Физика: Гальванп, Вольта. Как мы видели, в течение этого периода чрезвычайно важное открытие в области астрономии сделал итальянец; равным образом и в области физики прославились двое итальянцев, заслуживших благодаря важности своих открытий громкую известность. После продолжительного сна в XVIII веке отечество Галилея, казалось, нашло в себе новую энергию. К сожалению, политические события прервали на время научную работу в Италии.
В 1790 году Гальвани (1737–1798), профессор анатомии Болонского университета, произвел свои знаменитые опыты, о которых сообщил в следующем году в сочинении Об электрических силах мускульного движения (De viribus electricitatis in motu musculari). Он касался металлической пластинкой нервов свежеубитой лягушки, а пластинкой, сделанной из другого металла, ее бедра и, установив таким образом связь между двумя пластинками, замечал конвульсивные сокращения (гальванические сокращения) мускулов.
Опыты были повторены всюду с одинаковым результатом, но относительно объяснения явления мнения расходились. Гальвани полагал, что ему удалось открыть особого рода электричество, которое он назвал животным; следуя тогдашней моде, он приписал действие этого электричества специальному нервному флюиду. Сила, по мнению Гальвани, представляла собой продукт выделения мозга, передавалась по нервам и собиралась в мускульных волокнах, которые он уподоблял лейденским банкам; разряжения электричества при посредстве нервов живого существа и были причиной мускульных движений. Металлическая пластинка в опытах с лягушкой играла роль лишь проводника, обнаруживавшего присутствие скрытого электричества.
Теория Гальвани, от которой в наше время остался лишь технический термин на память о знаменитом итальянском ученом, нашла серьезную поддержку, между прочим, в лице Александра фон Гумбольдта и держалась довольно долго. С другой стороны, сразу объявились ярые противники Гальвани, особенно Вольта (1746–1827), профессор университета в Павии, прославившийся уже в то время изобретением электрофора, электрического конденсатора и эвдиометра, прибора для анализа воздуха.
Вольта доказывал, что животное электричество ничем не отличается от обыкновенного и что оно может зарождаться в организме, но не скопляться. Когда Гальвани отказался присягнуть на верность Цизальпинской республике и впоследствии умер в бедности[112], Вольта обратил внимание на тот факт, что опыт с лягушкой удавался лишь при условии употребления двух различных металлов, и заключил, что простого соприкосновения этих металлов достаточно для возникновения электричества, между тем как до тех пор его получали только при посредстве трения.
Для доказательства своей гипотезы Вольта брал ряд металлических пар пластин и составил в 1801 году так называемый вольтов столб, в котором между каждой парой металлических пластинок находился кружок картона, смоченного водой. При помощи такого прибора Вольта получил ряд электрических разрядов, тем более чувствительных, чем значительнее было число элементов и чем сильнее был раствор солей в воде. Вольта решил, что его теория достаточно обоснована.
Опыты Вольта, подобно опытам Гальвани, были повторены другими учеными. Вольтов столб сделался такой же необходимой принадлежностью каждой лаборатории, как и лейденская банка; ученые, не отдавая себе отчета в истинных причинах зарождения электричества, всячески старались путем более или менее существенных видоизменений опыта добиться наибольших результатов с наименьшим расходом энергии. Лучших результатов раньше чем где-либо удалось достигнуть в Англии.
При помощи электричества, добытого путем трения, известная сила передавалась по проводу, соединявшему тела с электричеством противоположных наименований. Этот процесс был известен давно, но так как приходилось вновь заряжать полюсы, то результат получался мгновенный и резкий. При употреблении вольтова столба напряжение в полюсах было» правда, слабее, но оно постоянно возобновлялось: ток становился беспрерывным, по проводу можно было передать механическую работу, не накопленную заранее путем трения, но постепенно образовывавшуюся при посредстве вольтова столба. Наряду со статическим электричеством возникло электричество динамическое, поразительные приложения которого прославили XIX век.
Опыты Карлейля (Carlisle) и Никольсона вскоре показали, что ток вольтова столба разлагает воду на составные части, причем направляет кислород к одному полюсу, а водород к другому. До тех пор знали только, что электрическая искра производит соединение газов; теперь же при помощи нового прибора стало возможным разлагать тела на их составные части. Таково было первое применение вольтова столба, притом с чисто научной целью. Гемфри Дэви подверг поташ и соду действию вольтова столба из 250 элементов. Ему удалось таким путем разложить эти щелочи и определить входящие в их состав металлы.
В результате дальнейших попыток усовершенствования вольтова столба было признано, что для его функционирования требуется наличность химического воздействия жидкости на один из металлов (например, серной кислоты на цинк). Таким образом, теория Вольта сильно пошатнулась; было естественно предположить, что электричество образовывалось не вследствие соприкосновения двух металлов, а на поверхности, которая подвергалась влиянию жидкости; именно это химическое воздействие производило ток, способный в свою очередь вызвать другое химическое воздействие или произвести простую механическую работу.
Однако эпоха полного торжества этой новой идеи была еще далека; область химических процессов в то время резко отделялась от области механических законов, и лишь постепенно, и притом весьма медленно, исчезли через несколько поколений последние защитники теории Вольта.
Итак, открытие динамического электричества, этого могущественнейшего фактора новейшего прогресса, совершилось в лабораториях, хотя первоначальное его возникновение, повидимому, объясняется простой случайностью, во время, так сказать, кулинарной операции. В результате спора между защитниками различных гипотез, которые в наше время совершенно не выдерживают критики, на практике возник новый прибор, сущность действия которого долгое время оставалась загадочной и который первоначально возбуждал лишь любопытство. Вскоре заметили, что этот прибор имеет большое значение для разрешения вопросов громадной теоретической и практической важности; прошло еще немного времени, и неожиданно открылись новые области применения прибора; наука, таким образом, обратила внимание на практическую сторону нового фактора, услугами которого отныне могло пользоваться человечество, и в то же время вопрос о разрешении теоретического спора, случайно вызвавшего открытие, отодвинулся на задний план.
Французские физики. Первоначально Франция принимала весьма слабое участие в работах по исследованию динамического электричества; тем не менее физика сделала большой шаг вперед, и именно в этой области прежде всего сказался научный метод, созданный реформой преподавания в Политехнической школе.
Франция насчитывает целый ряд выдающихся физиков в эту эпоху; Малюс, Био, Каньяр де Латур[113], Френель, Гой-Люссак, Дюлонг, Араго, Беккерель, Пети, — все эти ученые были воспитанниками Политехнической школы.
Малюс (1776–1812), офицер, служил в инженерных войсках в Египте и там же, в своей палатке, в которой поправлялся после болезни, начал заниматься изучением теории света. Продолжая числиться на службе, он вместе с тем исполнял обязанности экзаменатора в Политехнической школе (1805). В 1807 году Малюс уже опубликовал два важных мемуара; в 1808 году, наблюдая отражение солнца в окнах Люксембургского дворца при помощи двупреломляющей призмы, он заметил, что интенсивность изображения диска, доходя до полного исчезания, разнится в зависимости от угла наклонения отраженного угла. Отсюда он заключил, что отражение сообщает свету особое свойство; это свойство (поляризацию) Малюс объяснил с точки зрения господствовавшей в то время теории истечения и точно определил все законы, которым оно подчиняется. Таким образом, простое наблюдение из окна дома на улице Анфер привело к открытию бесчисленного множества явлений, дотоле абсолютно неизвестных, а между тем в наше время ими постоянно пользуются для определения минералов, горных пород, состава жидкостей и даже газов.
Малюс умер от болезни легких, его открытие довел до конца Араго (1786–1853). Молодой астроном, вернувшись из Испании, сразу сделался членом Института и проявил блестящую деятельность во всех отраслях науки. В 1811 году он занялся проверкой законов Малюса при помощи трубки Рошона[114], имевшейся в обсерватории. Объектив этой трубки был сделан из горного хрусталя. До Араго ни один астроном не подумал направить трубку Рошона на землю, а между тем Араго благодаря этому установил факт, что два изображения, отраженного солнечного диска окрашиваются в дополнительные цвета. Таким образом была открыта хроматическая поляризация.
