Пинбол-эффект. От византийских мозаик до транзисторов и другие путешествия во времени - читать онлайн книгу. Автор: Джеймс Берк cтр.№ 45

Через некоторое время поисками таинственной силы, сокращающей мышцы, занялся профессор анатомии Болонского университета Луиджи Гальвани. На дворе стоял 1780 год, и многие ученые полагали, что эта сила кроется не в кровяном давлении, а в неких невидимых поступающих из мозга флюидах, которые раздражают волокна и вызывают их сокращение. Если так, то, возможно, это недавно открытое чудо — электричество? Ведь электрический удар вызывает искры в глазах, кровотечение из носа, конвульсии и судорожные ужимки. Гальвани не верил в теорию о «флюидах, бегущих по нервам», так как даже если нерв перерезан, электричество все равно проходило через соседние участки. Однако у недавно обнаруженных электрических скатов электрический удар вызывали лишь некоторые участки тела. Таким образом, таинственная сила, какой бы она ни была, могла где-то концентрироваться, а следовательно, могла быть и направлена, например в мышцы.

Гальвани начал с опытов на лягушках жаркими грозовыми днями, какие не редкость в Болонье. Он брал лягушачьи лапки вместе с позвоночником, обнажал основные нервы, а затем подвергал воздействию электрического тока . Лапки дергались при разряде электрической машины или при ударе молнии, но только в том случае, если он дотрагивался до нерва животного скальпелем. Как объяснить это явление, Гальвани не знал.

Дни проходили за днями, грозы стали реже, и Гальвани уже почти наскучило это занятие, когда он случайно провел медным крюком, на котором висели лапки, по железной стойке, державшей всю конструкцию. Лапки дернулись. Он повторил опыт — результат был тот же. В 1791 году Гальвани выпустил обширную, но довольно путаную работу, написанную на латыни, в которой утверждал, что нашел источник силы, которая сокращает мышцы — электричество самих животных. Но чем объяснялся этот феномен и откуда бралось это электричество?

В полном соответствии с законами нашей паутины ответ на этот вопрос знал другой фанат электричества из Италии — Алессандро Вольта . Лягушка действительно была источником электрического тока, но только потому, что играла роль электролита. Взаимодействие соленой клеточной жидкости лягушки с двумя металлами — с медью и железом — послужило причиной возникновения электрического тока. Вольта повторил опыт другими средствами. Он налил в несколько чашек соленый раствор и соединил их попеременно цинковыми и медными проводами. В конце этой цепочки провода давали электрический ток. Затем он сделал более компактный вариант прибора — набор медных и цинковых дисков, которые были проложены размоченными в соленом растворе листами картона. Провода, подключенные к самому верхнему и самому нижнему из дисков в этой стопке (она получила название «Вольтов столб»), при соединении давали искру. Это была первая в мире электрическая батарея.

Пройдет еще полвека, прежде чем ученые поймут, что на самом деле происходило в соленом растворе — его молекулы забирали электроны у одного металла (анода) и переносили в другой металл (катод). Именно таким образом в растворе и возникал электрический ток. Беда только в том, что одна из металлических пластин в результате растворялась. В 1889 году немецкие ученые Монд и Лангер придумали, как избежать растворения металла и сделать долговечную работающую батарею. По иронии судьбы появление динамо-машины Теслы заглушило интерес к этой идее.

В наши дни благодаря технологии сжижения газов батарея вновь заняла подобающее ей место. Вместо дисков и проводов в раствор погружаются пористые электроды, на которые из емкостей со сжиженным газом подаются водород и кислород. Первый электрод абсорбирует атомы водорода, и они реагируют с раствором, образуя воду. При этом высвобождаются электроны, они поступают на электрод, и получается электрический ток. Вода и ток поступают во вторую часть батареи, на электроде которой абсорбированы атомы кислорода. В результате взаимодействия второго электрода с кислородом и водой образуются гидроксильные ионы, которые затем возвращаются к водородному электроду, замыкая таким образом цикл. На выходе эта система дает электрический ток и воду. Это последнее из трех изобретений, появившихся благодаря открытию вакуума, и называется оно топливный элемент.

Вместе с двумя другими — гироскопом и керамической плиткой — топливный элемент способствовал появлению четвертого изобретения. Для работы этой системы критически важно соблюдение нескольких условий. Во-первых, это автономное бесперебойное обеспечение водой и электричеством, во-вторых, точная ориентация в пространстве вне зависимости от магнитных или гравитационных полей, и наконец в-третьих — способность выдерживать температуру 1662 градуса Цельсия. За выполнение первой задачи отвечают топливные элементы. Система инерциальной навигации, оборудованная гироскопом, обеспечивает точность пилотирования на орбите и безошибочное приземление с одной единственной попытки. Керамическая броня из тридцати четырех тысяч плиток уберегает экипаж от огненного вихря при входе в плотные слои атмосферы. Нетрудно догадаться, что четвертое технологическое чудо — космический челнок шаттл.

Готовясь к своей непростой миссии, астронавты проходят невероятное количество тренировок, испытаний и тестов. Главное качество, которым должен обладать космический путешественник, — психологическая выносливость, то есть способность сохранить самообладание и не впасть в истерику в условиях тяжелейшего физического и эмоционального напряжения. Забавно, но наука о психике человека началась именно с истерии…

Наше следующее путешествие будет посвящено поискам причин, по которым люди чувствуют, что они плохо себя чувствуют. В один прекрасный день человек понимает, что ему нужен отдых, берет в руки атлас и начинает размышлять, куда бы деться — от самого себя подальше. Самое смешное, что атлас у него есть именно потому, что он такой не первый.

Все началось с Фрейда. Мы понимаем, что мы подавлены благодаря тому, что сто с лишним лет назад Фрейд открыл нам глаза на то, как мы думаем о том, как мы думаем о том, как мы думаем. С 1876 по 1882 год он перебивался скудным жалованьем невролога в Институте психологии в Вене и препарировал речных раков (их большие нейроны относительно легко изучать). Институтом заведовал Эрнст Брюкке, лидер «биофизического» направления, приверженцы которого считали, что поведение живых организмов обусловлено исключительно физическими и химическими процессами. Движение возникло в начале XIX века и являлось реакцией на романтическую натурфилософию, долгое время определявшую образ мыслей немецких ученых и дававшую весьма туманное представление о связи человека с природой. Биохимики же, напротив, считали, что все душевные недуги — не что иное, как просто болезнь головного мозга.

После того как Фрейд женился — и задумался, а сможет ли он содержать свою весьма требовательную супругу на скромные доходы невролога-теоретика, — он переключился на медицинскую практику и стал заниматься человеческими тревогами. Он был принят в штат отделения нервных болезней Главной больницы Вены, где познакомился в Йозефом Брейером, светилом австрийской медицины. Тот как раз успешно завершил лечение гипнозом пациентки под псевдонимом Анна О., в жизни носившей имя Берты Паппенгейм. Это была очень умная девушка двадцати одного года от роду, отличавшаяся до поры до времени прекрасным здоровьем. Неожиданно у нее начались приступы лунатизма, внезапное ухудшение зрения и косоглазие, стали возникать параличи, судороги и конвульсии.