Алессандро Вольта

Вольта Алессандро (1745-1827), итальянский физик и физиолог, один из основоположников учения об электричестве. Создал первый химический источник тока (1800, вольтов столб). Открыл контактную разность потенциалов.

Первые годы жизни

Алессандро Вольта был четвертым ребенком в семье падре Филиппо Вольты и его тайной супруги Маддалены, дочери графа Джузеппе Инзаге. Маленького Сандрино родители сдали на руки кормилице, жившей в деревне Брунате и «забыли» о нем на целых тридцать месяцев. Малыш, вольно росший на лоне природы, получился бойким, здоровым, но диковатым: рассказывали, что слово «мама» он произнес только к четырем годам, а нормально заговорил лишь лет в семь. Но был веселым, добрым и чутким ребенком. Большая перемена произошла в его жизни в 1752, когда, потеряв отца, он оказался в доме дяди Александра, соборного каноника. За воспитание племянника дядя принялся всерьез: много латыни, история, арифметика, правила поведения и т.д. Плоды воспитательных усилий сказались незамедлительно и были поразительными. Юный Вольта менялся на глазах! Он восторженно воспринимал знания, становился все общительнее и остроумнее, его все больше интересовало искусство, особенно музыка. Ребенок был очень впечатлителен. Десятилетнего Вольта потрясли известия о катастрофе в Лиссабоне, и он поклялся разгадать тайну землетрясений. Энергия переполняла Алессандро, и однажды это едва не привело к роковым последствиям. Когда ему было 12 лет, мальчик пытался разгадать «тайну золотого блеска» в ключе возле Монтеверди (как оказалось потом, блестели кусочки слюды) и, упав в воду, утонул! Поблизости не оказалось никого, кто бы мог его вытащить. К счастью, один из крестьян сумел спустить воду, и ребенка откачали. «Родился вторично», — говорили о нем. Дядя, который делался ему все ближе, видя жадный интерес способного юноши к наукам, старался снабжать его книгами. По мере их выхода, в доме появлялись и изучались тома Энциклопедии. Но Алессандро охотно учился и работать руками: навещая мужа своей кормилицы, он перенимал у него пригодившееся впоследствии искусство изготовления термометров и барометров. В ноябре 1757 Алессандро отдают в класс философии коллегии ордена иезуитов в городе Комо. Но уже в 1761 дядя, поняв, что Вольту намереваются завербовать в иезуиты, забирает мальчика из коллегии. В эти годы произошли события, сыгравших в жизни Вольты заметную роль. В 1758, как и было предсказано, вновь появилась комета Галлея. Это не могло не поразить пытливого юношу, мысли которого обратились к трудам великого Ньютона. Вообще юноша все более отчетливо осознавал, что его призвание — не гуманитарная область, а естественные науки. Он увлекается идеей об объяснении электрических явлений ньютоновской теорией тяготения, даже посылает знаменитому парижскому академику Ж. А. Нолле (1700-70) свою поэму вместе с рассуждениями о различных электрических явлениях. Но одних рассуждений ему мало. Узнав о работах Бенджамина Франклина, Вольта в 1768, поразив жителей Комо, устанавливает первый в городе громоотвод, колокольчики которого звенели в грозовую погоду. То время вообще было отмечено бурным всплеском интереса общества к электрическим явлениям. Демонстрации электрических опытов, особенно после изобретения лейденской банки, проводились даже за плату. Некто Бозе высказал даже желание быть убитым электричеством, если об этом потом напишут в изданиях Парижской академии наук. Если это можно отнести к разряду курьезов, то были и действительно трагические эпизоды. В Петербурге академик Рихман погиб от удара молнии во время опыта.

Алессандро Вольта суждено было сыграть существенную роль в изучении электричества. Но это в недалеком будущем. Пока же все чаще и острее встает вопрос о выборе дальнейшего пути.

В королевской школе в Комо

После настойчивых хлопот 22 октября 1774 Вольта получает назначение сверхштатным интендантом-регентом королевской школы в городе Комо. Это уже определенное общественное положение, хотя должность без жалования, работа тяжелая, условий для занятий наукой почти никаких. Но 29-летний Вольта полон идей и энтузиазма, и уже через год ему удается добиться крупного успеха: он изобретает электрофор — «вечный электроносец». Идея этого прибора может показаться теперь очень простой: если к заряженному телу приблизить заземленный проводник, а затем убрать провод заземления, то на этом проводнике останется индуцированный заряд, который можно, например, передать лейденской банке. Повторяя эту операцию множество раз, можно «добыть» сколь угодно большой заряд. Весть об электрофоре принесла его изобретателю заслуженную славу. Это отразилось и на его положении в школе: к идеям молодого энергичного регента, старавшегося улучшать и преподавание, и научную работу, стали прислушиваться, и 1 ноября 1775 Вольта был назначен штатным профессором (учителем) школы. Наблюдательность и изобретательность Вольта вскоре проявились еще раз. Плавая по озеру на лодке, он установил, что газ, поднимающийся со дна от шеста, прекрасно горит. Вскоре Вольта уже демонстрировал не только газовые горелки, но и пистолеты, в которых вместо пороха взрывался газ, поджигаемый электрической искрой. Замечательно, что тогда же он первым выдвинул идею о линии сигнальной электропередачи на расстояние по проводам Павия — Милан.

Понимая настоятельную необходимость научного общения, Вольта добился поездки в Швейцарию, где ему удалось посетить Вольтера. Еще одним важным знаком признания заслуг Вольта явилось его назначение в ноябре 1778 профессором экспериментальной физики университета в Павии и избрание его членом Лондонского Королевского общества. Приятной новостью было также увеличение зарплаты.

Признанный ученый

Вольта идет четвертый десяток лет, он признанный ученый. Его электрофором пользуются во многих лабораториях. Быстро разносится и известие об изобретенном им электрометре с конденсатором — чувствительнейшем приборе. В 1782 г. Вольта на стажировке в Парижской академии наук, и вскоре он избирается ее членом-корреспондентом. Знакомства с ним ищут в Австрии, в Пруссии и даже в далекой России. В 1785 г. его избирают членом-корреспондентом академии наук и литературы в Падуе, а вскоре (на 1785-86 учебный год) — ректором университета в Павии, с 1791 Вольта — член Лондонского Королевского общества. Но не эти успехи и почести стали главными в жизни Вольта в этот период, а дискуссия между ним и Луиджи Гальвани.

«Животное электричество» и «Вольтов столб»

В 1791 г. в Болонье вышло в свет сочинение профессора анатомии Луиджи Гальвани, в котором автор поведал об удивительных результатах 11-летних экспериментальных исследований. Все началось с того, писал Гальвани, что, препарировав лягушку, «...я положил ее без особой цели на стол, где стояла электрическая машина. Когда один из моих слушателей слегка коснулся нерва концом ножа, лапка содрогнулась как бы от сильной конвульсии. Другой из присутствовавших заметил, что это случалось только в то время, когда из кондуктора машины извлекалась искра». Впоследствии было замечено, что сокращение лапок наблюдается во время гроз и даже просто при приближении грозового облака. Пораженный этими явлениями, Гальвани пришел к выводу о существовании особого рода «животного электричества», подобного тому, что уже было известно у электрических рыб, например, у скатов. Не всем опытам Гальвани мог дать объяснение. Так, оставалось непонятным, почему лапки препарированных лягушек по-разному сокращались в зависимости от того, дужкой из какого металла соединяли их позвоночники с нервами на лапке (наибольший эффект получался, если эта дужка была составлена из кусочков различных металлов). Но интерес все это вызывало тем больший, что электричество вообще «вошло в моду» и даже начало признаваться целебным. Естественно, что Вольта, заинтересовавшись опытами Гальвани, проверил их, но пришел к принципиально новым выводам. Вольта понял, что ни о каком «животном электричестве» говорить не приходится, и что лапки лягушек (как и многие другие ткани животных) выступали лишь в роли чувствительных электрометров. Он доказал на опыте, что электризация происходит при соприкосновении различных веществ, в том числе, и металлов. Конечно, во времена Вольта еще почти ничего не было известно о строении веществ, в частности, металлов. Это сегодня физики уже знают, что есть такая величина — работа выхода, т. е. та энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы вырвать его из вещества. Для цинка, например, эта работа выхода меньше, чем для меди, и поэтому при соприкосновении цинковой и медной пластинок некоторому количеству электронов «энергетически выгодно» переходить из цинка в медь, отчего первая заряжается положительно, а вторая отрицательно. Вольта всего этого знать не мог, но проницательность и умение понимать язык природы позволили ему почти на два столетия опередить свое время и даже указать, как нужно расположить металлы в ряд, построенный таким образом, чтобы наибольший эффект соответствовал металлам, более удаленным друг от друга. Это было огромной заслугой Вольта, но даже она не была главной. Заметив, что прослойка из влажной ткани (особенно если пропитать ее раствором соли, или кислоты) может усилить электризацию пары различных металлов, Вольта пришел к своему самому важному изобретению. Поняв, что из пар металлов, разделенных такими прослойками, можно составлять эффективные цепочки, он положил начало новой эпохе не только в физике, но и в технике. После долгого периода, когда имелись только электростатические источники зарядов и токов, появился принципиально новый источник; его называют теперь гальваническим, хотя термин «вольтов столб» исторически более оправдан. Новый источник открывал невиданные ранее возможности создания токов различных типов (к примеру, «вольтова дуга», долгое время бывшая одним из самых ярких осветительных приборов).

К этому нельзя не добавить, что в наши дни и открытия Гальвани заново обрели исключительную значимость: зародилась наука, которую можно назвать электрофизиологией, и она показывает, какую важнейшую роль в живых организмах играют токи и электромагнитные поля.

Последние годы жизни

Наступивший 19 век принес Вольта новые достижения, признание и почести. В конце июня 1800 г. Наполеон открывает университет в Павии, где Вольта назначается профессором экспериментальной физики, в декабре он вводится в комиссию Института Франции по изучению гальванизма, а в декабре (опять-таки, по предложению Бонапарта) ему присуждается золотая медаль и премия первого консула. В 1802 г. Вольта избирается в академию Болоньи, через год — членом-корреспондентом Института Франции и удостаивается приглашения в Петербургскую академию наук (избран в 1819). Папа назначает ему пенсию, во Франции его награждают орденом Почетного Легиона. В 1809 Вольта становится сенатором Итальянского королевства, а в следующем году ему присваивается титул графа. В 1812 г. Наполеон из ставки в Москве назначает его президентом коллегии выборщиков.

С 1814 г, Вольта — декан философского факультета в Павии. Австрийские власти даже предоставляют ему право исполнять обязанности декана без посещения службы и подтверждают законность выплаты ему пенсий почетного профессора и экс-сенатора.