Франкенштейн. Запретные знания эпохи готического романа

Глава 2
Электрические флюиды и животные духи. Гальванизм, вольтовы столбы, электрохимия и начало новой эры

Самым мощным открытием науки конца XVIII века стал волшебный, почти сверхъестественный мир электричества. Это было время ошеломляющих экспериментов – таких как, например, попытки оживить тела казненных – и опытов в домашних условиях, будораживших воображение молодых мечтателей вроде Мэри и Перси Шелли, наводя их на волнующие размышления о возможностях этой новой природной силы.

Опасно! Высокое напряжение! Электрический огонь и электростатические генераторы

История электротехники – области знаний, которая, должно быть, более всех других волновала воображение Мэри Шелли, когда она задумывала своего монстра, – началась в античные времена, практически с того же, с чего молодая писательница начала свое знакомство с ней: с биоэлектричества (электричества в живых организмах).

Исчадие ада в рыбьем обличие

Среди самых ранних письменных упоминаний электричества любого рода следует отметить древнеегипетское иероглифическое изображение существа, называемого «сом», в котором описывается, как оно «выпускает войско». Это считается отсылкой к зубатке, или кошачьему сому, – рыбе, способной испускать электрический заряд напряжением более 450 вольт, после удара которым рыбак либо выпускал ее обратно в воду, либо и вовсе погибал от электрического тока, произведенного попавшей к нему в сети рыбой.

Само слово «электричество» происходит от древнегреческого слова, означающего «янтарь» (застывшая смола сосны), который, как известно, приобретает странные свойства, если его потереть куском ткани или кожи. Подготовленный таким образом янтарь может притягивать мелкие предметы и, если смотреть на него в темноте, производить вспышки света. Древние и средневековые писатели, в том числе Плиний Старший и Джамбаттиста делла Порта, описывали подобное явление, но системных исследований не проводилось до тех пор, пока английский физик и натурфилософ Уильям Гильберт (1544–1603) не опубликовал свою замечательную книгу De Magnete («О магнитах») в 1600 году. Гильберт позаимствовал у древних предшественников термин «электрика» для описания силы притяжения, возникающей при натирании некоторых предметов. После этого английский натурфилософ Томас Браун стал использовать термин «электричество».

Серный шар

Главным инструментом в экспериментах Гильберта была террелла – шарик из магнитной руды. Возможно, именно Гильберт вдохновил немецкого изобретателя Отто фон Герике, прославившегося открытием вакуума (см. страницу 16), на изобретение в 1660 году серного шара – первого электростатического генератора. Он представлял собой большой шар из серы, уложенный на деревянную подставку и вращавшийся вокруг центрального стержня. Если шар терли руками при вращении, он приобретал заряд статического электричества, который можно было использовать в экспериментах.

Чтобы изготовить сам серный шар, расплавленную серу выливали в полую стеклянную сферу, которую раздавливали после охлаждения серы. Однако в какой-то момент было обнаружено, что и сама стеклянная сфера практически столь же эффективно удерживает заряд.

Фон Герике и его устройство с серным шаром – один из первых электростатических генераторов.

Следующий шаг был сделан Эванджелистой Торричелли, который изобрел ртутный барометр: длинную трубку с одним открытым концом, наполненную ртутью, переворачивали в чаше с ртутью для создания вакуума в верхней части трубки. Если трубку трясли, а затем смотрели на нее в темноте, на вакуумном конце наблюдалось свечение.

В 1709 году это открытие вдохновило английского натурфилософа Фрэнсиса Хоксби на создание вращающегося стеклянного шара, из которого был откачан весь воздух. Если на шар нажимали при вращении, он начинал светиться настолько ярко, что при его свете можно было читать. Это, наверное, был первый случай в истории, когда человек мог читать при искусственном источнике света, не использующем горение, и устройство Хоксби – это своего рода прообраз современных плазменных шаров. Возможно, оно также было первым из череды удивительных и эффектных изобретений в области электричества, которые впоследствии будут ассоциироваться со сценами создания существ, напоминавшими действие романа о Франкенштейне.

Электрический поцелуй

Электростатические генераторы становились все доступнее, и вследствие этого электричество приобретало все большую известность как занятная диковинка. Популярным салонным развлечением, например, стал «электрический поцелуй» – демонстрация того, как электрический заряд может проходить от одного человека к другому при контакте. Появилась возможность генерировать все больший заряд, но вместе с тем возник вопрос: можно ли его сохранить?

В 1745 году немецкий клирик и ученый Эвальд Юрген фон Клейст решил, что естественным местом хранения электричества, которое воспринималось главным образом как жидкость, является бутылка. Он обнаружил, что если сосуд или бутылку наполнить водой или ртутью и установить на металлическую основу, в нем действительно можно хранить заряд, которого будет достаточно, чтобы сбить человека с ног! Почти идентичное устройство было изобретено в то же самое время нидерландским физиком Питером ван Мушенбруком в Лейденском университете и стало известно как лейденская банка. Демонстрируя возможности устройства, ван Мушенбрук нанес настолько сильный удар током студенту по имени Андреас Кюнеус, что несчастный заявил, что не будет снова участвовать в подобном эксперименте даже ради короны Франции. Лейденские банки действительно могут быть опасными; банка объемом всего лишь ½ литра (1/2 галлона) способна нанести смертельный удар.

«Электрический поцелуй», популярное и несколько рискованное применение электростатической технологии. Устройство приводилось в движение при помощи рукояти и испускало разряд, проходящий сквозь даму через губы.

Франклин и его змей

Все более крупные и мощные искры, производимые подобными устройствами, наводили на мысль о параллели с молнией. И вот в одном из известнейших в мире эксперименте, изрядно обросшем легендами, американский ученый-энциклопедист Бенджамин Франклин (1706–1790) попытался доказать, что эти искры и молния – одно и то же. Франклин уже высказывал предположение, что молнии являются разновидностью «электрического огня», и предложил улавливать их с помощью длинного металлического стержня, установленного на земле вдоль стены высокого здания до самого верха. В то время он жил в Филадельфии, где подобных зданий не было, поэтому он заявил в письме, что придумал более простой способ, описав эксперимент по запуску в грозовое облако воздушного змея, привязанного к металлическому пруту. Прут, заявлял Франклин, привлекал удар молнии и сохранял полученный заряд, который можно было сгрузить в лейденскую банку и даже ощутить на себе в виде пощипывания. Ввиду невероятной опасности эксперимента имеются большие сомнения относительно того, производил ли его Франклин на самом деле. Существует теория, что он выдумал его из мести британскому ученому, обвинявшемуся в краже его идей.

ФРАНКЛИН И ГОД БЕЗ ЛЕТА

Бенджамин Франклин установил громоотвод на своем доме и использовал его для научных наблюдений. Он даже снабдил его рядом колокольчиков, которые звенели, когда молнию удавалось успешно отвести. Другие здания в городе также были оборудованы громоотводами. В 1816-м – в год, когда не было лета, что поспособствовало появлению на свет «Франкенштейна», – жители Филадельфии разработали фантастическую теорию заговора, сильно напоминающую современную обеспокоенность экспериментами Программы исследования радиочастотных воздействий на ионосферу (НААRР) на Аляске. В поисках объяснений нехарактерных для лета погодных явлений – в том числе снегопадов в июле – они обвиняли громоотводы Франклина в воздействии на погоду и в том, что они каким-то образом поменяли времена года местами.

К тому времени, когда Франклин, предположительно, запустил змея в грозу, его первоначальное предложение об устройстве проволочного громоотвода, описанное в 1750 году в письме в Европу, побудило европейских ученых сделать новые попытки в этой области, увенчавшиеся успехом. 10 мая 1752 года французский естествоиспытатель Тома-Франсуа Далибар использовал металлический стержень для улавливания электричества из молнии, таким образом подтверждая заявление Франклина, что молния – это форма электричества.

УДАР В ГОЛОВУ

Опасный эксперимент Франклина по улавливанию молнии бутылкой прошел успешно как минимум единожды, но именно он повлек за собой первую зарегистрированную жертву опытов с высоким напряжением. В 1783 году Георг Вильгельм Рихман, российский физик из балтийских немцев, погиб в Санкт-Петербурге, пытаясь зарядить лейденские банки от удара молнии. Скорее всего, это был первый официально зарегистрированный случай, когда шаровая молния сошла по проволоке от громоотвода и поразила испытателя. Она попала Рихману в голову, сожгла его легкие и один башмак и снесла с петель дверь лаборатории.

Гравюра с изображением доктора Рихмана после смертельного удара шаровой молнии в результате его неудачной попытки воссоздать эксперимент Франклина с воздушным змеем.

Франклин много писал об электричестве и придумал несколько важных терминов, в их числе: батарея, проводник, заряд – как положительный, так и отрицательный, обозначение электрически заряженных состояний «+» и «−», а также конденсатор (название накопительных емкостей, таких как лейденская банка). Но наибольшую известность он приобрел своим «добыванием молнии с небес», как охарактеризовал его нашумевший эксперимент британский ученый Джозеф Пристли в своем знаменитом докладе 1767 года. Пристли был другом отца Мэри Шелли, Уильяма Годвина, и она наверняка читала о его известном эксперименте. В романе прямо не упоминается роль электричества в процессе создания монстра, если не считать сцены, известной по киноверсии, где удар молнии оживляет его, однако можно с уверенностью утверждать о роли образа воздушного змея Франклина в фантазиях Мэри.

Искра сознания: гальванизм и секрет жизни

Что приводит в движение конечности? Что за энергия заставляет биться сердце? Что за материя передает волю разума рукам или ногам? Действует ли в организме какая-то жизненная сила, или даже дух, и можно ли этот дух выделить, чтобы изучить… а может быть, даже воспроизвести? Подобные вопросы волновали натурфилософов с древних времен вплоть до эпохи Просвещения, а XVIII век принес новые открытия, опровергнувшие прежние убеждения, и прогресс в электротехнике позволил задуматься о новых уникальных возможностях: создании и контролировании жизненной силы в живом существе.

Нейромышечная деятельность

Механизм запуска мышечных сокращений и управления ими – то, что сегодня мы называем нейромышечной деятельностью, – Гален, выдающийся исследователь в области физиологии, приписывал действию субстрата, который он называл «животным духом». Учение Галена оставалось актуальным в течение Средневековья, а в XVII веке его теорию доработал французский философ Рене Декарт (1596–1650). Он предложил гидравлическую теорию нейромышечной деятельности, в которой нервам отводилась роль проводников субстанций «животных духов» между мозгом и мышцами. В своем Traité de L’Homme («Трактате о человеке») он писал:

«…можно сравнить нервы описываемого мною механизма с трубками, мышцы и сухожилия – с разными другими устройствами и пружинами, которые приводят в движение этот механизм, животный дух – с водой, заставляющей их двигаться. При этом сердце является источником этой воды, а поры мозга – водопроводом».

Некоторые исследователи – современники Декарта соглашались с ним. Например, английский анатом XVII века Томас Уиллис полагал, что роль мозга состоит в том, чтобы служить для «превращения жизненных духов… в важнейших животных духов». Но в 1664 году эксперимент, проведенный нидерландским ученым Яном Сваммердамом, опроверг одно из основных утверждений Декарта. Поместив мышцу лягушки в стеклянный сосуд, из которого торчала тонкая трубка, он налил туда немного воды. Так Сваммердам смог проверить, менялся ли общий объем мышцы при сокращении. При стимуляции мышцы серебряной проволокой, присоединенной к медной петле, вода не двигалась, а значит, объем мышцы не менялся, что шло в разрез с гидравлической теорией Декарта.

Особый интерес в эксперименте Сваммердама – хотя суть его была в другом – представляло использование биметаллического инструмента для стимуляции мышцы. Возможно, это был первый пример наружной электрической стимуляции нейромышечной деятельности, впрочем, также возможно, что Сваммердам механически стимулировал мышцу. В любом случае это стало предпосылкой для последующих выдающихся исследований.

Несмотря на отказ от гидравлической теории Декарта, у ученых оставалась альтернативная теория. Изобретение электростатического генератора означало, что электрический заряд можно создавать по желанию, а разработка лейденской банки, устройства, способного сохранять заряд и выпускать его по требованию (см. страницу 37), предлагало исследователям новый мощный инструмент для исследования замечательных возможностей электричества.

Шокирующие открытия

Случаи возникновения биоэлектричества способствовали установлению прочной связи между электричеством и той таинственной энергией, что запускала и поддерживала нейромышечную деятельность. Сила удара, производимого лейденскими банками, была сопоставима с силой разряда, испускаемого электрическим угрем или скатом. Электричество воспринималось как разновидность бесплотной субстанции, жидкости, и это согласовывалось с убеждением, что нейромышечная деятельность возникает благодаря неким «животным духам», или «нервным флюидам». Альбрехт фон Галлер, преподаватель анатомии и медицины Гёттингенского университета в Германии, полагал, что сущность «нервных флюидов» может быть объяснена «электрической материей», присутствующей в «животных духах».

Для изучения этой предположительной связи Луиджи Гальвани (1737–1798), преподаватель анатомии Болонского университета, использовал лягушачьи лапки в качестве объекта исследования в программе испытаний, начатой в 1781 году. Он отсекал верхние половины туловища лягушек, оставляя задние конечности с остатками спинного мозга, и наблюдал за их реакцией при подвешивании к электростатическим генераторам и лейденским банкам с помощью различных приспособлений из проводов, подсоединенных к нервным окончаниям. И лишь когда его ассистентка (возможно, это была его жена Лючия) случайно прикоснулась к нерву лягушки скальпелем в тот момент, когда рядом проходил электрический разряд, Гальвани удалось наконец получить заметный результат: «Казалось, все мышцы лапки сокращались снова и снова, словно в них возникали мощные судороги». Гальвани пришел к выводу, что «электрическая атмосфера» (то, что сегодня называется электрическим полем), производимая разрядом, стимулировала движение электрического флюида в нервах лягушки.

Ну надо же!

В дальнейших испытаниях Гальвани экспериментировал с лягушачьими лапками, подвешенными к железной ограде в его саду. Опираясь на эксперименты Бенджамина Франклина, доказавшего, что молния является формой электричества, Гальвани захотел увидеть, повлияют ли на лягушачьи лапки удары молнии или другие электрические атмосферные явления. Он добился некоторых положительных результатов, но гораздо больше его впечатлило открытие, что лапки иногда дергались в отсутствие грозы и даже облаков: «Ну надо же! Лягушки иногда совершенно хаотично дергаются по несколько раз подряд».

Это навело Гальвани на мысль, что мышцы сами являлись источником оживляющих электрических флюидов. В частности, он установил, что сокращения могут быть вызваны прикосновением к лапкам биметаллической дуги – подобно тому, как действует лейденская банка. То есть мышцы в некотором роде являются этакой батареей лейденской банки, непрерывно возбуждаемой действием мозга, которое передается по нервам. Для Гальвани это стало весомым доказательством того факта, что мышца и нервные волокна функционируют как своеобразная биологическая лейденская банка: нервы проводят некий электрический флюид к наружной поверхности мышцы, так же как и проводник переносит заряд к наружной поверхности лейденской банки. Благодаря этому внутренняя поверхность приобретает противоположный заряд, и эта противоположность вызывает мышечные сокращения.