Аллесандро Вольта - засновник сучасної електродинаміки

Алессандро Вольта (Alessandro Volta) італійський природодослідник, фізик, хімік і фізіолог народився 18 лютого 1745 року у місті Комо, Італія. Помер - 5 березня 1827 там же). Його найважливішим внеском в науку був винахід принципово нового джерела постійного струму, який зіграв визначальну роль в подальших дослідженнях електричних і магнітних явищ. На честь його названа одиниця різниці потенціалів електричного поля - Вольт. Алесандро Вольта був четвертою дитиною в сім'ї падре Філіппо Вольти і його таємної дружини Маддалени, дочки графа Джузеппе Інзагі. Маленького Сандріно батьки здали годувальниці, що жила в селі Брунате і "забули" про нього на 2 роки і шість місяців. Малюк, що вільно ріс на лоні природи, вийшов жвавим, здоровим, але диким: розповідали, що слово "мама" він вимовив тільки після чотирьох років, а нормально заговорив лише у сім років. Зростав веселою, доброю і чуйною дитиною. Велика зміна відбулася у його житті у 1752 році, коли, втративши батька, він опинився у будинку дядька Олександра, соборного каноніка. За виховання племінника дядько прийнявся серйозно: навчав багато латині, історії, арифметиці, правилам хорошої поведінки і т.д. Виховні зусилля дядька позначилися негайно і були вражаючими. Юний Вольта змінювався на очах! Він захоплено сприймав знання, ставав товариським і дотепнішим, його більше цікавило мистецтво, особливо музика. Дитина була дуже вразлива. Десятирічного Вольта потрясли вісті про катастрофу в Лісабоні, і він присягнувся розгадати таємницю землетрусів. Енергія переповнювала Алесандро, і одного разу це ледь не призвело до фатальних наслідків. Коли йому було 12 років, хлопчик намагався розгадати "таємницю золотого блиску" у невеликому рукотворному озері біля Монтеверді (як виявилося потім, блищали шматочки слюди) і, впавши у воду, потонув! Поблизу не виявилося нікого, хто б міг його витягнути. На щастя, один з селян зумів спустити воду, і дитину відкачали. "Народився вдруге", - говорили про нього. Дядько, який ставав йому все ближче, побачивши жадібний інтерес талановитого хлопця до наук, прагнув забезпечувати його книгами. У міру їх виходу, в будинку з'являлися і вивчалися томи Енциклопедії. Але Алесандро охоче вчився працювати руками: відвідуючи чоловіка своєї годувальниці, він переймав у нього в нагоді мистецтво виготовлення термометрів і барометрів.

У листопаді 1757 Алесандро віддають в клас філософії колегії ордена єзуїтів в місті Комо. У 1761 році дядько, зрозумівши, що Вольту мають намір завербувати в єзуїти, забирає хлопчика з колегії. У ці роки відбулися події, що зіграли в житті Вольти визначну роль. У 1758 році, як і було передбачено, знов з'явилася комета Галлея. Це не могло не вразити допитливого хлопця, думки якого звернулися до праць великого Ньютона. Взагалі хлопець все більш виразно усвідомлював, що його покликання - не гуманітарна галузь, а природні науки. Він захоплюється ідеєю про пояснення електричних явищ ньютонівською теорією тяжіння, навіть посилає знаменитому паризькому академікові Ж. А. Нолле (1700-1770), (який у 1750 році, при імператорському дворі, провів експеримент розряду лейденської банки через живий ланцюг 180 осіб, які взялись за руки), свою поему разом з міркуваннями про різні електричні явища. Але одних міркувань йому мало. Дізнавшись про роботи Бенджамина Франкліна (У 1760 р. Бенджамін Франклін (1706-1790) створив перший громовідвід), Вольта в 1768 році, вразивши жителів Комо, встановлює перший в місті громовідвід, дзвіночки якого дзвеніли в грозову погоду. Той час взагалі було відзначено бурхливим сплеском інтересу суспільства до електричних явищ.
Показ електричних явищ, різних дослідів з ними, особливо після винаходу лейденської банки у 1745 році вченими Евальдом фон Клейстом (1700-1748) та П. Ван Мушенбруком, здійснювались за плату. Мовознавець Н. Бозе висловив навіть бажання бути вбитим електрикою, якщо про це після напишуть у виданнях Паризької академії наук. Якщо це можна віднести до розряду курйозів, то були і дійсно трагічні епізоди. У Сан-Петербурзі Михайло Васильович Ломоносов (1711-1765) та академік Ріхман Герг Вільгельм (1711-1753) 26 липня 1753 року запросили майбутню Імператрицю Катерину ІІ (1729-1796) для показу розряду атмосферної електрики. Нехтування правилами електробезпеки, при проведенні експерименту, привели до смерті Ріхмана від удару блискавки під час досліду…
Алесандро Вольта судилося зіграти істотну роль у вивченні електрики. Але це в недалекому майбутньому. Поки ж все частіше і гостріше постає питання про вибір подальшого шляху. Після наполегливих навчань 22 жовтня 1774 року Вольта отримує призначення понадштатного інтенданта-регента королівської школи в місті Комо. Це вже певне суспільне становище, хоча посада без платні, робота важка, умов для занять наукою майже ніяких. Але 29-річний Вольта повний ідей і ентузіазму, і вже через рік йому вдається добитися крупного успіху: він винаходить електрофор - "вічний електроносець", по сучасному електростатичний конденсатор. Ідея цього приладу може здатися тепер дуже простою: якщо до зарядженого тіла наблизити заземлений провідник, а потім прибрати частину провідника заземлення, то на наближеному провіднику до зарядженого тіла залишиться індукований заряд, який можна, наприклад, передати для зберігання лейденській банці. Повторюючи цю операцію безліч разів, можна "добути" як завгодно великий електростатичний заряд. Звістка про електрофор принесла його винахідникові заслужену славу. Це відбилося і на його положенні в школі: до ідей молодого енергійного регента, що прагнув покращувати і викладання, і наукову роботу, стали прислухатися. 1 листопада 1775 Вольта був призначений штатним професором (вчителем) школи. Спостережливість і винахідливість Вольта незабаром виявилися ще раз. Плаваючи по озеру на човні, він встановив, що газ, що піднімається з дна від жердини, чудово горить. Незабаром Вольта вже демонстрував не тільки газові пальники, але і пістолети, в яких замість пороху вибухав газ, що підпалюється електричною іскрою. Чудово, що тоді ж він першим висунув ідею про лінію сигнальної електропередачі на відстань по проводах Павія-Мілан. Розуміючи нагальну необхідність наукового спілкування, Вольта добився поїздки до Швейцарії, де йому вдалося відвідати Вольтера (Вольтер Марі Франсуа Аруе (1694-1778)— французький письменник і філософ). Ще одним важливим знаком визнання заслуг Вольта було його призначення в листопаді 1778 професором експериментальної фізики університету в Павії. Приємною новиною було також збільшення зарплати.
Вольта визнаний учений. Його електрофором користуються в багатьох лабораторіях. Швидко розноситься і звістка про винайдений ним електрометр з конденсатором - чутливий прилад. У 1782 році Вольта на стажуванні в Паризькій академії наук, і незабаром він обирається її членом-кореспондентом. Знайомства з ним шукають в Австрії, в Пруссії і навіть в далекій Росії. У 1785 році його обирають членом-кореспондентом академії наук і літератури у Падуї (місто в Італії, у районі Венето), а незабаром (на 1785-1786 навчальний рік) - ректором університету в Павії. З 1791 року Вольта - член Лондонського Королівського товариства. Але не ці успіхи і почесті стали головними в житті Вольта в цей період, а дискусія між ним і Луїджі Гальвані (1737-1798). У 1791 році в Болоньї вийшов у світ твір професора анатомії Луїджі Гальвані „Трактат про силу електрики при м’язових рухах”, в якому автор повідав про дивовижні результати 11-річних експериментальних досліджень. Все почалося з того, писав Гальвані, що, препаровану жабу "... я поклав її на стіл, де стояла електрична машина. Коли один з моїх слухачів злегка торкнувся нерва кінцем ножа, лапка здригнулася як би від сильної конвульсії. Інший з присутніх зауважив, що це траплялося тільки в той час, коли з кондуктора машини злітала іскра". Згодом було відмічено, що скорочення лапок спостерігається під час гроз і навіть просто при наближенні грозової хмари. Вражений цими явищами, Гальвані прийшов до висновку про існування особливого роду "тваринної електрики", подібного тому, що вже було відомо у електричних риб, наприклад, у скатів. Не всім дослідам Гальвані міг дати пояснення. Так, залишалося незрозумілим, чому лапки препарованих жаб по-різному скорочувалися залежно від того, з якого металу з'єднували їх хребти з нервами на лапці (найбільший ефект виходив, якщо їх з’єднували з шматочків різних металів, наприклад мідь та цинк). Інтерес це викликало тим більший, що електрика взагалі тоді "увійшла в моду" і навіть почала визнаватися цілющою. Природно, що Вольта, зацікавившись дослідами Гальвані, перевірив їх, але прийшов до принципово нових висновків. Вольта зрозумів, що ні про яку "тваринну електрику" говорити не доводиться, і що лапки жаб (як і багато інших тварин) виступали лише в ролі чутливих електрометрів. Він довів на досвіді, що електризація відбувається при зіткненні різних речовин, у тому числі, і металів. Звичайно, в часи Вольта ще майже нічого не було відомо про будову речовин, зокрема, металів. Це сьогодні фізики знають, що є така величина - робота виходу, тобто та енергія, яку необхідно надати електрону, щоб вирвати його з речовини. Для цинку, наприклад, ця робота виходу менша, ніж для міді, і тому при зіткненні цинкової і мідної пластинок деякій кількості електронів "енергетично вигідно" переходити з цинку в мідь, ось чому перша заряджається позитивно, а друга негативно. Вольта всього цього знати не міг, але проникливість і вміння розуміти мову природи дозволили йому майже на два століття випередити свій час і навіть вказати, як потрібно розташувати метали в ряд, побудований таким чином, щоб найбільший ефект відповідав металам, віддаленим один від одного. Це було величезною заслугою Вольта, але навіть вона не була головною. Помітивши, що прошарок з вологої тканини (особливо якщо просочити її розчином солі, або кислоти) може підсилити електризацію пари різних металів, Вольта прийшов до свого найважливішого винаходу. Зрозумівши, що з пар металів, розділених такими прошарками, можна складати ефективні ланцюжки, він поклав початок новій ері не тільки у фізиці, але і в техніці. Після довгого періоду, коли були тільки електростатичні джерела зарядів і струмів, з'явилося принципово нове джерело; його називають тепер гальванічним, хоча термін "вольтів стовп" історично більш виправданий. Нове джерело відкривало небачені раніше можливості створення струмів різних типів (наприклад, "вольтова дуга", що довгий час була одним з найяскравіших освітлювальних приладів). До цього не можна не додати, що в наші дні і відкриття Гальвані наново знайшли виняткову значимість: зародилася наука, яку можна назвати електрофізіологією, і вона показує, яку найважливішу роль в живих організмах грають струми і електромагнітні поля. Наприкінці червня 1800 року Бонапарт Наполеон І відкриває університет в Павії, де Вольта призначається професором експериментальної фізики, в грудні він вводиться в комісію Інституту Франції з вивчення гальванізму, а в грудні (знову-таки, за пропозицією Бонапарта) йому присуджується золота медаль і премія першого консула. У 1802 Вольта обирається в академію Болоньї, через рік - членом-кореспондентом Інституту Франції і удостоюється запрошення в Петербурзьку академію наук (обраний в 1819 році). Папа призначає йому пенсію, у Франції його нагороджують орденом Почесного Легіону. У 1809 році Вольта стає сенатором Італійського королівства, а наступного року йому присвоюється титул графа. Створення "вольтового стовпа" завершилася епоха електростатики і було покладено початок епохи електротехніки. Іменем Вольта названа одиниця різниці потенціалів і напруги (Вольт). Гальвані, незважаючи на ряд видатних фізичних відкриттів, не був визнаний як фізик. Фізиком визнаний Вольта, що повторив досліди Гальвані, який дав їм інше тлумачення. Справжня причина суперечки двох великих натуралістів - у відмінності наукових підходів фізики і фізіології. Їх протистояння можна назвати переломною точкою в науковій історії Європи, яка на довгі роки визначила скептицизм вчених-фізиків по відношенню до живого як об'єкта свого професійного дослідження. Вольта прожив довге і щасливе життя. На жаль, майже всі його особисті речі, прилади і 11 велетенських папок його праць були знищені під час пожежі. Але Вольта вічний у вольті - одиниці електричної напруги (В).

автор: Володимир Циганенко