Мы – электрические. Новая наука об электроме тела

Эта философия нравилась молодому Гальвани, и в ранней юности он попросился в монашеский орден. Однако семья убедила монахов отговорить его от этого шага, желая направить своего совершенно очевидно одаренного ребенка по пути с более широким кругом социальных возможностей. Так что в итоге Гальвани сдался и поступил в Университет Болоньи для изучения медицины и философии (он также изучал химию, физику и хирургию). Отец не ошибся относительно его способностей: Гальвани написал двадцать трактатов только о структуре, развитии и патологии костей. Получив докторскую степень, Гальвани начал изучать и преподавать анатомию в том же университете. По характеру он не был экстравертом, но стал популярным лектором[24]. Он был одним из первых профессоров, оживлявших лекции экспериментальными демонстрациями, и его энтузиазм оказался настолько заразительным, а объяснения настолько доходчивыми, что у него на занятиях часто собирались студенты из соседней академии искусств. В Университете Болоньи Гальвани быстро поднимался по академической лестнице и удостаивался почетных наград, а вскоре получил должность в Институте наук Болоньи – одном из первых современных экспериментальных институтов Европы.

Но Гальвани никогда не терял из виду дорогу, по которой так и не пошел; по всем свидетельствам, до конца дней он оставался истинным католиком. Не сумев посвятить свою жизнь Богу, уйдя в монастырь, он пытался сделать это в лаборатории. Он жил в соответствии со своими принципами, превратив работу в выражение веры. Кроме работы в университете, он стал практикующим врачом в местном госпитале и предпочитал оказывать помощь самым обездоленным, особенно женщинам. Акушерская деятельность подпитывала в нем глубокий и неизменный интерес к Творению. Больше всего ему хотелось понять научные основы того, как Бог смог разжечь в человеке искру жизни.

Гальвани оказался в идеальном месте и в идеальное время. Основанный в 1088 году Университет Болоньи был не только старейшим университетом Европы, но и самым прогрессивным и передовым. Например, там впервые в истории приняли на должность лектора по экспериментальной физике – женщину, Лауру Басси. Басси была чрезвычайно одаренной девушкой: она осваивала физику Ньютона в своей домашней лаборатории и установила контакт с электриками всего мира, включая Бенджамина Франклина и Джамбаттисту Беккариа, считавшихся ведущими теоретиками электричества той эпохи[25]. Эта связь означала, что университет находился в авангарде исследований важного нового явления. В отличие от некоторых современников, Гальвани никоим образом не был возмущен высоким положением женщины в университете и, вообще говоря, в науке в целом. Хотя никто в здравом уме и не повесил бы на него анахронистический ярлык феминиста, его все же раздражало мнение о том, что получать знания из уст женщины “смехотворно”. В частности, он невозмутимо сотрудничал со скульптором Анной Моранди и использовал изготовленные ею восковые анатомические модели на своих уроках анатомии[26], тогда как некоторых его коллег ужасала одна мысль о том, что женщина может их чему-то научить[27]. Эти предрассудки не волновали Гальвани, он часто посещал лекции Басси, и вскоре она и ее муж, профессор медицины Джузеппе Вератти, сделались его наставниками.

На пике своего влияния Джамбаттиста Беккариа послал им свой учебник, в котором он, подобно Франклину, начал выстраивать единую теорию электричества. Изучив потрясающую новую публикацию Джона Уолша с подробным изложением анатомии электрического угря, Беккариа стал тщательно прорабатывать идею о наличии природного электричества у животных. Басси и Вератти уговаривали своих учеников изучать влияние разряда лейденской банки на животных и предложили использовать лабораторию Басси для электрических опытов на сердцах, внутренностях и нервах лягушек.

В лаборатории Басси интерес Гальвани разгорался все больше и больше. В своих лекциях он сравнивал животный дух с электрической жидкостью. На одной лекции по анатомии, посвященной причинам смерти, Гальвани заявил, что они заключаются в исчезновении “самой благородной электрической жидкости, от которой, по-видимому, зависят движения, чувства, циркуляция крови и сама жизнь”[28].

Многие ученые уже начали склоняться к похожей интерпретации, однако они с осторожностью отнеслись к этому выводу, вызывавшему ненаучные ассоциации. Главная практическая проблема заключалась в отсутствии экспериментального метода для проверки этой гипотезы. Гальвани по-прежнему верил, что электричество (такое, как в молнии) может быть именно тем механизмом, с помощью которого Господь дает жизнь человеку и всем другим существам. И еще его волновало, что он может стать первым, кто откроет этот аспект Божьей милости.

В 1780 году он разработал программу изучения роли электричества в движении мышц и занялся строительством домашней лаборатории, что позволило бы ему уделять больше времени экспериментальной работе. В лаборатории была электростатическая машина, лейденская банка и другие новые версии электрических инструментов.

Вот тогда-то он и начал эксперименты с лягушками. Почему с лягушками? У лягушек очень легко найти нервы и легко наблюдать за сокращением мышц, которые продолжались вплоть до сорока четырех часов после того, как Гальвани расчленял их ужасающим способом в ходе препарирования. Все публикации Гальвани изобилуют жутковатыми изображениями экспериментов с земноводными. На одном рисунке представлена лягушка без головы, почти полностью лишенная передней части тела, но с тонкими нитями бедренных нервов, все еще соединяющих лапки с позвоночником[29]. На других изображены лягушки, разрезанные пополам ниже передних конечностей, без кожи и внутренностей. От них остались только лапки, соединенные куском позвоночника. Есть рисунок, на котором Гальвани и его помощники Джованни Альдини (его племянник) и Лючия (его жена) изображены в подвале лаборатории в окружении десятков таких освежеванных трупиков.

Этот весьма характерный способ препарирования лягушек (от которого Гальвани никогда не отходил) был позаимствован у Ладзаро Спалланцани – одного из ведущих натуралистов той эпохи, с которым Гальвани часто переписывался. Указания Спалланцани позволяли легко отделить причину от следствия. Если не оставалось ничего, кроме нерва, становилось понятно, что происходило при приложении электричества к нерву или мышцам.

Гальвани начал исследования с серии экспериментов, которые могли объяснить, почему электрический ток от искусственного источника вызывает мышечные сокращения. Было очевидно, что электрический разряд, приложенный к мышце, вызывает сокращение. Но каков механизм этого процесса? Для начала он просто повторил предыдущие эксперименты, прикладывая электрический контакт к разным частям тела лягушки. Электричество от генератора к конкретному участку тела он подводил с помощью проволоки и других металлических предметов, называемых арками, которые были присоединены к внешнему источнику электричества.

Обычно результаты соответствовали его ожиданиям, но в один прекрасный день вышло иначе. В тот день лягушка дернулась, хотя между ней и генератором не было никакого контакта. Гальвани дотронулся до оголенного бедренного нерва распластанной лягушки, а в это время в шести футах от него Лючия поднесла палец к генератору, от чего неожиданно возникла искра. И лягушка вздрогнула. Гальвани был поражен. Он не понимал, каким образом электричество могло быть передано мертвому животному при отсутствии привычного контакта между лягушкой и генератором электричества. Почему лягушка дернулась без воздействия электричества от какого-либо внешнего источника?

Ни одна из существующих гипотез не давала удовлетворительного объяснения, и с этого момента у Гальвани началось “воспаление”, как он позднее написал в рукописи[30]. Он начал маниакально повторять эксперимент в различных вариантах, используя все возможные источники “искусственного” электричества – лейденские банки, электростатические генераторы – и поочередно приближая к ним или удаляя от них тело лягушки. И каждый раз лягушка дергалась.

Пару раз Гальвани заходил в тупик. Поначалу он подумал, что в лаборатории есть какое-то атмосферное электричество, которое накапливается в теле лягушки, а потом разряжается при прикосновении. В 1786 году Гальвани решил поставить новый эксперимент и попытаться получить такой же результат с другими источниками электричества. Он повторил в несколько менее приглядном виде эксперимент Франклина с молнией, которым в итоге и определил мнение о себе среди широкой публики. Гальвани прицепил освежеванных лягушек крючками к металлическим перилам на террасе, так что их мышцы подсоединялись к длинной металлической проволоке, направленной в небо, где в это время собрались грозовые облака и раздавались раскаты грома. Отдаленная молния оказала на лягушек, висящих на металлических перилах, такое же действие, как и искусственный разряд: их лапки задергались в канкане смерти (еще несколько десятилетий после этого эксперимента Гальвани называли “мастером лягушачьих танцев”).

Гальвани решил, что надлежит повторить тот же эксперимент при свете дня. Но и в солнечный день лягушачьи лапки периодически повторяли свой танец. Гальвани смотрел на небо и не находил никаких признаков “штормового атмосферного электричества”. Тогда он стал тщательно рассматривать лягушек. Понаблюдав некоторое время за их подергиваниями, он начал понимать, что те совпадали не с погодными явлениями, а скорее с движениями латунных крючков, бьющихся о металлические перила. Он подошел к лягушке и надавил на крючок, за который она была подвешена к перилам. Лягушачья лапка сократилась. Он отпустил крючок, и лапка расслабилась. Он надавливал вновь и вновь, и каждый раз, когда он этот делал, лягушачья лапка реагировала, как по команде.

Тот факт, что лапка дергалась при любой манипуляции с крючком, указывал, что что-то есть внутри самой лягушки, возможно, какая-то “внутренняя молния”. Или собственная “лейденская банка”, как Гальвани предположил позднее. И это все меняло.

Тогда Гальвани притащил лягушек в лабораторию, теперь чтобы избежать малейшего влияния отдаленной молнии, поскольку считал, что это возбуждает нервы лягушек, как отдаленная искра в его предыдущих экспериментах. Он положил одну лягушку, все еще насаженную на крючок, на металлическую пластинку вдали от всех электрических устройств. Лапка дернулась. Можете представить себе, в каком возбуждении и напряжении Гальвани описывал этот эксперимент. Не было никакого внешнего источника электричества – он их все убрал. И это могло означать только одно: это доказывало, что электрический импульс исходил из самого животного. Или, как написал Гальвани, от механизма, позволявшего телу действовать “по указанию души”. В первый раз в этом документе, после страниц с описанием многочисленных экспериментов, он осмелился использовать выражение “животное электричество”[31].

Но он опубликовал свои результаты не сразу. Ученый, католический монах и биограф Гальвани брат Потамиан объясняет это силой характера Гальвани: “У него не было такого жгучего желания известности, которое заставляет людей меньшего масштаба кидаться публиковать свои зародышевые идеи в тот момент, как только они получают первые свидетельства новой истины”[32]. Прошло еще примерно пять лет, прежде чем он убедил сам себя в том, что другого объяснения этому явлению быть не может. В январе 1792 года Гальвани опубликовал свои результаты на пятидесяти трех страницах письма, озаглавленного “De viribus electricitatis in motu musculari” (“Трактат о силах электричества при мышечном движении”). Труд был опубликован на латыни в официальном издании Института наук Болоньи Commentarii и предназначался лишь для небольшого круга читателей. И все же статья распространилась со скоростью лесного пожара. Историки полагают, что Алессандро Вольта раздобыл одну из первых копий[33], и это объясняет быстроту его реакции.

Амбициозный электрик

Обстоятельства жизни Алессандро Вольты в некоторой степени напоминали обстоятельства жизни Гальвани. Он вырос на берегу одноименного озера в небольшом городке Комо в Ломбардии и происходил из семьи мелкопоместных дворян. Он жил на доходы от своего имения, а также вместе с братьями унаследовал еще немного средств от богатого родственника. Семья владела несколькими домами в Комо и Милане[34]. Вольта мог просто пользоваться этими деньгами и удовлетворять свое любопытство натурфилософа, как было модно в то время, но его раздражала перспектива тихого провинциального комфорта. Формально он был католиком, но больше всего желал проникнуть в круг натурфилософов, которых считал авангардом новой эры просвещения. “Новая эпоха взрывает “слепое суеверие” и людской бред старых времен” – такой помпезный дифирамб науке он записал в шестнадцать лет[35]. Вполне в соответствии с общим пренебрежительным отношением к теоретической физиологии (со всеми этими “животными духами” и “нервными соками”) в качестве “полезной науки” Вольта избрал физические науки с проверяемыми гипотезами.

В частности, зарождающаяся наука об электричестве казалась ему проявлением триумфа Разума над суеверием. Например, по его мнению, доказательство Франклином того, что молния имеет электрическую природу, а не является “элементом огня”, как гласили древние поверья, подтверждало очевидное превосходство понимания мира современных ему натурфилософов. Вольта мечтал примкнуть к их числу, но не просто в качестве образованного человека. Он жаждал называться электриком.

Он жадно поглощал все, что писали авторитеты в области электричества: Франклин, Мушенбрук и Джамбаттиста Беккариа, которые вместе с Басси распространяли в Европе идеи Франклина. Вольта избрал необычный путь, чтобы примкнуть к кругу знаменитостей: он начал им писать. Причем часто. В то время обращение к таким выдающимся фигурам без связей или протекции считалось довольно большой наглостью. Вольте было всего восемнадцать лет, но он комментировал зарождающуюся теорию электричества так, как будто был профессором, вступавшим в диалог с равными себе. В конечном итоге он отправил свое многословное сочинение Беккариа.

Беккариа не отвечал целый год, а когда наконец ответил, его послание содержало в себе оттиск его собственной новой статьи, в которой он излагал свою

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

На англ. HMMWV, или Humvee, – состоящий на вооружении ВС США многоцелевой внедорожник, на базе которого собираются гражданские внедорожники “Хаммер”. – Прим. ред.

2

Condliffe J. Glaxo and Verily Join Forces to Treat Disease by Hacking Your Nervous System. MIT Technology Review, 1 August 2016.

3

Магическое мышление – идея о том, что на действительность можно влиять посредством символических психических или физических действий или мыслей. – Здесь и далее, если не указано иное, – прим. перев.

4

Трансгуманизм – философская концепция, предлагающая использовать достижения науки (в том числе биоинформатики и нанотехнологии) для улучшения умственных и физических возможностей человека и избавления от болезней и страданий.

5

“Сделай сам” (англ. Do It Yourself). – Прим. ред.

6

Hutchinson A. For the Golden State Warriors, Brain Zapping Could Provide an Edge. The New Yorker, 15 June 2016.

7

Reardon S. “Brain doping” may improve athletes’ performance. Nature 531 (2016), pp. 283–4.

8

Нарицательный термин, использующийся по отношению к любому маркетинговому трюку, откровенно вводящему потребителя в заблуждение. – Прим. ред.

9

Программное обеспечение. – Прим. ред.

10

Blackiston D. J., Levin M. Ectopic eyes outside the head in Xenopus tadpoles provide sensory data for light-mediated learning. Journal of Experimental Biology 216 (2013), pp. 1031–40; Durant F. et al. Long-Term, Stochastic Editing of Regenerative Anatomy via Targeting Endogenous Bioelectric Gradients. Biophysical Journal 112, no. 10 (2017), pp. 2231–43.

11

Перевод В. Микушевича.

12

Pancaldi G. Volta: Science and Culture in the Age of Enlightenment. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2005, p. 111.

13

Galvani L. Commentary on the Effects of Electricity on Muscular Motion. Norwalk, CN: Burndy Library, 1953, p. 79.

14

Pancaldi, Volta, p. 54; Morus I. R. Frankenstein’s Children: Electricity, Exhibition, and Experiment in Early-Nineteenth-Century London. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1998, p. 232.

15

Needham D. Machina Carnis: The Biochemistry of Muscular Contraction in its Historical Development. Cambridge: Cambridge University Press, 1971, pp. 1–26.

16

Needham, Machina Carnis, p. 7.

17

Kinneir D. A New Essay on the Nerves, and the Doctrine of the Animal Spirits Rationally Considered. London, 1738, pp. 21, 66–7.

18

O’Reilly M. F., Walsh J. J. Makers of Electricity. New York: Fordham University Press, 1909, p. 81.

19

Cohen I. B. Benjamin Franklin’s Science. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1990, p. 42.

20

Finger S., Piccolino M. The Shocking History of Electric Fishes. Oxford: Oxford University Press, 2011, pp. 282–5.

21

Bresadola M., Piccolino M. Shocking Frogs: Galvani, Volta, and the Electric Origins of Neuroscience. Oxford: Oxford University Press, 2013, p. 27.

22

Bergin W. Aloisio (Luigi) Galvani (1737–1798) and Some Other Catholic Electricians. In: Windle B. (ed.) Twelve Catholic Men of Science. London: Catholic Truth Society, 1912, pp. 69–87.

23

Bresadola & Piccolino, Shocking Frogs, p. 27.

24

O’Reilly & Walsh, Makers of Electricity, p. 152; Bergin, Aloisio (Luigi) Galvani, p. 75.

25

Cavazza M. Laura Bassi and Giuseppe Veratti: an electric couple during the Enlightenment. Institut d’Estudis Catalans, vol. 5, no. 1 (2009), pp. 115–24 (pp. 119–21).

26

Messbarger R. M. The Lady Anatomist: The Life and Work of Anna Morandi Manzolini. Chicago: University of Chicago Press, 2010, p. 157.

27

Frize M. Laura Bassi and Science in 18th-Century Europe. Berlin/Heidelberg: Springer, 2013. См. также: Messbarger, The Lady Anatomist, pp. 171–3.

28

Foccaccia M., Simili R. Luigi Galvani, Physician, Surgeon, Physicist: From Animal Electricity to Electro-Physiology. In: Whitaker H. et al. (eds) Brain, Mind and Medicine: Essays in Eighteenth-Century Neuroscience. Boston: Springer, 2007, pp. 145–58 (p. 154).

29

Bresadola & Piccolino, Shocking Frogs, p. 76.

30

Там же, p. 89.

31

Там же, p. 122.

32

O’Reilly & Walsh, Makers of Electricity, p. 133.

33

См. среди прочего: Bernardi W. The controversy on animal electricity in eighteenth-century Italy. Galvani, Volta and others. In: Bevilacqua F., Fregonese L. (eds) Nuova Voltiana: Studies on Volta and His Times. Vol. 1. Milan: Hoepli, 2000, pp. 101–12 (p. 102); Bresadola & Piccolino, Shocking Frogs, p. 143.

34

Pancaldi, Volta, pp. 14–5.

35

Там же, p. 20.