动物身上的电。科学发现的历史和本质

动物身上的电。科学发现的历史和本质

最重要的科学发现

到十八世纪下半叶，对电现象的研究已经为得出电在生物学中的重要作用提供了材料。 John Walsh 和 Larochelle 的实验证明了黄貂鱼撞击的电性质，解剖学家 Gunther 对这种动物的电器官进行了准确的描述。沃尔什和冈瑟的研究发表于 1773 年。

因此，到 1786 年伽伐尼的实验开始时，对心理和生理现象进行物理解释的尝试并不缺乏。兽电学说的出现奠定了充分的基础。

伽伐尼 (1737-1798) 的一生都在意大利的博洛尼亚市度过。他的生活并不丰富。奇怪的是，他从大学毕业时获得了神学学位，在通过论文答辩后才对医学产生了兴趣。这发生在他与岳父，著名医生和医学教授卡洛·加莱亚齐（Carlo Galeazzi）交往的影响下。

尽管获得了学位，Galvani 还是突然改变了自己的职业，再次从博洛尼亚大学毕业，但已经在医学系工作。伽伐尼的大师作品致力于人类骨骼的结构。在她成功的辩护之后，伽伐尼开始教授医学。 1785 年，加莱亚齐去世后，伽伐尼接任解剖和妇科系主任。

在大学工作期间，加尔瓦尼同时从事生理学研究：他拥有有趣的作品，他证明了鸟耳朵的结构实际上与人类耳朵的结构没有区别。

正如经常发生的那样，这一发现是偶然发生的。伽伐尼在他的论文中写道：“我切开并解剖了一只青蛙……而且，意义完全不同，我把它放在了一个装有电机的桌子上……我的一个助手，用一根尖头手术刀，不小心很容易碰到这只青蛙的股内神经……另一个注意到，当机器导体上的火花移开时，这成功了。对一个新现象感到惊讶，他立即引起了我的注意，虽然我是计划完全不同的事情，并全神贯注于我的想法。”

正如后面正确指出的那样伏打从物理的角度来看，在放电过程中，一只被解剖的青蛙的爪子受到惊吓这一事实本身并没有什么新鲜事。 1779年马贡分析了电感应现象，即所谓的回程现象。然而，伽伐尼不是以物理学家的身份，而是以生理学家的身份接近这个事实。这位科学家对死药在电的影响下表现出重要收缩的能力很感兴趣。

他以最大的耐心和技巧研究了这种能力，研究了它在准备过程中的定位、兴奋性条件、各种形式的电的作用，特别是大气电的作用。伽伐尼的经典实验使他成为电生理学之父，在我们这个时代，电生理学的重要性不容小觑。

与此同时，伽伐尼有了一个了不起的发现。在晴朗的天气里，他徒劳地等待肌肉收缩，“厌倦了……徒劳的等待……开始将插入脊髓的铜钩按到铁格栅上”……“虽然我，”他进一步写道，“经常观察到收缩，但没有一个与大气和电流状态的变化相对应......当我将动物转移到一个封闭的房间时，将它放在铁板上并开始按下穿过的钩子脊髓到它，同样的收缩，同样的动作出现了。

因此，伽伐尼在进行了一系列实验后得出结论，即存在一种新的来源和一种新型的电力。他是通过编译导电体和金属的闭合电路以及青蛙制剂的实验得出这个结论的。

下面的实验被证明是特别有效和有效的：“如果你用一只脚抓住一只垂悬的青蛙，让穿过脊髓的钩子碰到一些银板，另一只脚可以自由地接触同一块银板，然后，一旦脚接触到所述板，肌肉立即开始......收缩，同时脚起身并上升，然后再次落在板上，同时再次与后者接触出于同样的原因，它会上升，然后继续交替上升和下降，以致这只脚，看着它相当钦佩和喜悦，似乎开始与某种电动钟摆竞争。

在这种相当复杂的形式中，发现了一种新的电源，在导电闭合电路中产生了长期放电。出于客观原因，生理学家伽伐尼甚至不允许认为这种现象的原因在于不同金属的接触。这位科学家提出，肌肉是一种莱顿瓶电池，由大脑的动作不断激发，通过神经传递。

动物电学理论为实用电子医学提供了基础，伽伐尼的发现引起了轰动。博洛尼亚解剖学家的追随者之一是沃尔特。

亚历山德罗·沃尔特 (Alessandro Volta, 1745–1827) 出生于意大利的科莫。从 18 岁起，亚历山德罗就与诺尔就物理问题进行通信。一年后，他写了一首关于现代物理和化学发现的拉丁诗。 1764年的第一部作品是莱顿瓶，1771年的下一部作品是“激发电的方法的实证研究和改进机器的设计”。 1774 年，沃尔特在他的家乡成为一名物理教师。 1777年他发明了电泳仪，然后发明了电容器和带有电容器的电泳仪。但这还不是全部。在他的“账户”上发明了电动手枪、氢灯和辐射计。

1777 年，沃尔特被任命为帕维亚的物理学教授。八十年代他发明了火焰探测器。由于柱子的发明，他获得了拿破仑的奖励，并被选为研究所成员。

在 XNUMX 年代初发表的第一篇文章中，沃尔塔赞同伽伐尼的观点。但是很快就会概述未来与该理论的偏离，并且该效应的物理方面脱颖而出。首先，Volta 以适当的方式确定，“一只被解剖的青蛙可以说是一种动物静电计，比任何其他最灵敏的静电计都灵敏得多。”

然后科学家确定不同金属接触的重要性。 “这种金属上的差异当然是必要的；如果两个板都是由相同的金属制成的，那么它们就会不同，至少在它们的应用方式上……”（即，在接触表面的状态下） . 伏特进一步表明，电流是由于不同金属的接触而产生的，不仅可以产生肌肉收缩，还可以产生其他神经刺激。最后，Volta 确定了效果的极性：在某些地方更换盘子会导致味道从酸味变为碱性。鉴于这些事实，沃尔特的肌肉莱顿罐理论似乎站不住脚。

未来，Volta 终于打破了动物电的理论。它给出了效果的物理解释。在给卡瓦洛的一封信中，沃尔特写道：“……我发现了一个新的、非常了不起的定律，它实际上并不适用于动物电，而是适用于普通电，因为电流的这种转变，不是瞬间，就像放电一样，但只要两个板之间保持连通，就会持续不断地发生，无论这个板是叠加在活的还是死的动物物质上，还是叠加在其他非金属上，但很好足够的导体，例如水或浸泡在其中的身体。更早前，在 10 年 1794 月 XNUMX 日，沃尔特在给同一个卡瓦洛的一封信中直接以一个问题开头：“你对所谓的动物电有何看法？至于我，我一直坚信所有行动都会产生最初是由于金属与某种湿体或水本身接触。

神经的生理刺激是电流通过的结果，并且这些刺激越强烈，所用的两种金属在我们放在这里的那一排中彼此相距越远；锌、锡箔、普通锡板、铅、铁、黄铜及各种优质青铜、铜、铂、金、银、汞、石墨。这一系列著名的伏打电压和他发现的电压定律构成了整个效应的核心。根据沃尔特的说法，动物器官“是纯粹被动的、简单的、非常敏感的静电计，不是它们是主动的，而是金属，也就是说，电流的初始脉冲是从后者的接触中产生的，在一句话，这种金属不是简单的导体或电流发射器，而是真正的电力引擎……”在这篇文章的一个注释中，沃尔特再次强调，他在三年多前就提出了接触电压的想法并且已经在 1793 年，他给出了他的金属系列。

因此，根据伏特的说法，这种效应的本质在于导体的特性“在不同等级和等级的几个这样的导体相遇并相互接触的地方引起并启动一种电流体”。

“因此，事实证明，如果它们中的三个或更多，而且不同，一起形成一个导电电路，例如，如果在两种金属之间——银和铁、铅和黄铜、银和锌等——引入一种或更多的导体，恰好来自被称为湿导体类的那一类，因为它们是液体团块或含有一些水分（动物体及其所有新鲜多汁的部分都包含在其中），如果，我说，导体第二类在中间并与第一类两种不同金属的两个导体接触，结果是一个恒定的电流在一个方向或另一个方向出现，这取决于对它的影响是哪一侧由于这种接触而变得更强大。

伏打如此清晰明确地制定了直流电出现的条件：各种导体的闭合电路的存在，并且至少有一个必须是第二类导体并与第一类的各种导体接触。作为回应，电镀专家引用了实验，在这些实验中，肌肉运动被均匀导体的电弧激发，甚至像 Valli 的实验一样，在没有金属导体的情况下通过各种制剂的接触来激发肌肉运动。 Volta 指出，这些实验中也存在不均匀性。一个导电电弧的末端是不同的，几乎不可能做到完全一致，当不同的第二类导体接触时也会出现接触差异。

“……非金属导体、液体导体或含有某种程度的水分，我们称之为二等导体，它们单独结合时，将是活化剂，如金属，或一等指挥与二等导游相结合……”

将来，为了消除对物质的纯物理本质而非生理本质的怀疑，Volta 排除了在此之前作为当前指标的动物制剂。他开发了一种用他的电容静电计测量接触电位差的技术。沃尔特在 1795 年给格伦和 1798 年给阿尔迪尼的信中报告了这些经典实验。

20 年 1800 月 XNUMX 日，沃尔特写了一封著名的信给班克斯，描述了他的电线杆，这是一项彻底改变了电力科学的发明。

附言库德里亚夫采夫在他的书中写道：“所发现效应的性质非常复杂，在当时的物理、化学科学和生理学水平上，不可能揭示现象的全貌。在关于现象性质的争论中，双方基本上都是对的。伽伐尼成为电生理学的奠基人，而伏特则成为电学说的奠基人。在相互矛盾的实验和观察的迷宫中，伏特找到了正确的道路，找到了电压的实验物理定律，给出了正确的电流电路的描述。关于接触电势差的原因和性质，仍然存在很大的争议，但对其存在的怀疑已经不复存在，而在伏打柱中，科学获得了强大的研究工具，它它毫不犹豫地使用。

作者：萨明 D.K.

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MS-25 的售价为 000 美元，配备了佳能独有的 SPAD 图像传感器，即单光子雪崩二极管阵列。该公司于 500 年推出了第一批 SPAD 传感器原型，随后开始大规模生产。该传感器的每个像素都能够高速响应单光子，不仅提供对弱光的高灵敏度，而且还具有高速拍摄的能力，接近光束的冻结状态。

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