Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Электрический глаз величиной во все тело

Доктор физико-математических наук В. ОЛЬШАНСКИЙ.

У человека тело одно, как одиночка.
Душе осточертела сплошная оболочка
С ушами и глазами величиной в пятак
И кожей - шрам на шраме, надетой на костяк.
… И снится мне другая Душа, в другой одежде…

Арсений Тарковский. Эвридика

Далеко не все науки имеют явного основоположника. Даже когда новизна открытия очевидна, кто-нибудь, часто сам первооткрыватель, находит какие-нибудь намеки на то, что и идея не слишком оригинальна, и доказательства не окончательны и вообще все это давно было опубликовано. Не зря физики, утверждая, что любое открытие может быть проиллюстрировано на примере открытия Колумбом Америки, поясняют, что, во-первых, при жизни он не дождался ни особого почета, ни существенного вознаграждения, а во-вторых, с тех пор найдены неопровержимые доказательства, что Колумб был не первым европейцем, достигшим Америки.

Судьба основоположника электроэкологии Ганса Вернера Лиссманна вполне соответствует этой не слишком веселой шутке. Вряд ли сегодня кто-нибудь из жителей города Николаева близ Одессы назовет его фамилию или сможет показать дом, где он родился 30 апреля 1909 года. Да и в науке этот человек, превративший гипотезу о наличии шестого чувства в научный факт, не был отмечен престижными премиями, не имел плеяды учеников, которые с радостью включали бы его в соавторы экспериментальных проверок щедро генерируемых им идей, и не возглавлял оргкомитеты международных конференций, посвященных электрорецепции.

Другие полководцы, бросившие свои коллективы на штурм указанных им вершин, вооруженные полным арсеналом современных средств научных исследований, охотно рассуждали по поводу перспектив этого направления. А он как бы отошел в сторону и практически перестал публиковать свои работы, оставаясь легендарным героем-одиночкой для узкого круга специалистов, едва ли не наизусть выучивших его блестящие статьи 1950-1960-х годов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЫБЫ: НАЧНЕМ С САМОГО НАЧАЛА

Кто и когда первым доказал, что электрические рыбы действительно электрические, хорошо известно. В июне 1772 года член Королевского общества и английского парламента сэр Джон Уолш приехал во Францию с лейденской банкой и дал местным рыбакам возможность ощутить прелесть ее физиологического воздействия, спрашивая при этом, схоже ли оно с воздействием нарковых скатов. Ответы были единодушно утвердительными. Воздействие ската передавалось через замкнутую цепь людей и прекращалось при малейших разрывах цепи или при включении в нее изоляторов.

Но с точки зрения науки конца XVIII века результаты физиологических экспериментов были недостаточны для окончательной констатации электрической природы воздействия скатов. Мало ли что передается через металлы и воду и не передается через воздух и фарфор. Были, например, гипотезы холодового удара и быстрого механического удара, к сторонникам которых принадлежал авторитетный Реомюр. Физиологическое воздействие не искра, не характерный для электричества треск, не раздвижение соломинок электрометров и не поворот коромысла с бузинными шариками в крутильных весах. Ни при свободном плавании ската, ни при его разрядах ничего подобного не наблюдалось. И неудивительно: все предшествующие физические эксперименты показывали, что внутри проводника электрических полей нет. Морская вода - проводник, рыба - тоже. Откуда там электричество?

Парадокс состоит в том, что электрическое поле вызывается зарядами, а зарядов в воде быть не должно. В противном случае они должны были бы почти мгновенно экранироваться с характерным временем релаксации t, составляющим для морской воды величину 0,2 наносекунды. Фактически речь шла о том, действуют ли электрические силы в морской воде.

За помощью в решении этого сложнейшего вопроса Джон Уолш обращается к самому легендарному физику Великой Британии - сэру Генри Кавендишу, человеку незадолго до этого экспериментально проверившему закон, который позже был назван именем Кулона. Кавендиш изготовил дипольную модель, имитирующую ската. Модель должна была продемонстрировать, что в проводящей среде электрические явления возможны.

Эксперимент показал, что при погружении в воду напряжение на модели падает, но не до нуля. Используя батарею из 49 лейденских банок, соединенных в семь параллельных столбов, удалось вызвать физиологический эффект от модели не только в воздухе, но и в морской воде. Кавендиш предположил, что электрические органы представляют собой батарею из большого числа маленьких слабозаряженных лейденских банок. Описывая пути протекания токов в проводящей среде, он предложил идею силовых линий и первым изобразил электрическое поле ската.

Для убедительного доказательства электрической природы воздействия рыб требовалось получить "чистое электричество" - искру во время разряда рыбы. В пресной воде сопротивление среды выше и соответственно ослабление напряжения меньше. Чтобы получить искру, надо сделать искровой промежуток совсем маленьким, наблюдение проводить в темноте и эксперименти ровать с пресноводным угрем, а не с морским скатом. Более того, для успеха эксперимента угря вытаскивали из воды на воздух, чтобы напряжение его разряда не было ослаблено водой. Фактически Кавендишу пришлось открыть закон Ома задолго до Ома. Историки науки утверждают, что эти исследования Уолша и Кавендиша сыграли большую роль в становлении общей теории электричества и породили электродинамику проводящих сред.

Во время своих исследований Джон Уолш обнаружил способность скатов не только генерировать электрические разряды, но и реагировать на замыкание проводника, соединяющего два расположенных в воде металла. Это сообщение было замечено другими исследователями, в том числе А. Вольтой, но оставалось без последствий для науки в течение почти двух веков - до открытия электрорецепции Гансом Вернером Лиссманном.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Об основах наук»