Франкенштейн. Запретные знания эпохи готического романа

Правда о животном электричестве

Вскоре Гальвани вступил в затяжной спор с Алессандро Вольтой (1745–1827), преподавателем соседнего университета Павии и ведущим авторитетом в учении об электричестве. Вольта, описывавший себя как человека с «талантом к электричеству», создал свой первый громоотвод в 27 лет, а позднее изобрел perpetual electrophosphorus – электростатический генератор, обеспечив себе должность на кафедре экспериментальной физики в Павии в возрасте всего 33 лет.

Несмотря на первоначальные сомнения по поводу открытий Гальвани, Вольта собственноручно повторил его эксперименты и в итоге поменял свое отношение, по его собственным словам, «с неверия на фанатизм». «Это открытие демонстрирует животное электричество, – восторгался он, – и позволяет отнести его к категории доказанных истин». Однако дальнейшие испытания показали, что мышцы могут начать сокращаться только при прикосновении биметаллических пластин к нервам, вообще без прикосновения к самим мышцам, и это, как казалось, подрывало аналогию Гальвани с лейденской банкой. Вольта начал подозревать, что более уместна была бы другая аналогия: между нейромышечным соединением и электроскопом – примитивным устройством для обнаружения электрического заряда. Вольта предположил, что мышца лягушки реагировала на внешний электрический потенциал, а не на электричество, находившееся, как утверждал Гальвани, в самой мышечной ткани.

Так как же именно возникал электрический заряд? Вольта обнаружил, что при использовании пластин из одного металла результатов не было: необходимы были именно биметаллические. Ученый предположил, что за электричество отвечает контактная разность потенциалов – явление, при котором электрический ток возникает при контакте между двумя металлами, открытое немецким математиком Иоанном Георгом Зульцером в 1752 году (см. страницу 46).

Критика Вольтой результатов исследований Гальвани разделила научное сообщество на «анималистов» – тех, кто поддерживал утверждение Гальвани о том, что электричество, вызывающее сокращения мышц, имеет биологическую природу, – и «металлистов» – тех, кто поддерживал Вольту. Опровержение убеждений «анималистов» и стремление создать полностью небиологическую модель производства электрического заряда привело Вольту к созданию источника тока, изобретения, которое впоследствии стало главной составляющей технологического наследия «Франкенштейна» (см. страницу 45).

Гальвани за работой в своей мрачной и довольно отвратительной лаборатории. Что же является источником электрической энергии – металлическая дуга или сама мышечная ткань?

На самом деле и «металлисты», и «анималисты» были правы. Вольта верно определил контактную разность потенциалов в биметаллической дуге как источник электричества в эксперименте Гальвани, но правильность взглядов Гальвани на животное электричество была доказана позднее. Мышечные сокращения действительно стимулируются электрическим зарядом, проходящим по нервам, а живые ткани способны генерировать электричество.

Влияние гальванизма

Несмотря на споры и сомнения вокруг гипотез Гальвани, его работа стала очень известной и получила широкий резонанс. Наукой была доказана прямая связь между электричеством и жизненной энергией, что, очевидно, даже говорило о возможности оживления омертвевших тканей. Можно сказать, что попытки применить гальванизм к трупам людей были в каком-то смысле неизбежными, а их результаты оказались поразительными и несколько пугающими (см. страницу 53). Исследования Гальвани и его лаборатория также производили шокирующее впечатление и внушали первобытный страх: в окружении расчлененных трупов, жутких нагромождений мышц и нервных волокон, орудуя странными инструментами, испускающими искры и треск, ученый посягал на раскрытие тайн жизни и смерти.

Мэри Уолстонкрафт Шелли была, несомненно, знакома с открытиями Гальвани и возможностями их применения. Позднее она вспоминала, как рассуждала в беседе с Байроном и Перси Шелли: «Наверняка тела можно будет реанимировать – гальванизм служит доказательством этому». Ключевой отрывок «Франкенштейна», в котором главный герой оживляет свое творение, эхом повторяет эксперименты Гальвани: «…я собрал все необходимое, чтобы зажечь жизнь в бесчувственном создании, лежавшем у моих ног… существо начало… судорожно подергиваться». Исследования Гальвани, по всей вероятности, стали источником вдохновения для Мэри при описании опытов Франкенштейна, и есть все основания полагать, что личность самого ученого Мэри использовала в качестве прототипа главного героя своего романа. Также с уверенностью можно сказать, что практически все последующие попытки осуществить мечту Франкенштейна в реальной жизни – создать человеческое существо или как минимум его подобие – основывались на революционном открытии Гальвани и на таком явлении, как нейромышечное электричество.

Ключ к тайнам природы: языки зомби, вольтов столб и император, испытывающий электролиз

Даже с изобретением электростатического генератора и лейденской банки (см. страницу 37) электричество оставалось чем-то вроде джокера в колоде – непредсказуемым и неконтролируемым явлением. Только с изобретением того, что сегодня мы называем батареей, наука об электричестве смогла сделать огромный шаг вперед: появился источник постоянного, контролируемого, доступного по первому требованию электрического тока. Это был, по словам Дэви, «ключ… к тайнам природы». История того, как появилось это изобретение, начинается с мрачной картины: вырванный язык, неестественно извивающийся под воздействием мистической энергии.

Вкус железа

Спор с Гальвани по поводу источника электричества, вызывающего «гальваническую реакцию» (см. страницу 43), побудил Вольту детально исследовать явление, известное как контактная разность потенциалов. Немецкий математик Иоанн Георг Зульцер впервые открыл это состояние в 1752 году. Ученый обнаружил, что если соединить кусок свинца и кусок серебра и положить их на язык, то можно почувствовать характерный вкус, который он описал как похожий на «железный купорос» (сульфат железа). Очевидно, что при этом происходила какая-то химическая реакция, и Вольта решил сам повторить этот эксперимент.

Он начал с собственного языка: покрыл кончик оловянной фольгой, а затем поместил серебряную монету у корня. Когда Вольта протолкнул монету вперед, чтобы она соприкоснулась с фольгой, он ощутил хорошо различимый очень кислый вкус. При этом, однако, не было никаких признаков мышечных спазмов, поэтому Вольта пошел дальше в своем жутковатом эксперименте.

Отрезав язык недавно заколотой овцы под самый корень, Вольта обмотал его оловянной фольгой со стороны среза. Приложив серебряную ложку, ученый заметил, что язык дрогнул, а кончик, внезапно ожив, начал пугающе двигаться. Сначала он приподнялся и сложился, а затем начал дергаться из стороны в сторону.

Эти эксперименты доказали Вольте, что при контакте между двумя металлами на самом деле создавался электрический разряд, и, что имело огромное значение, ученый почувствовал, что кислый вкус, вызываемый контактной разностью потенциалов, ощущался в течение всего времени, пока металлы оставались у него на языке. Предыдущие методы генерации электрического тока, такие как электростатические устройства, могли производить только кратковременные, нерегулярные разряды.

Разобравшись с принципом, Вольта попытался узнать, какие комбинации металлов давали наибольший эффект. При присоединении пластин к ушам и лбу, у него получалось производить звуки и яркие вспышки. Используя электрометр – прибор для измерения электрического потенциала, Вольта обнаружил, что может расположить комбинации металлов в порядке возрастания их потенциалов относительно друг друга, при этом наиболее эффективными оказались медь/серебро и цинк. (Это связано с тем, что медь и серебро сильно притягивают электроны, а цинк отталкивает их). И, что особенно важно, Вольта пришел к выводу, что присутствие некоторых жидкостей, таких как, например, слюна на языке, способствовало переходу электронов между двумя металлами. Подобные жидкости известны под названием электролиты; они содержат заряженные частицы – ионы, которые постоянно двигаются и транспортируют электрический заряд.

«Коронное» достижение вольты

Споры между «анималистами» и «металлистами» были в разгаре. Сторонники Гальвани провели больше экспериментов, подтверждавших правильность их доводов. В 1799 году Вольта ответил на это, создав полностью искусственную модель для демонстрации контактной разности потенциалов, в которой отсутствовали какие-либо органические компоненты. Вместо языка, который обеспечивал влажность, необходимую для того, чтобы ток перетекал между двумя металлами, ученый использовал суконные или картонные диски, смоченные соленой водой. Эти диски он поместил между серебряной (в более поздних версиях использовалась медь) и цинковой пластинами. Одно такое устройство, или элемент, генерировало довольно слабый заряд, но суммарное напряжение, производимое несколькими подобными элементами, могло быть вполне ощутимым. Соответственно, Вольта построил столб из таких пластин, удерживаемый на месте вертикально установленными стеклянными стержнями, – это был первый вольтов столб.

Использование предыдущих способов получения электричества позволяло производить прерывистые разряды, которые, как правило, характеризовались высоким напряжением, но маленькой силой тока, вольтов столб же производил постоянный ток с низким электрическим потенциалом, но большой силой тока. Вольта описал электрический потенциал как «электрическое напряжение», но позднее оно будет измеряться в единицах, названных в честь него вольтами, и иногда называться «вольтаж». Это можно сравнить с водой, текущей по трубе: напряжение, или потенциал, аналогично давлению воды, в то время как сила тока (измеряемая в амперах) аналогична расходу (объему, перетекающему за определенное время).

Картонные диски в столбе со временем высыхали, поэтому Вольта построил еще и альтернативную конструкцию, которую назвал couronne de tasses («корона из чашек»). В этой конструкции чашки с солевым раствором устанавливались по кругу и соединялись между собой пластинами из цинка и серебра попеременно. Соединение таких устройств, или, другими словами, батарея, могло производить мощный электрический заряд – достаточно мощный, чтобы запустить неизведанные химические реакции.

Новый электрический орган

В состоящем из двух частей письме, написанном в марте 1800 года на адрес Лондонского королевского общества – одного из старейших научных обществ в мире, – Вольта представил устройство, которое описал как «искусственный электрический орган». Это был его аргумент в споре с «анималистами» Гальвани: Вольта предположил, что аналогичным «генерирующим электрический заряд прибором, который имеется у рыб», объясняется биоэлектричество ската, которое, настаивал он, является «простым физическим – а не физиологическим – явлением». «Но даже в этом случае, – заключил ученый, – неуместно говорить о животном электричестве в том смысле, что оно производится или приводится в движение каким-то физиологическим, органическим действием…»

Получается, Вольта заявил, что у животных, способных испускать электрические разряды, внутри имеются своего рода неорганические варианты батареи или вольтового столба. Однако это ложное предположение, так как электрический орган ската состоит из клеток, которые генерируют электрический потенциал, закачивая ионы сквозь мембраны, а это вполне себе «физиологическое явление». Тем не менее существует близкое сходство в структуре натурального электрического органа и искусственного, о котором говорил Вольта: оба они состоят из множества дископодобных электрических клеток (элементов), образующих единую цепь, и общий электрический заряд этой цепи многократно увеличивается благодаря каждому звену. В этом смысле Гальвани и «анималисты», с их электрофизиологической моделью, несомненно, были более точны в своих заключениях, и именно их точка зрения, скорее всего, в большей степени повлияла на концепцию созданной пером Шелли силы, оживившей монстра Франкенштейна. Однако критика, исходившая от Вольты, оказалась созвучной возникшим в то время новым идеям ученых-материалистов. Согласно этим идеям, природные тела рассматривались как наделенные внутренней активностью, движением, хотя само это движение трактовалось как механическое. Становилось все легче представить, что не существует абсолютного разграничения между органическим и неорганическим, одушевленным и неодушевленным, мертвой материей и живой тканью…

ВОЛЬТА И НАПОЛЕОН

Вольтов столб принес своему изобретателю богатство и славу. В 1801 году Вольта поехал в Париж, чтобы представить свое изобретение самому Наполеону, пригласив его поучаствовать в эксперименте. Император произвел электрический разряд, расплавил медную проволоку при помощи тока и даже осуществил электролиз воды.

С научной точки зрения, влияние изобретения вольтова столба на дебаты между «анималистами» и «металлистами» имело второстепенное значение. Гораздо важнее было то, что эта технология открывала абсолютно новую область знаний – электрохимию. Еще до того, как вторая часть письма Вольты достигла Королевского общества, британские ученые Энтони Карлайл и Уильям Николсон сконструировали собственный столб и использовали его для «разложения» воды: если пропустить электрический ток сквозь воду, она при контакте с электродами распадается на две составные части – водород и кислород. Для химии того времени важной задачей было определить элементы – вещества, которые невозможно разложить на составляющие части, в отличие от сложных веществ. Разложение с помощью электрического тока, то есть электролиз, обещало радикально ускорить решение этой задачи. И конечно, Мэри Шелли получила представление о мощи новой электрической технологии и ощутила энтузиазм и азарт, охвативший ученых по совершении этого важного открытия, – благодаря встречам с Уильямом Николсоном, посещавшим дом ее отца в Лондоне, и благодаря исследованиями и лекциям Гемфри Дэви.

Бескрайняя перспектива

К 1800 году амбиции Гемфри Дэви вышли за пределы Пневматического института в Бристоле, где он занимался исследованиями медицинских эфиров (см. страницу 26). Едва услышав о вольтовом столбе, Дэви немедленно уловил суть и потенциал этого изобретения. Он проанализировал принцип действия столба и заключил, что столб генерирует ток путем окисления цинка. Этот вывод помог ученому выиграть выборы в Королевское общество и ознаменовал его переход на более высокую ступень лондонского научного сообщества. В 1801 году Королевский институт – орган, созданный для распространения знаний и содействия применению науки и техники в повседневной жизни, – нанял Дэви. Именно здесь ученый начал вести знаменитые лекции, пользовавшиеся большой популярностью; среди слушателей была и Мэри Уолстонкрафт Годвин.

Влиятельный французский химик Антуан Лавуазье (1743–1794) предсказал, что вещества, известные как сода и поташ, окажутся оксидами еще неизвестных науке металлов, если только удастся разложить их на составляющие. Дэви намеревался открыть эти новые металлы и считал, что вольтов столб поможет ему в этом. В скором времени стараниями Дэви Королевский институт смог собрать средства для строительства сверхмощного столба, состоящего аж из 250 дисков. В 1807 году ученый использовал его для электролиза расплавов соды и поташа и впервые получил натрий и калий в чистом виде. В известном докладе кузена Дэви, Эдмунда, чувствуется тот дух романтизма, что придавал Гемфри такое очарование и делал его столь харизматичной личностью: «Когда он увидел, как крошечные частицы калия прорываются сквозь корку поташа и воспламеняются, входя в атмосферу, то не мог сдержать свою радость – он буквально скакал по комнате в восторженном экстазе».

Годом позже, на лекции в Королевском институте Дэви восторгался действием, произведенным столбом. Он говорил об открывшейся «бескрайней перспективе инновации в науке, целой неисследованной стране» и считал, что этот многообещающий эксперимент «совершенно точно прольет свет на философское видение человечества и, возможно, предоставит в его распоряжение новые силы». И пророчества эти сбылись благодаря самому Дэви, закрепившему в общественном мнении статус электричества как чудодейственной технологии, сулящей божественную силу тому, кто сможет овладеть ее тайнами. Несмотря на то, что Шелли, по сути, нигде в романе не указывает, что Франкенштейн использовал именно электрический аппарат, идеи, с таким энтузиазмом выдвигаемые Дэви, наверняка оказали влияние на сознание писательницы, ну а впоследствии электрические технологии стали важнейшим элементом более поздних адаптаций истории о Франкенштейне.