیری بار ایجاد شده استفاده کرد.

گالوانی همچنین با نیش‌های برقی کار می‌کرد؛ یکی از گونه‌های این ماهی‌ها حتی نام او را دارد: Torpedo Galvani. اگر ماهی های تار می توانند الکتریسیته تولید کنند، پس چرا هیچ ماهیچه ای نمی تواند آن را تولید کند؟ و گالوانی در «رساله...» خود بر شباهت الکتریسیته ناشی از اصطکاک، الکتریسیته جوی، الکتریسیته گیلاس‌ها و «الکتریسیته حیوانی» که خود کشف کرده است، تأکید می‌کند.

بسیار جالب است که علیرغم شواهد نسبتاً قانع کننده ای که نشان می دهد عمل نیش با تخلیه الکتریکی همراه است، بسیاری از افراد معتقد بودند که "الکتریسیته حیوانی" باید با برق معمولی متفاوت باشد، باید نشانه هایی از منشاء خاص خود داشته باشد. .

این دیدگاه به ویژه توسط جی پریستلی و بیش از نیم قرن بعد توسط جی. دیوی مطرح شد. این شرایط M. Faraday را بر آن داشت تا در 1837-1839 اقدام کند. مجموعه ای از کارهای ویژه که در آنها نشان داد که الکتریسیته حاصل از اصطکاک، الکتریسیته از عناصر گالوانیکی که قبلاً در آن زمان شناخته شده بودند، و برق حاصل از ماهی هیچ تفاوتی با یکدیگر ندارند. اقتدار عظیم فارادی به شناخت عمومی هویت «حیوان» و برق معمولی کمک کرد.

برکینبلیت M. B.، Glagoleva E. G. "الکتریسیته در موجودات زنده"

مهمترین قدم رو به جلو در توسعه دکترین پدیده های الکتریکی و مغناطیسی اختراع اولین منبع جریان مستقیم - یک سلول گالوانیکی بود. تاریخچه این اختراع با کار آغاز می شود دکتر ایتالیاییلوئیجی گالوانی (1737 - 1798) که قدمت آن به پایان قرن 18 بازمی‌گردد. او به اثر فیزیولوژیکی تخلیه الکتریکی علاقه مند بود و مجموعه ای از آزمایشات را برای تعیین تأثیر تخلیه الکتریکی بر عضلات قورباغه تشریح شده انجام داد.

در سال 1780، لوئیجی گالوانی، پروفسور آناتومی در بولونیا، سیستم عصبی قورباغه های تشریح شده را مطالعه می کند. به طور تصادفی اتفاق افتاد که یک فیزیکدان در همان اتاق مشغول آزمایش برق بود. گالوانی از روی غیبت، قورباغه آماده را روی میز ماشین برقی گذاشت. در همین لحظه همسرش وارد شد و با وحشت دید که وقتی جرقه هایی در ماشین ظاهر شد، پاهای قورباغه مرده در حال حرکت است.

گالوانی مانند یک دانشمند واقعی به این واقعیت نزدیک شد. او این آزمایش را بارها در ترکیب های مختلف تکرار کرد. گالوانی که به اثر مشاهده شده علاقه مند بود، تصمیم گرفت بررسی کند که آیا الکتریسیته جوی همان اثر را بر روی پاهای قورباغه خواهد داشت یا خیر. در واقع، او پس از اتصال یک سر عصب پای قورباغه با یک هادی به یک تیر عایق بندی شده روی سقف، و سر دیگر عصب به زمین، متوجه شد که در هنگام رعد و برق، ماهیچه های قورباغه هر از گاهی منقبض می شوند. زمان.

سپس گالوانی قورباغه‌های جدا شده را با قلاب‌های مسی که به نخاع آنها نزدیک نرده‌های آهنی باغ آویزان بود آویزان کرد. او متوجه شد که گاهی اوقات وقتی ماهیچه های قورباغه با حصار آهنی تماس می گیرد، انقباض ماهیچه ای رخ می دهد. علاوه بر این، این پدیده ها در هوای صاف مشاهده شدند. در نتیجه، گالوانی تصمیم گرفت، در این مورد دیگر این طوفان رعد و برق نیست که علت پدیده مشاهده شده است.

برای تایید این نتیجه، گالوانی آزمایش مشابهی را در اتاق انجام داد. قورباغه ای را که عصب ستون فقراتش به قلاب مسی متصل بود برداشت و روی صفحه آهنی گذاشت. معلوم شد وقتی قلاب مسی آهن را لمس کرد، ماهیچه های قورباغه منقبض شد.

گالوانی به این نتیجه رسید که «الکتریسیته حیوانی» را کشف کرده است، یعنی برقی که در بدن قورباغه تولید می‌شود. هنگامی که عصب قورباغه با استفاده از یک قلاب مسی و یک صفحه آهنی بسته می شود، یک مدار بسته تشکیل می شود که از آن یک بار الکتریکی (مایع یا مایع الکتریکی) عبور می کند که باعث انقباض عضلانی می شود.

سوابق مفصلی از استدلال و آزمایش های این دانشمند حفظ شده است. در پایان به این نتیجه رسید که برای تکان دادن پنجه ها کافی است دو فلز داشته باشیم: مس و آهن. و در ادامه: فلزات مختلف اثرات متفاوتی می دهند. با این حال، او تصمیم گرفت که نیروی الکتریکی در عضلات قورباغه باشد. او برای اثبات این موضوع زمان و تلاش زیادی صرف کرد آخرین خروجی. حتی بعد از گالوانی هم هیچکس نتوانست این را ثابت کند.

در سال 1762، در سن 25 سالگی، گالوانی تدریس پزشکی را در آنجا آغاز کرد دانشگاه بولونیا، یک سال بعد استاد شد و در سال 1775 - رئیس بخش آناتومی عملی. او یک سخنران عالی بود و سخنرانی هایش موفقیت زیادی در بین دانشجویان داشت. او همچنین به عنوان جراح بسیار کار کرد. طبابت و تدریس زمان زیادی را صرف کرد، اما گالوانی مانند یک فرزند واقعی دوران خود، تسلیم نشد و صرفا کار علمی: هم توصیفی و هم به ویژه تجربی از سال 1780 گالوانی شروع به کار بر روی فیزیولوژی اعصاب و ماهیچه ها کرد که شهرت جهانی و دردسرهای زیادی برای او به ارمغان آورد.

در ابتدا اعتقاد بر این بود که مایع الکتریکی یکی از انواع "کالری" است. این شرایط با این واقعیت توجیه می شود که در هنگام اصطکاک، اجسام گرم و برق می شوند و همچنین با این واقعیت که یک جرقه الکتریکی می تواند اجسام مختلف را مشتعل کند. در نهایت نشان داده شد که هادی های الکتریسیته گرما را به خوبی هدایت می کنند، در حالی که عایق ها گرما را به خوبی هدایت می کنند. با این حال، در پایان این ایده ثابت شد که یک مایع الکتریکی بدون وزن با کالری متفاوت است.

اولاً، نشان داده شده است که اجسامی که با لمس برق می گیرند، گرم نمی شوند.

در ارتباط با این ایده ها، دو حوزه تحقیقات تجربی - مطالعه الکتریسیته و مطالعه فرآیندها در اعصاب و ماهیچه ها - با یکدیگر در تماس بودند. این امید وجود داشت که ثابت شود فرآیندهای اعصاب فرآیندهایی با ماهیت الکتریکی هستند. علاوه بر این، تخلیه الکتریکی در این زمان به طور گسترده ای برای تحریک اعصاب، ماهیچه های اسکلتی یا قلب مورد استفاده قرار می گرفت (به عنوان مثال، دی. برنولی و همان F. Fontana که قبلاً در مورد آنها صحبت کردیم، یک شیشه لیدن برای این اهداف استفاده شد). .

و حتی زمانی که پای قورباغه در مدار بین صاعقه گیر و زمین قرار می گیرد، در لحظه ای که صاعقه می زند منقبض می شود.

اما او نه تنها یک پزشک، بلکه یک دانشمند نیز بود. او درک کرد که برای توسعه چنین جهتی، بسیار مهم است که نشان دهیم پدیده های الکتریکی چیزی بیگانه برای موجودات زنده نیستند، که الکتریسیته ارتباط نزدیکی با زندگی دارد، که "الکتریسیته حیوانی" طبیعتاً با الکتریسیته تفاوتی ندارد. تولید شده توسط یک ماشین الکتریکی تصادفی نیست که گالوانی پس از آزمایشات روی قورباغه ها، آزمایش هایی را روی حیوانات خونگرم انجام داد و نشان داد که همین پدیده را می توان در آماده سازی عصبی عضلانی پرندگان و پستانداران نیز به دست آورد.

در نتیجه، پدیده های الکتریکی ذاتی همه حیوانات و در نتیجه در انسان است! گالوانی حتی به خود اجازه می‌دهد در مورد علت برخی بیماری‌ها حدس بزند (برای مثال، او فرض می‌کند که فلج ممکن است با نقض عایق اعصاب همراه باشد، و در واقع، بیماری‌های ناشی از این علت اکنون شناخته شده است؛ یا ممکن است صرع مرتبط باشد. با یک تخلیه الکتریکی قوی در مغز، که در اصل نیز درست است) و در مورد استفاده درمانی ممکن از برق.

گالوانی در بیان ادعای خود در مورد وجود «الکتریسیته حیوانی» نیز بر این مطالعه تکیه کرد. ماهی برقی: در این مورد توانایی آنها در تولید برق ثابت شد. مارماهی الکتریکی از زمان های قدیم شناخته شده است و مارماهی الکتریکی در قرن هفدهم پس از کشف آمریکا توصیف شد. اما پس از آن، به طور طبیعی، این ماهی ها الکتریکی نامیده نمی شدند، زیرا آنها نمی دانستند که تأثیر آنها بر انسان و حیوانات به نوعی با برق مرتبط است.

برکینبلیت M. B.، Glagoleva E. G. "الکتریسیته در موجودات زنده"

اولین تجربه گالوانی- انقباض عضله گاستروکنمیوس قورباغه هنگام استفاده از موچین مخصوص (Fe/Cu) روی عصب سیاتیک.

آزمایش دوم گالوانی- انقباض عضله گاستروکنمیوس قورباغه، زمانی که عصب سیاتیک بر روی نواحی آسیب دیده و آسیب دیده سطح عضله دیگری پرتاب می شود مشاهده می شود.

اولین تلاش ها برای مطالعه پدیده های بیوالکتریک ("الکتریسیته حیوانی") از قرن هجدهم، زمانی که مطالعات بر روی اندام های "الکتریکی" ماهی ها انجام شد، شناخته شده است (آدانسون، 1751؛ تسلپ، 1773؛).

برنج. 1. آزمایش "بالکن" گالوانی (طبق گفته L.V. Latmanizova)

با این حال، گالوانی توسط فیزیکدان معروف A. Volta مورد اعتراض قرار گرفت، او معتقد بود که در آزمایش "بالکن" عضله فقط یک "الکترومتر" حساس الکتریسیته است که توسط اختلاف پتانسیل تماس فلزات مورد استفاده در آزمایش ها تولید می شود. گالوانی در دفاع از دیدگاه خود، تغییرات مختلفی از آزمایش‌ها را بازتولید می‌کند که در آن انقباض عضلانی با پرتاب کردن عصب با میله شیشه‌ای بر روی نواحی آسیب‌دیده و آسیب‌دیده عضله ایجاد می‌شود (شکل 2).

برنج. 2. اصلاح آزمایش "بالکن" توسط گالوانی ویلیامسون، 1775، و غیره).

همه این مطالعات زمینه مساعدی را برای کارهای I.O. گالوانی، که شالوده الکتروفیزیولوژی را به عنوان یک رشته مستقل علم پایه ریزی کرد. در سال 1791، او نتایج تحقیقات خود را منتشر کرد، از جمله آزمایش معروف "بالکن" (شکل 1)، که شامل موارد زیر بود: زمانی که یک آماده سازی عصبی عضلانی با استفاده از یک قلاب مسی که از طناب نخاعی عبور می کرد بر روی یک شبکه آهنی آویزان می شد. آماده سازی، جایی بود که ماهیچه های پای قورباغه هر بار که این پا با توری آهنی بالکن تماس پیدا می کرد منقبض می شد.

اکتشافات گالوانی بعداً در آثار ماتئوچی (1837) تأیید شد. با این حال، ماتئوچی پدیده انقباض ثانویه یا القایی را کشف کرد: با قرار دادن عصب یک داروی عصبی-عضلانی بر روی عضله آماده سازی دیگر و تحریک عصب آماده سازی دوم، ماتئوچی انقباض ماهیچه های هر دو آماده سازی را مشاهده کرد. 3).

برنج. 3. تجربه Matteuci: انقباض عضلانی ثانویه (القا شده).

بر اساس این پدیده، ماتئوچی یک تغییر را فرض کرد بارهای الکتریکیبافت عصبی زمانی که برانگیخته می شود.

توسعه بیشتر ایده ها در مورد ماهیت "الکتریسیته حیوانی" با معرفی تکنیک ها و فناوری های تجربی به فیزیولوژی همراه است. در سال 1820، شوایگر یک گالوانومتر طراحی کرد که فیزیکدان ایتالیایی نوبل، با بهبود آن، در سال 1827 برای آزمایش آزمایشات گالوانی از آن استفاده کرد. با این حال بیشترین علاقهنشان دهنده آثار E. Dubois-Reymond است که در 1840-60 تکمیل شد. در این آثار، به لطف یک گالوانومتر بسیار حساس و تعدادی از نوآوری های فنی دیگر، برای اولین بار امکان کشف فرآیندهای الکتریکیدر عضله، ثبت پتانسیل سطوح بیرونی و داخلی. برای اولین بار مشخص شد که غشای خارجی نسبت به درونی بار مثبت دارد و این تفاوت پتانسیل با انقباض عضله تغییر می کند.

در سال 1896 V.Yu. چاگوتس ابتدا مکانیسم یونی را فرض کرد پتانسیل های الکتریکیدر سلول های زنده و سعی در اعمال نظریه برای توضیح آنها تفکیک الکترولیتیآرنیوس. در سال 1902، یو برنشتاین نظریه یون غشایی را توسعه داد که بر اساس آن سطح سلول یک غشای نیمه تراوا است که در حالت استراحت فیزیولوژیکی، از بیرون دارای بار مثبت و در داخل دارای بار منفی است.

در سال 1936، جان یانگ جانورشناس انگلیسی، آکسون های ضخیم غیرمعمولی را در ماهی مرکب و ماهی مرکب کشف کرد که بعداً به عنوان "آکسون های غول پیکر" شناخته شد. قطر آنها بیش از 0.5 میلی متر است، که باعث می شود میکروالکترودها را به آنها وارد کنید، تجزیه و تحلیل شیمیایی مایع موجود در آنها را انجام دهید، محلول های مختلف را وارد آنها کنید و غیره. "آکسون های غول پیکر" موضوع مطالعه پدیده های بیوالکتریک در بافت ها شد؛ با کمک آنها، داده های جدید و جالب بسیاری به دست آمد.

ایده های مدرن در مورد ماهیت پدیده های بیوالکتریک در بافت ها بر اساس نتایج کار آلن هاجکین، اندرو هاکسلی، برنارد کاتز است که در دهه 1940-1950. تئوری یون غشایی Yu. Bernstein را اصلاح و به طور تجربی اثبات کرد. در حال حاضر، نظرات آنها در مورد ماهیت پدیده های بیوالکتریک به طور جهانی پذیرفته شده است. بر اساس نظر آنها، وجود پتانسیل الکتریکی در سلول‌های زنده به دلیل غلظت‌های مختلف یون‌های Na+، K+، Ca2+ و CI- در داخل و خارج سلول و همچنین نفوذپذیری متفاوت غشای سلولی به آنهاست. برای توسعه نظریه مکانیسم تحریک یونی، این نویسندگان عنوان برندگان جایزه نوبل را دریافت کردند.

مفهوم گالوانیسم

از اولین تجربه L. Galvann مشخص شده است که بر خلاف فلزات منبع جریان گالوانیکی هستند که می تواند اثر تحریک کننده ای بر روی بافت های زنده داشته باشد. دندانپزشک باید در هنگام ساخت پروتز و پر کردن دندان با فلزات نامشابه (طلا، فولاد ضد زنگ، آمالگام) که ممکن است بین آنها جریان گالوانیکی ایجاد شود، این موضوع را در نظر بگیرد. از آنجایی که بزاق یک الکترولیت ضعیف است، انتشار یون های فلزی در بزاق شرایطی را برای ایجاد جریان های میکرو با اندازه های مختلف در حفره دهان ایجاد می کند. قدرت جریان حاصل به عوامل زیر بستگی دارد:

pH بزاق (زمانی که PH در هر جهتی از خنثی منحرف شود، قدرت فعلی افزایش می یابد).
کیفیت فلزات موجود در دهان، پردازش آنها و میزان فاصله آنها در سری الکتروشیمیایی فلزات.

ریزجریان های حاصل می تواند پدیده ای را ایجاد کند که در دندانپزشکی به آن "گالوانیزم" می گویند. عامل زمان نقش بسزایی در بروز علائم بالینی گالوانیسم دارد. سالها اغلب می گذرد تا یک وضعیت پاتولوژیک (گالوانیزم) در نتیجه عمل ریزجریان های گالوانیکی بر روی مخاط دهان ایجاد شود. علائم بالینی گالوانیسم بسیار متنوع است و می توان آن را به دو گروه تقسیم کرد:

شکایات ذهنی که بلافاصله پس از تثبیت پرکردگی های فلزی و روکش ها در حفره دهان ایجاد می شود: طعم "فلزی"، احساس سوزش "فلزی". این شکایات در بیشتر موارد ظرف چند روز بعد از ظهور فلزات در دهان متوقف می شود.
شکایاتی که در یک دوره زمانی طولانی، گاهی اوقات پس از چندین سال ایجاد می شوند: خشکی دهان (کمتر دفع آب دهان)، طعم "فلزی" در دهان. درد التهاب مزمن مخاط دهان ممکن است ایجاد شود: قرمز می شود، پاپیلاهای زبان متورم می شوند، فرسایش و زخم ایجاد می شود.
در نتیجه فرآیندهای الکتروشیمیایی در حفره دهان، فلزات (به ویژه از لحیم کاری) وارد بزاق می شوند. تعداد زیادی ازریز عناصر در نتیجه اثر سمی آنها بر روی دستگاه گیرنده مخاط دهان، فرآیندهای التهابی موضعی ایجاد می شود. حساسیت طعم به شیرین، شور، ترش کاهش یافته و تحریف می شود. این می تواند منجر به اختلال در پردازش مکانیکی و شیمیایی مواد غذایی در حفره دهان و اختلال در شکل گیری گفتار شود. علاوه بر این، هنگامی که چنین بزاق وارد دستگاه گوارش می شود و عمل ریز عناصر بزاق بر روی غشای مخاطی معده و روده ها، ممکن است تشدید بیماری های مزمن گوارشی رخ دهد.
قدرت فعلی که بین فلزات غیرمشابه رخ می دهد با درجه شکایات ذهنی مرتبط است. در 80 μA پدیده های گالوانیکی به شدت بیان می شوند، در 25-80 μA احساسات ضعیف رخ می دهد، و در 10 μA عملا هیچ شکایتی وجود ندارد. بنابراین، جریان الکتریکی تا 10 μA به عنوان یک هنجار مشروط در نظر گرفته می شود. پس از جایگزینی فلزات غیر مشابه با فلزات همگن، پس از مدت زمان معینی شکایت متوقف می شود.

زیرا بسیار آسان است که در آزمایش ها فریب بخورید و فکر کنید آنچه را که می خواستید ببینید و کشف کنید، دیدید و کشف کردید.

لوئیجی گالوانی.

رساله نیروهای الکتریسیته در حین انقباض عضلانی

در اواسط قرن هجدهم، زمانی که الکتریسیته موضوعی مد روز بود، یک روز یک دانشمند آماتور در مقابل انجمن سلطنتی لندن حاضر شد تا گزارشی درباره آنچه امروز می‌توان قانون سایمر نامید: جوراب‌هایی با رنگ‌های مختلف جذب می‌شوند، اما جوراب‌هایی با رنگ‌های مشابه. دافع رنگ . . برای گرم نگه داشتن پاهای خود در زمستان، سخنران که یک مقام دولتی به نام رابرت سیمر بود، دو جفت جوراب پوشید. صبح لباس های ابریشمی سفید را روی یک جفت پشمی مشکی می پوشید و عصر آنها را با هم عوض می کرد. هنگام تعویض جوراب، پشم و ابریشم می ترقید و می درخشید، و زیمر، ملقب به فیلسوف پابرهنه، روی صندلی نشست و از آنچه در حال رخ دادن بود شگفت زده شد.

او گزارش داد: «وقتی در طی این آزمایش، دو جوراب سیاه در یک دست و دو جوراب سفید در دست دیگر بود، من شاهد یک اقدام نسبتاً کنجکاو بودم: جوراب‌های یک رنگ دفع شدند و جوراب‌های رنگ مخالف جذب شدند. در حالی که آنها بسیار برانگیخته شدند، که باید اعتراف کنم که بسیار مرا سرگرم کرد.»

این اوج دوران رمانتیک در مطالعه الکتریسیته بود، زمانی که دانشمندان بحث کردند که آیا الکتریسیته یک بخار است، یک مایع، یا همانطور که بنجامین فرانکلین پیشنهاد کرد، "ذرات ریز". چرخ‌های ژنراتورهای الکتریسیته ساکن (دیسک‌های چرخان بزرگ یا کره‌هایی که برای تولید بار مالیده می‌شدند) در حال چرخش بودند و نمایش‌های علمی (آنها خود را «برق» می‌نامیدند) بارها را در امتداد زنجیره‌ای از افرادی که دست در دست ایستاده بودند، منتقل می‌کردند. دو آزمایش دیگر نیز چشمگیر به نظر می رسید: فردی که روی یک صندلی با استفاده از طناب های ابریشمی آویزان شد (به طوری که او زمین نگرفت)، و هاله ای درخشان در اطراف سر او ظاهر شد - مانند هاله ای بالای سر یک قدیس. آنها دختر جوانی را از بین تماشاگران انتخاب کردند، او را شارژ کردند و او با بوسیدن آقایش، اتهام را به او منتقل کرد. بدون شک این یک بوسه فراموش نشدنی بود.

جوراب بجوشد

از رساله ژان آنتوان نوله

"نامه هایی در مورد برق". 1767

با همه زودگذر بودن، الکتریسیته به اندازه کافی ماده بود که در یک فلاسک ذخیره شود. اگر فلاسک از داخل و خارج با فویل فلزی پوشانده شود و به قطب های مخالف یک ژنراتور الکترواستاتیک متصل شود، یک بار مثبت در یک طرف فلاسک و یک بار منفی در طرف دیگر جمع می شود و شارژ تا مدت ها پس از سیم ها باقی می ماند. قطع شده. و اگر هر دو طرف این خازن ابتدایی را که کوزه لیدن نامیده می شود لمس کنید، ممکن است شوک الکتریکی مشابه برخورد مارماهی دریافت کنید.

ماشینی قرن هجدهم که الکتریسیته ساکن تولید می کند.

دو شیشه لیدن

طراحی توسط بنجامین فرانکلین. 1750

دانشمندان در آمیختن حقایق تجربی با تخیل سرکوب ناپذیر تردید نکردند و به طور جدی در مورد رعد و برق صحبت کردند که پس از اعتصاب آن افراد ناتوان شروع به راه رفتن کردند و گیاهان سریعتر رشد کردند. جوزف پریستلی با بیان اینکه الکتریسیته در مغز از فلوژیستون به وجود می‌آید، فراتر رفت و این ایده را بیان کرد که به لطف الکتریسیته، ماهیچه‌ها حرکت می‌کنند، دم طوطی رنگی می‌شود، "درخششی از برخی حیوانات" در طول شکار شبانه آنها می‌آید. ، و حتی از برخی افراد "با خلق و خوی خاص در شرایط اضطراری خاص."

همچنین کسانی وجود داشتند که وجود یک مایع "عصبی الکتریکی" را پیشنهاد کردند که در نتیجه اصطکاک در بدن ایجاد می شود. این ایده گیج کننده بود. فقط تصور کنید: اعصاب و استخوان‌ها، مانند جوراب‌های Simmer، به ماهیچه‌ها ساییده می‌شوند و نیروی حیاتی تولید می‌کنند، یعنی برق.

یک غروب آوریل در سال 1780، کمی بیش از ربع قرن پس از کشف سایمر، لوئیجی گالوانی، پروفسور ارجمند آناتومی، از تراس به پشت بام کاخ زامبونی که در نزدیکی خانه او در بولونیا قرار داشت، بالا رفت. در دستانش یک سیم پیچ و پاهای قورباغه ای بود که به قول استاد دوست داشت «به روش معمول» بریده شده بود، یعنی این پاها از نخاع و سیاتیک (یا استخوان ران) جدا شده بودند. عصب بیرون زده به بیرون قابل مشاهده بود.

ابرها در جنوب جمع شده بودند، اما گالوانی که متوجه چیزی نشد، قورباغه ای بی سر را روی میز گذاشت و آن را به سیمی که لباس های شسته شده روی آن آویزان بود وصل کرد. به زودی رعد و برقی به راه افتاد و گالوانی با شیفتگی تماشا کرد که با هر رعد و برق ماهیچه های پای قورباغه منقبض می شود، گویی هشداری از دست زدن قریب الوقوع رعد و برق می دهد.

گالوانی با تحریک اعصاب قورباغه با الکتریسیته به دست آمده با استفاده از ژنراتور یا به شکل تخلیه شیشه لیدن، سال ها در آزمایشگاه خود به چنین نتایجی دست یافت. آزمایشی که روی سقف کاخ زامبونی انجام شد به طور قانع‌کننده‌ای نشان داد که الکتریسیته طبیعی به همان واکنش فیزیولوژیکی الکتریسیته مصنوعی منجر می‌شود. دانشمند استدلال کرد که الکتریسیته هر چه باشد باعث حرکت عضلات می شود.

با این حال، آزمایشی وجود داشت که گالوانی نتوانست آن را توضیح دهد. چندین سال پیش، یکی از دستیاران او به طور تصادفی عصب قورباغه را با چاقوی جراحی لمس کرد، درست زمانی که دستیار دوم که در نزدیکی ژنراتور کار می کرد، یک جرقه الکتریکی دریافت کرد. هیچ سیمی بین ژنراتور و حیوان جدا شده وجود نداشت، اما ماهیچه های قورباغه به شدت منقبض شدند که به نظر می رسید گرفتگی دارند. از آن لحظه گالوانی از مطالعه این پدیده دست برنداشت.

او از قبل می دانست که انقباض عضله در اثر تحریک عصب با لمس چاقوی جراحی رخ نمی دهد. پس از اطمینان از عدم کارکرد ژنراتور، با یک تیغه فلزی روی عصب فشار آورد. بدون توجه به تلاش او، عضله بی حرکت باقی ماند. شکی وجود نداشت که علت حرکت ماهیچه ها برق بوده است.

آزمایش‌های دیگر نشان داده‌اند که یک استوانه آهنی که در معرض جرقه قرار می‌گیرد باعث انقباض ماهیچه‌ها می‌شود، در حالی که یک میله شیشه‌ای اینطور نیست. با این حال، گاهی اوقات مواردی وجود داشت که عضلات به چاقوی فلزی پاسخ نمی دادند. گالوانی به سرعت متوجه شد که این اتفاق زمانی افتاده است که ابزار را بدون دست زدن به پرچ ها و تیغه ها توسط دسته استخوانی نگه داشته است. معلوم شد که خود آزمایشگر بخشی از اتفاقاتی بود که در طول آزمایش روی داد. برای آزمایش این فرضیه، او یک استوانه فلزی را روی میز قرار داد تا به عصب قورباغه برخورد کند و ژنراتور را بچرخاند. پنجه بی حرکت دراز کشید.

او گام به گام همه متغیرها را از آزمایش حذف کرد. هنگامی که او نه یک استوانه، بلکه یک سیم بلند را به ماهیچه وصل کرد، جرقه ای که از دور ظاهر شد باعث انقباض عضله شد. وضعیت شروع به روشن شدن کرد. دانشمندان قبلاً می‌دانستند که الکتریسیته می‌تواند تأثیرات خاصی را در مسافتی داشته باشد. اگر رعد و برق به آن نزدیکی می رسید، موهای پشت سر فرد بلند می شد. چرخش ژنراتور ولتاژ خاصی در هوا ایجاد کرد که به آن "اتمسفر الکتریکی" می گفتند. هم چاقوی جراحی و هم کسی که آن را در دستان خود گرفته بود نشان دهنده نوع خاصی از آنتن بودند - میله صاعقه ای که از طریق قورباغه تخلیه می شد.

اما گالوانی رد نکرد که ممکن است اتفاق عجیبی رخ داده باشد. اگر قورباغه به سادگی به الکتریسیته مصنوعی که از طریق هوا منتقل می شود پاسخ می دهد، شدت انقباضات باید به فاصله بین آن و جرقه بستگی داشته باشد. با اتصال قلاب فلزی به نخاعقورباغه ها و خود قلاب - به یک تکه سیم، گالوانی آزمایش را چندین بار انجام داد و این فاصله را تغییر داد. در یک آزمایش، قورباغه 50 متر از ژنراتور فاصله داشت. با این حال، واکنش عضلانی، طبق معمول، تیز بود، حتی در مواردی که قورباغه در یک استوانه محافظ قلع قرار می‌گرفت یا در یک محفظه خلاء جدا می‌شد. گالوانی با تغییر شرایط آزمایشی به این نتیجه رسید که الکتریسیته تولید شده توسط دستگاه عامل انقباض عضلانی نیست. این فقط نوعی "ماشه" بود که "الکتریسیته طبیعی" را که از میان اعصاب قورباغه می گذشت، برانگیخت.

گالوانی به خوبی می دانست که برای یک آزمایشگر چقدر آسان است که خودش را گول بزند و ببیند چه چیزی واقعاً می خواهد ببیند. او با احتیاط دایره های دور شکار خود را باریک کرد. در پایان سپتامبر، یعنی چندین ماه پس از آزمایش در Palazzo Zamboni، او چندین قورباغه جدا شده را برداشت و با قلاب‌های فلزی روی تیر آهنی بالکن آویزان کرد. این بار هیچ رعد و برق یا ژنراتور جرقه ای وجود نداشت، اما ماهیچه های قورباغه همچنان منقبض می شدند.

به نظر او، الکتریسیته نمی تواند در داخل فلز ایجاد شود. یک هادی که یک قلاب و یک تیر آهنی بود، نمی توانست شارژ را ذخیره کند. برای ایجاد پتانسیل، لازم بود که قطب های منفی و مثبت را با دقت از هم جدا کنیم، مانند شیشه لیدن. رد این ایده که الکتریسیته اتمسفر به نحوی در حیوان نفوذ کرده و انباشته شده است و در لحظه ای که قلاب با پرتو آهنی برخورد می کند آزاد می شود دشوارتر بود. آن روز آسمان صاف بود، اما گالوانی تصمیم گرفت به هر حال این احتمال را رد کند.

با یک دست قورباغه را که روی قلاب مانده بود بلند کرد و شروع کرد به پایین انداختن آن به طوری که پای قورباغه به جعبه نقره ای برخورد کرد. با دست دیگرش یک تکه فلز را به همان سطح براق لمس کرد و احساس کرد مدار الکتریکی، باعث پریدن قورباغه می شود. همین اتفاق زمانی افتاد که قورباغه را طوری نگه داشت که قلاب و یک پا به هادی صاف برخورد کردند. "لحظه ای که پا با سطح تماس گرفت، تمام ماهیچه های پا منقبض شد و قورباغه بلند شد." با هر تماس پنجه به سطح، ماهیچه هایش منقبض و منقبض می شد و قورباغه بارها و بارها می پرید تا انرژی اش تمام می شد. چگونه این می تواند چیزی غیر از برق حیوانی باشد؟

در سال 1791، گالوانی یافته های خود را در اثری با عنوان "De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius" ("درباره نیروهای الکتریسیته در حرکت عضلانی") منتشر کرد، و پیشنهاد کرد که عضله قورباغه مانند کوزه لیدن رفتار می کند، ذخیره سازی و انتشار الکتریسیته آلی خاصی او پس از ثبت دقیق آزمایشات خود و تجزیه و تحلیل نتایج، به خود اجازه تأمل داد. او فکر می‌کرد که در انسان‌ها، الکتریسیته اضافی می‌تواند منجر به بی‌قراری، گرگرفتگی و در موارد شدید، تشنج صرع شود. او فراتر از حوزه تخصصی خود، پیشنهاد کرد که رعد و برق و زلزله ممکن است ماهیت مشترکی داشته باشند. با این حال، حدس و گمان نمی تواند نامحدود باشد! گاهی می خواست بداند آیا الکتریسیته در سایر اعمال بدن مانند گردش خون و ترشحات داخلی دخیل است یا خیر، اما قول می داد در اسرع وقت در توضیح دیگری در این باره می نویسیم. وقت آزاد کمی بیشتر "

در ابتدا، الساندرو ولتا، یکی از برجسته ترین فیزیکدانان اروپایی که تا به حال در مورد الکتریسیته مطالعه کرده است، از کشف گالوانی شوکه شد. او اظهار داشت که این آزمایشات الکتریسیته حیوانی را به "حقیقتی آشکار" تبدیل کرد. و پس از آن او شروع به مودبانه و پیوسته رد کردن نظریه خود کرد.

او با در نظر گرفتن کل قورباغه به عنوان موضوع آزمایش، سعی کرد با یک تکه فلز پشت قورباغه و با یک سکه یا کلید پاهای قورباغه را لمس کند. سپس، با کنار هم قرار دادن یک الکترود فلزی و یک سکه تا زمانی که قوس الکتریکی ایجاد شود، او به همان چیزی ختم شد - همان تشنج، اسپاسم و کرامپ که گالوانی گزارش داد. اما این تنها زمانی اتفاق افتاد که از دو فلز مختلف استفاده شد.

گالوانی، در گزارشی از آزمایش‌های خود، خاطرنشان کرد که "قوس دو فلزی" احتمالاً منجر به افزایش انقباضات عضلانی شده است، اما این واقعیت را به‌عنوان دور کردن از حل مشکل در نظر می‌گیرد. در ابتدا، ولتا تمایل داشت بر این باور باشد که ترکیب خاصی از فلزات به نحوی جریان الکتریسیته خود قورباغه را در لحظه بسته شدن مدار افزایش می دهد. اما سپس تصمیم گرفت این پدیده را با دقت بیشتری بررسی کند.

پس از آشکار شدن عصب سیاتیک، دو گیره فلزی کوچک مانند گیره به آن وصل کرد و فاصله کمی بین آنها باقی گذاشت. یک گیره از قلع و دومی از نقره ساخته شده بود. در لحظه بسته شدن زنجیر - زمانی که هر دو گیره به هم نزدیک شدند یا توسط یک تکه سیم به هم متصل شدند - عضلات اندام منقبض شدند. همین اتفاق در مورد جفت قلع و برنج نیز رخ داد. ولتا شروع به این باور کرد که قوس رسانا فقط ترکیبی نیست که الکتریسیته حیوانات را تخلیه یا حتی شتاب می دهد. خود می تواند منبع انرژی باشد. هنگامی که پای قورباغه منقبض می شود، به عنوان یک فلش بسیار حساس عمل می کند ابزار اندازه گیری، با اشاره به حضور یک پدیده جدید - الکتریسیته دو فلزی. ولتا به یکی از همکارانش نوشت: «تئوری گالوانی و توضیحات او اساساً بی پایه هستند، و واضح است که این آزمایش چیزی را ثابت نکرد، زیرا کربن نیز یک رسانا است.

سپس یکی دیگر از پیروان گالوانی نشان داد که می تواند به سادگی با لمس عضله قورباغه با یک دست و عصب قطع شده با دست دیگر، یک پاسخ گالوانیکی ایجاد کند. با هر لمس من، قورباغه می لرزید و می پرید، انگار می خواست از دست من فرار کند. نتیجه خود را نشان داد: "...فلزات حرکت الکتریکی ایجاد نمی کنند... آنها هیچ خاصیت مخفی و جادویی ندارند."

گالوانی در متقاعد کننده ترین آزمایش خود، تمام هادی های خارجی را به طور کامل حذف کرد و با ظرافت فراوان، قورباغه را طوری قرار داد که عصب سیاتیک آن مستقیماً عضله ای را که پای قورباغه را حرکت می دهد لمس کند. پنجه بلافاصله تکان خورد. در این مورد برق از کجا می تواند تامین شود، اگر از خود حیوان نیست؟

گالوانی که مطمئن بود حق با او بود، ولتا را با استفاده از کلمات خود به تمسخر گرفت: «اما اگر اینطور باشد، اگر الکتریسیته در خود حیوان باشد و نباشد. اموال عمومیمحیط بهار، پس از نظریات سیگنور ولتا چه چیزی باقی می ماند؟

ولتا مجبور شد نظریات خود را تغییر دهد. در این زمان، او از قبل شروع به فکر می کرد که شاید عضله، عصب، دست های آزمایشگر و حتی خود قورباغه هادی های ضعیف از نوع دوم باشند. چه این عصب روی عضله اعمال شود، چه نقره یا برنج، تأثیر یکسان بود: رساناهای غیرمشابه چیزی را تولید می کردند که او آن را الکتریسیته تماسی می نامید.

باتری برقی ولتا

برگرفته از رساله A. Volta "درباره برق"، 1800

در بیشتر تجربیات اولیههادی های گالوانیکی از نوع اول - چاقوی جراحی فلزی، قلاب های برنجی، جعبه های نقره ای، درب ها - توسط هادی های مرطوب نوع دوم، یعنی قورباغه از هم جدا شدند. او ممکن است از مقوای مرطوب یا همان طور که ولتا نشان داد از زبان انسان استفاده کرده باشد. یک سکه نقره در بالا و یک سکه مسی در پایین قرار دهید و وقتی آن را لیسیدید، می توانید طعم برق را بچشید. آزمایشات با همان فلز نیز توضیح خود را پیدا کردند. یک هادی از نوع اول یک قوس بین دو رسانای نوع دوم ایجاد کرد - یک عصب و یک عضله. در پایان، می توان از دو هادی آمورف نوع دوم - با دست و قورباغه یک قوس ایجاد کرد. مهم نیست که هادی ها چه هستند - طبیعی یا مصنوعی - نکته اصلی این است که آنها متفاوت هستند.

امروز می دانیم که هر دو دانشمند حق داشتند و هر کدام توانستند با کمک آزمایش های ظریف، ادعای خود را ثابت کنند.

بیایید با ولتا شروع کنیم. او با گرفتن چندین ده دیسک - برخی از آنها از مس، و برخی دیگر از روی - با فلزات متناوب، همه دیسک ها را در یک ستون انباشته کرد و آنها را با واشرهای مقوایی آغشته به آب نمک جدا کرد. اگر ستون به اندازه کافی بلند بود، هنگام لمس یک شوک الکتریکی خفیف دریافت می کرد. می‌توان از نقره و قلع استفاده کرد یا مقوا را با فنجان‌های کوچک آب نمک که توسط الکترودهای دو فلزی به یکدیگر متصل می‌شد، جایگزین کرد.

بنابراین او باتری الکتریکی را اختراع کرد. عنوان مقاله که در سال 1800 منتشر شد، جوهر کشف او را قبلاً فرموله کرد: "در مورد الکتریسیته برانگیخته شده از تماس ساده مواد رسانا از انواع مختلف." قورباغه گالوانی فقط یک جداکننده خیس در یک "باتری الکتریکی" بود.

اما آنجا نبود. تجربه نهایی گالوانی هم کم از ظرافت نداشت. او قورباغه بعدی خود را به "روش معمول" تشریح کرد - به طوری که هر عصب اصلی پای آن جدا شد. او در آزمایشات قبلی خود عصب را مستقیماً به عضله لمس کرد. این بار با استفاده از یک میله شیشه ای کوچک، یک عصب را به عصب دیگر متصل کرد، یعنی دو هادی یکسان تشکیل شد، اما نتیجه یکسان بود: عضله منقبض شد، که اگر عصب دوم به سادگی توسط عصب تحریک می شد، ممکن نبود اتفاق بیفتد. یک تکه شیشه

او می‌پرسد: «اکنون برای توضیح انقباضات ماهیچه‌ای باید از چه تفاوتی استفاده کرد، زیرا تماس فقط بین اعصاب ایجاد می‌شود؟» او اصرار داشت که این اثر تنها به این دلیل رخ می دهد که "یک مدار الکتریکی در خود حیوان وجود دارد."

و هرگز به ذهن هیچ یک از این دو دانشمند خطور نکرد که آزمایشات آنها به سادگی یکدیگر را تکمیل می کند و آنها در دایره ای دور یک حقیقت راه می روند. الکتریسیته طبیعی، مصنوعی، حیوانی در درجه اول برق است. ولتا نمی‌توانست بفهمد که الکتریسیته «تماسی» که مشاهده می‌کرد فقط بود واکنش شیمیایی(به نظر او باتری او منبع حرکت دائمی است)، در حالی که گالوانی اصرار داشت که الکتریسیته بیولوژیکی او چیزی کاملاً متفاوت است.

سال‌ها می‌گذرد تا فیزیولوژیست‌ها به تفصیل بفهمند که گالوانی، که از ولتا عصبانی بود، در آزمایش‌های قورباغه‌ها می‌توانست مشاهده کند: چرا در بدن هر سلول میکروسکوپی مانند یک باتری الکتریکی کوچک عمل می‌کند، غشاهای آن از نظر عملکردی شبیه به پدهای مقوایی هستند و شارژ می‌شوند. یون ها نقش سکه های روی و مس را بازی می کنند نتیجه درک مثبت و منفی و همچنین یک نیروی الکتروموتور به نام ولتاژ بود. وقتی ماهیچه ای حرکت می کند یا انگشت سطح سنگی را احساس می کند، سیستم عصبینشت می کند برق. «نیروی حیات» زودگذر گم شده است. زندگی فقط الکتروشیمی است.