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WICHTIGSTEN WISSENSCHAFTLICHEN ENTDECKUNGEN
Elektrizität bei Tieren. Geschichte und Wesen der wissenschaftlichen Entdeckung
Verzeichnis / Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen Bereits in der zweiten Hälfte des 1773. Jahrhunderts lieferte das Studium elektrischer Phänomene Material für die Schlussfolgerung über die wichtige Rolle der Elektrizität in der Biologie. Die Experimente von John Walsh und Larochelle bewiesen die elektrische Natur des Aufpralls des Stachelrochens, und der Anatom Gunther gab eine genaue Beschreibung des elektrischen Organs dieses Tieres. Die Forschung von Walsh und Gunther wurde XNUMX veröffentlicht. Als Galvanis Experimente 1786 begannen, fehlte es also nicht an Versuchen einer physikalischen Interpretation mentaler und physiologischer Phänomene. Der Boden für die Entstehung der Lehre von der tierischen Elektrizität war vollständig bereitet. Galvani (1737–1798) verbrachte sein ganzes Leben in der italienischen Stadt Bologna. Sein Leben war nicht reich an Ereignissen. Es ist merkwürdig, dass er die Universität mit einem Abschluss in Theologie abschloss und sich erst nach der Verteidigung seiner Dissertation für Medizin interessierte. Dies geschah unter dem Einfluss seiner Kommunikation mit seinem Schwiegervater, dem berühmten Arzt und Medizinprofessor Carlo Galeazzi. Trotz seines Abschlusses wechselte Galvani abrupt seinen Beruf und absolvierte erneut die Universität von Bologna, jedoch bereits in der medizinischen Fakultät. Galvanis Meisterarbeit war der Struktur menschlicher Knochen gewidmet. Nach ihrer erfolgreichen Verteidigung begann Galvani, Medizin zu unterrichten. 1785, nach dem Tod von Galeazzi, trat Galvani an seine Stelle als Leiter der Abteilung für Anatomie und Gynäkologie. Während seiner Tätigkeit an der Universität beschäftigte sich Galvani gleichzeitig mit Physiologie: Er besitzt interessante Arbeiten, in denen er bewies, dass sich die Struktur eines Vogelohrs praktisch nicht von einem menschlichen unterscheidet. Die Entdeckung geschah, wie so oft, zufällig. In seiner Abhandlung schreibt Galvani: „Ich habe einen Frosch geschnitten und seziert ... und, was etwas ganz anderes bedeutet, ich habe ihn auf einen Tisch gelegt, auf dem sich eine elektrische Maschine befand ... Einer meiner Assistenten, mit der Spitze eines Skalpell, versehentlich sehr leicht die inneren Oberschenkelnerven dieser Frösche berührt ... Ein anderer bemerkte, dass dies gelingt, wenn ein Funke aus dem Leiter der Maschine entfernt wird.Überrascht von einem neuen Phänomen, machte er mich sofort darauf aufmerksam, obwohl ich es war etwas ganz anderes geplant und war in meinen Gedanken versunken.“ Wie später zu Recht betont wurde VoltaAus physikalischer Sicht war die Tatsache, dass die Pfote eines sezierten Frosches während einer elektrischen Entladung erschreckt wurde, nichts Neues. Das Phänomen der elektrischen Induktion, nämlich das Phänomen des sogenannten Rückschlags, wurde 1779 von Magon analysiert. Galvani näherte sich der Tatsache jedoch nicht als Physiker, sondern als Physiologe. Der Wissenschaftler interessierte sich für die Fähigkeit einer toten Droge, unter dem Einfluss von Elektrizität lebenswichtige Kontraktionen zu zeigen. Er studierte diese Fähigkeit mit größter Geduld und Geschicklichkeit, studierte ihre Lokalisierung in der Zubereitung, die Bedingungen der Erregbarkeit, die Wirkung verschiedener Formen von Elektrizität und insbesondere der atmosphärischen Elektrizität. Die klassischen Experimente von Galvani machten ihn zum Vater der Elektrophysiologie, deren Bedeutung in unserer Zeit kaum überschätzt werden kann. Gleichzeitig machte Galvani eine bemerkenswerte Entdeckung. Vergeblich auf Muskelkontraktion bei klarem Wetter wartend, begann er, "müde ... des vergeblichen Wartens ..., die im Rückenmark steckenden Kupferhaken an das Eisengitter zu drücken" ... "Obwohl ich", schreibt er weiter , "Oft beobachtete Kontraktionen , aber keine davon entsprach einer Änderung des Zustands der Atmosphäre und der Elektrizität ... Als ich das Tier in einen geschlossenen Raum brachte, legte ich es auf eine Eisenplatte und begann, einen Haken durchzudrücken das Rückenmark daran, die gleichen Kontraktionen, die gleichen Bewegungen erschienen. So kommt Galvani nach einer Reihe von Experimenten zu dem Schluss, dass es eine neue Quelle und eine neue Art von Elektrizität gibt. Zu dieser Schlussfolgerung führten ihn die Versuche, einen geschlossenen Kreislauf aus leitenden Körpern und Metallen und ein Herzstückpräparat zusammenzustellen. Als besonders wirkungsvoll und wirkungsvoll hat sich folgendes Experiment herausgestellt: „Wenn man einen hängenden Frosch mit den Fingern an einem Fuß hält, so dass der durch das Rückenmark verlaufende Haken eine Silberplatte berührt und der andere Fuß dieselbe Platte frei berühren kann, dann, sobald der Fuß die besagte Platte berührt, beginnen die Muskeln sofort ... sich zusammenzuziehen, während der Fuß aufsteht und sich erhebt und dann, wieder auf die Platte fallend, gleichzeitig wieder mit dieser in Kontakt kommt Aus dem gleichen Grund steigt er auf und fährt so fort, abwechselnd zu steigen und zu fallen, so dass dieser Fuß zu der beträchtlichen Bewunderung und Freude, ihn zu beobachten, mit einer Art elektrischem Pendel zu konkurrieren scheint. In solch einer ziemlich komplizierten Form wurde eine neue Stromquelle entdeckt, die eine Langzeitentladung in einem leitenden geschlossenen Stromkreis erzeugt. Der Physiologe Galvani konnte aus objektiven Gründen nicht einmal den Gedanken zulassen, dass die Ursache des Phänomens im Kontakt unterschiedlicher Metalle liegt. Der Wissenschaftler schlug vor, dass der Muskel eine Art Batterie von Leyden-Gläsern ist, die ständig durch die Aktion des Gehirns angeregt wird, die durch die Nerven übertragen wird. Die Theorie der tierischen Elektrizität lieferte die Grundlage für die praktische Elektromedizin, und Galvanis Entdeckung erregte Aufsehen. Unter den Anhängern des Bologneser Anatomen war Volta. Alessandro Volta (1745–1827) wurde in Como, Italien, geboren. Seit seinem 18. Lebensjahr korrespondiert Alessandro mit Nolle über physikalische Fragen. Ein Jahr später schreibt er ein lateinisches Gedicht über moderne physikalische und chemische Entdeckungen. Das erste Werk von 1764 ist dem Leidener Gefäß gewidmet, das nächste Werk von 1771 ist „Empirische Forschung über die Methoden zur Anregung von Elektrizität und zur Verbesserung des Designs der Maschine“. Im Jahr 1774 wurde Volta Lehrer für Physik in seiner Heimatstadt. 1777 erfand er den Elektrophor, dann den Kondensator und den Elektrophor mit Kondensator. Aber das ist nicht alles. Sein „Konto“ ist die Erfindung einer Elektropistole, einer Wasserstofflampe, eines Eudiometers. 1777 wurde Volta zum Professor für Physik in Pavia ernannt. In den achtziger Jahren erfindet er die Flammensonde. Für die Erfindung der Säule erhielt er eine Auszeichnung von Napoleon und wurde zum Mitglied des Instituts gewählt. In seinen ersten Artikeln, die Anfang der neunziger Jahre veröffentlicht wurden, teilt Volta Galvanis Standpunkt. Aber eine zukünftige Abweichung von dieser Theorie wird bald skizziert, und die physikalischen Momente der Wirkung treten in den Vordergrund. Erstens stellt Volta in angemessener Weise fest, dass "ein sezierter Frosch sozusagen ein tierisches Elektrometer darstellt, das unvergleichlich empfindlicher ist als jedes andere höchst empfindliche Elektrometer". Dann bestimmt der Wissenschaftler die Bedeutung des Kontakts unterschiedlicher Metalle. "Ein solcher Unterschied in den Metallen ist sicherlich notwendig; wenn beide Platten aus dem gleichen Metall bestehen, dann folgt, dass sie sich zumindest in der Art der Aufbringung unterscheiden ..." (d.h. im Zustand der Kontaktfläche) . Volta zeigt weiter, dass der Strom der elektrischen Flüssigkeit auf den Kontakt unterschiedlicher Metalle zurückzuführen ist und nicht nur Muskelkontraktionen, sondern auch andere Reizungen der Nerven hervorrufen kann. Abschließend stellt Volta die Polarität der Wirkung fest: Das punktuelle Wechseln der Platten bewirkt eine Geschmacksveränderung von sauer nach basisch. Angesichts dieser Tatsachen scheint die Theorie von Voltas muskulösem Leidener Gefäß unhaltbar. In Zukunft bricht Volta endgültig mit der Theorie der tierischen Elektrizität. Es gibt eine physikalische Interpretation des Effekts. In einem Brief an Cavallo schreibt Volta: „… Ich habe ein neues, sehr bemerkenswertes Gesetz entdeckt, das eigentlich nicht für die tierische Elektrizität gilt, sondern für die gewöhnliche Elektrizität, da dieser Übergang eines elektrischen Fluids ein Übergang ist, der nicht ist augenblicklich, wie es eine Entladung wäre, aber konstant und andauernd, solange die Verbindung zwischen den beiden Platten aufrechterhalten wird, findet unabhängig davon statt, ob diese Platte auf eine lebende oder tote tierische Substanz oder auf eine andere nichtmetallische, aber gute Substanz gelegt wird genug Leiter, wie Wasser oder darin getränkte Körper. Und früher, am 10. Februar 1794, beginnt Volta in einem Brief an denselben Cavallo direkt mit der Frage: „Was halten Sie von der sogenannten tierischen Elektrizität?“ Was mich betrifft, so bin ich seit langem davon überzeugt, dass alle Handlung entsteht zunächst aufgrund des Kontakts von Metallen mit einer Art nassem Körper oder dem Wasser selbst. Physiologische Reizungen der Nerven sind die Folge eines Durchgangsstroms, und diese Reizungen sind um so stärker, je weiter die beiden verwendeten Metalle in der Reihe, in der wir sie hier anordnen, voneinander entfernt sind; Zink, Zinnfolie, gewöhnliches Zinn in Platten, Blei, Eisen, Messing und Bronze verschiedener Qualität, Kupfer, Platin, Gold, Silber, Quecksilber, Graphit. Diese berühmte Spannungsreihe von Volta und das von ihm entdeckte Spannungsgesetz bilden den Kern der ganzen Wirkung. Tierorgane sind laut Volta „rein passive, einfache, sehr empfindliche Elektrometer, und nicht sie sind aktiv, sondern Metalle, d Ein Wort, dass solche Metalle keine einfachen Leiter oder Stromüberträger sind, sondern echte Motoren der Elektrizität ...“ In einer der Anmerkungen zu diesem Artikel betont Volta erneut, dass er vor mehr als drei Jahren auf die Idee der Berührungsspannung gekommen ist vor und bereits 1793 gab er seine Serie von Metallen. Das Wesen der Wirkung liegt also laut Volt in der Eigenschaft von Leitern, "ein elektrisches Fluid zu erzeugen und in Bewegung zu setzen, wo mehrere solcher Leiter verschiedener Klassen und Grades aufeinandertreffen und sich berühren". „Daher stellt sich heraus, dass, wenn drei oder mehr von ihnen und darüber hinaus unterschiedlich, zusammen einen leitenden Stromkreis bilden, wenn zum Beispiel zwischen zwei Metallen – Silber und Eisen, Blei und Messing, Silber und Zink usw. – ein oder eingebracht wird mehr Leiter, genau aus der Klasse, die man die Klasse der Nassleiter nennt, da sie eine flüssige Masse sind oder etwas Feuchtigkeit enthalten (in ihnen sind tierische Körper und alle ihre frischen und saftigen Teile enthalten), wenn ich sage, ein Leiter von Diese zweite Klasse befindet sich in der Mitte und kommt mit zwei Leitern der ersten Klasse aus zwei verschiedenen Metallen in Kontakt. Dadurch entsteht ein konstanter elektrischer Strom in die eine oder andere Richtung, je nachdem, auf welcher Seite er eingewirkt wird durch diesen Kontakt stärker. So klar und deutlich formuliert Volta die Bedingungen für die Entstehung von Gleichstrom: Das Vorhandensein eines geschlossenen Stromkreises verschiedener Leiter, und mindestens einer muss ein Leiter der zweiten Klasse sein und mit verschiedenen Leitern der ersten Klasse in Kontakt kommen. Als Antwort zitierten Galvanisten Experimente, bei denen Muskelbewegungen durch einen Lichtbogen eines homogenen Leiters und sogar, wie in Vallis Experimenten, durch Kontakt verschiedener Präparate ohne metallischen Leiter angeregt wurden. Volta wies darauf hin, dass es auch bei diesen Experimenten Inhomogenitäten gibt. Die Enden eines leitenden Lichtbogens sind unterschiedlich, es ist fast unmöglich, ihre vollständige Gleichmäßigkeit zu erreichen, ein Kontaktunterschied kann auch auftreten, wenn verschiedene Leiter der zweiten Klasse in Kontakt kommen. „... Nichtmetallische Leiter, flüssige Leiter oder die bis zu einem gewissen Grad Feuchtigkeit enthalten, diejenigen, die wir Leiter zweiter Klasse nennen, und sie allein, wenn sie miteinander kombiniert werden, werden Aktivatoren sein, wie Metalle oder erstklassig Dirigenten in Kombination mit zweitklassigen Führern..." In Zukunft schließt Volta, um Zweifel an nicht dem physiologischen, sondern dem rein physikalischen Wesen der Sache auszuräumen, tierische Präparate aus, die bis dahin als aktuelle Indikatoren dienten. Er entwickelt mit seinem Kondensatorelektrometer ein Verfahren zur Messung von Kontaktpotentialdifferenzen. Volta berichtet diese klassischen Experimente in einem Brief an Gren im Jahr 1795 und Aldini im Jahr 1798. Am 20. März 1800 schrieb Volta seinen berühmten Brief an Banks, in dem er seinen Pol beschrieb, eine Erfindung, die die Wissenschaft der Elektrizität revolutionierte. P.S. Kudryavtsev schreibt in seinem Buch: „Die Natur des entdeckten Effekts war sehr komplex, und auf dem damaligen Niveau der physikalisch-chemischen Wissenschaften und der Physiologie war es unmöglich, das Bild des Phänomens zu enthüllen. Im Streit über die Natur des Phänomens waren beide Seiten.“ hatten im Wesentlichen Recht. Galvani wurde der Begründer der Elektrophysiologie und Volta – der Begründer der Elektrizitätslehre. Im Labyrinth widersprüchlicher Experimente und Beobachtungen fand Volta den richtigen Weg, fand ein experimentelles physikalisches Spannungsgesetz und gab die richtige Beschreibung Der elektrische Stromkreis. Es gab noch große Streitigkeiten über die Ursache und die Natur der Kontaktpotentialdifferenz, aber es gab bereits Zweifel an seiner Existenz, die nicht mehr bestehen blieben, und mit der Voltaiksäule erhielt die Wissenschaft ein leistungsstarkes Forschungsinstrument, das sie auch tat Zögern Sie nicht, es zu verwenden. Autor: Samin D. K.
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