Жар-птица у нас на службе

Сказочный царь Берендей, узнав о существовании Жар-птицы, захотел иметь эту диковинку у себя дома. Пользоваться живым светом для собственных нужд повелось еще с древних времен.

В тропических лесах Бразилии растут грибы, у которых светится нижняя сторона шляпки. Местные жители давно используют их вместо карманных фонариков. Хоть свет и не очень яркий, но достаточный, чтобы ночью не спотыкаться на лесных тропинках.

Морских светящихся рачков использовали во время войны в японской армии. Каждый офицер носил коробочку с этими рачками. Сухие рачки не светятся, но стоит смочить их водой, и фонарь готов. Где бы ни находились солдаты: на бесшумно всплывшей в ночной тишине подводной лодке, в густых дебрях тропических джунглей или на бескрайних степных равнинах, всегда может возникнуть необходимость зажечь свет, чтобы рассмотреть карту или написать донесение. Но делать этого нельзя. Ночью свет электрического фонарика или даже зажженной спички виден издалека, а слабый свет фонарика из морских рачков нельзя различить уже за несколько десятков шагов. Это очень удобно, нисколько не нарушает маскировки.

Можно использовать светящиеся организмы и для освещения домов. Для этого придумали специальные бактериальные лампы. Устройство ламп незамысловато: стеклянная колба с морской водой, а в ней взвесь микроорганизмов.

Свет одной бактерии ничтожен. Чтобы лампа давала свет, равный одной свече, в колбе должно находиться не менее 500 000 000 000 000 микроорганизмов. Но они малы, поэтому можно создавать довольно яркие лампы. Такими лампами в 1935 году во время международного конгресса был освещен большой зал Парижского океанографического института.

Будут ли люди в век атомной энергии и строительства гигантских электростанций использовать светящиеся организмы? Вероятно, будут. В последние годы началось интенсивное освоение морских глубин. На морском дне построены первые дома, в которых люди могут подолгу жить и работать. Очень заманчиво использовать на подводных дорогах естественное освещение – свет морских организмов. Некоторые ученые поддерживают эту идею.

Еще интереснее освоить в искусственных условиях превращение химической энергии непосредственно в световую. Лампы, работающие на этом принципе, должны быть очень экономичными, гораздо более выгодными, чем наши лампы накаливания. Ведь вся энергия, затрачиваемая при биолюминесценции, полностью переходит в свет, тогда как у ламп накаливания в свет превращается только 12 процентов затрачиваемой энергии. Кроме того, что тоже отнюдь не маловажно, для них не нужно тянуть издалека электрический кабель. Воплощение этой идеи вполне реально. Век бурного развития химии принесет нам, вероятно, и еще более удивительные открытия.

Живое электричество

Немного истории

В век гигантских электростанций на планете, покрытой густой паутиной линий высоковольтных передач, как-то совсем забыли, что электричество вошло в нашу жизнь благодаря животным. С электрическими явлениями древние египтяне были знакомы еще четыре с половиной тысячи лет назад. Об этом свидетельствует надгробный памятник в Соккаре, на котором изображен электрический сом, живущий в верховьях Нила.

В Европе с электричеством познакомились благодаря наблюдениям Фалеса Милетского еще за 600 лет до нашей эры. Он обнаружил, что кусочек янтаря, если его потереть, приобретает способность притягивать, а затем и отталкивать разные мелкие предметы.

Больше двух тысячелетий этот факт не привлекал особого внимания, пока Уильяму Джильберту не пришло в голову потереть кусочки стекла, сургуча, серы и других веществ. Обо всем, что произошло, Джильберт откровенно написал в 1600 году в своей книге «О магните, магнитных телах и великом магните земли». Кстати, это он придумал слово «электричество», от греческого «электрон», что значит «янтарь».

Книга Джильберта несколько оживила интерес к этим явлениям, однако изучение электричества проводилось разрозненными одиночками и на первых порах никаких выгод человечеству не сулило.

Неизвестно, когда бы за электричество взялись всерьез, если бы синьоре Гальвани, жене болонского профессора анатомии, не приходилось самой ходить в мясную лавку за куском говядины на обед. Впрочем, не только говядины: итальянский народ всегда отличался широтой взглядов и не брезговал такими деликатесами, как лягушачьи окорочка.

Рассказывают, что именно лягушачьи лапки, развешанные гроздьями на медных крючках, прикрепленных к железным перекладинам, поразили воображение синьоры Гальвани. К ее великому удивлению и ужасу, отрезанная лапка лягушки, касаясь железа, вздрагивала, точно живая. Утверждают, будто синьора так надоела мужу, рассказывая о напугавшем ее явлении, объясняя его близостью мясника с нечистой силой, что профессор решил сам пойти в лавку и выяснить, что там происходит.

Луиджи Гальвани знал о проведенных лет за тридцать до того наблюдениях, показавших, что мышцы человеческого трупа сокращаются, когда они получают разряд лейденской банки. Естественно, что Гальвани объяснил подергивания лягушачьих лапок в лавке мясника влиянием разрядов атмосферного электричества. Чтобы успокоить жену, ученый решил провести наблюдения за лягушками у себя дома. Опыт, поставленный в одну из грозовых ночей, блестяще удался: лапки мертвой лягушки, подвешенной на медном крючке к решетке балкона, время от времени дергались как живые.

Ни гроза, ни нечистая сила к сокращению мышц никакого отношения, конечно, не имели. Видимо, ветер раскачивал тушку, а когда она касалась чугунной балюстрады, замыкалась цепь между железом и медью, и электрический ток, возникающий в цепи разнородных металлов, как и полагается в таких случаях, вызывал сокращение мышц. Понять это сумел лишь Александр Вольта, что ничуть не умаляет заслуг Гальвани.

Его увлекли опыты с электричеством, и он занимался ими до конца своей жизни, уже в 1791 году опубликовав результаты первых наблюдений. Благодаря этим публикациям, а также, вероятно, и в силу общительного характера синьоры Гальвани, сенсационные слухи о возможности с помощью электричества «возвращения жизни» мертвому животному быстро распространились по всей Италии и далеко за ее пределы, захватив воображение мыслящего человечества и дав пищу для самой смелой фантазии.

Дальнейшие исследования окончательно убедили Гальвани в самой тесной связи жизни и электричества, в зависимости всех жизненных проявлений организма от «электрической силы». Это и помешало ему поверить в правоту предположений Вольты. Приводя в соприкосновение мертвых лягушек с медными и железными предметами, Гальвани убедился, что электричество берется не из атмосферы. Но где же оно тогда возникает: между медью и железом, как предполагал Вольта, или в самой лягушке? Гальвани было трудно поверить, что так тесно связанное с жизнью явление могло бы само по себе возникать в неодушевленных предметах.

Ученые в то время знали только два источника электричества: трение и электрических рыб – скатов. Однако в металлах даже при трении электричества не обнаруживалось, и у Гальвани не появилось и тени сомнения. Позже он сумел доказать, что электричество действительно может возникать в организме.

Форма опыта была проста. Нерв одной лягушачьей лапки отрезался и сгибался в дугу. Нерв второй лапки отделялся вместе с мышцей и накладывался на первый так, чтобы касаться его в двух местах: у места перерезки и где-нибудь в неповрежденной части. В момент соприкосновения нервов мышца сокращалась. Существование «животного электричества» было доказано.

В десятках лабораторий эти опыты повторили. Ими занимались биологи, физики, математики, врачи. Из удобного объекта для биологических опытов лягушка в руках физиков очень скоро превратилась в удобный источник тока и в наичувствительнейший измерительный прибор. Не удивительно, что, получив такой универсальный прибор, имея постоянно дело с «живым электричеством», физики привыкли именно его считать истинным, а возникновение электродвижущей силы между разнородными металлами воспринимали скорее как явление парадоксальное. Недаром Вольта, создав гальваническую батарею, назвал ее искусственным электрическим органом.

Дальнейший рост знаний об электричестве также вызывался не потребностями техники. Об этом свидетельствует хотя бы такой факт. Еще в 1838 году академик Б.С. Якоби удивлял гуляющую петербургскую публику, совершая прогулки по Неве на моторной лодке, которую приводил в движение с помощью сконструированного им электромотора мощностью в одну лошадиную силу. (Напомним, что мощность первой паровой машины тоже не превышала одной лошадиной силы.) Понадобилось более 20 лет, чтобы первый электромотор попробовали использовать на промышленном предприятии.

С этого момента развитие электротехники отодвинуло на задний план более чем скромные успехи электрофизиологии. Впрочем, и эта отрасль знаний тоже понемножку развивалась. Около ста лет назад было доказано, что электрические явления возникают не только в периферических нервных проводниках, но и генерируются самим мозгом. В то время еще не было условий для изучения таких слабых электрических процессов, хотя ученых это не останавливало. Крупнейший русский физиолог Н.Е. Введенский использовал в своих исследованиях телефон, что позволяло ему слушать информацию, передающуюся по периферическим нервам. Только в тридцатых годах нашего столетия была создана необходимая аппаратура, и лавина электрофизиологических исследований стала расти как снежный ком.