חשמל בבעלי חיים. היסטוריה ומהות הגילוי המדעי

גילויים מדעיים חשובים ביותר
ספרייה חינם / מדריך / התגליות המדעיות החשובות ביותר

חשמל בבעלי חיים. היסטוריה ומהות הגילוי המדעי

התגליות המדעיות החשובות ביותר

במחצית השנייה של המאה השמונה עשרה, חקר התופעות החשמליות כבר סיפק חומר למסקנה לגבי תפקידו החשוב של החשמל בביולוגיה. הניסויים של ג'ון וולש ולרוצ'ל הוכיחו את הטבע החשמלי של פגיעת הטריגון, והאנטומיסט גונתר נתן תיאור מדויק של האיבר החשמלי של חיה זו. המחקר של וולש וגונתר פורסם ב-1773.

לפיכך, עד שהניסויים של גלווני החלו ב-1786, לא חסרו ניסיונות לפירוש פיזי של תופעות נפשיות ופיזיולוגיות. הקרקע להופעתה של תורת החשמל של בעלי חיים הוכנה לחלוטין.

כל חייו של גלווני (1737-1798) עברו בעיר בולוניה שבאיטליה. חייו לא היו עשירים באירועים. מעניין שהוא סיים את לימודיו באוניברסיטה עם תואר בתיאולוגיה ורק לאחר שהגן על עבודת הדוקטורט שלו התעניין ברפואה. זה קרה בהשפעת התקשורת שלו עם חותנו, הרופא והפרופסור המפורסם לרפואה קרלו גאלאצי.

למרות התואר שלו, גלוואני שינה בפתאומיות את מקצועו ושוב סיים את לימודיו באוניברסיטת בולוניה, אבל כבר במחלקה לרפואה. עבודת המאסטר של גלווני הוקדשה למבנה עצמות האדם. לאחר הגנתה המוצלחת, החלה גלווני ללמד רפואה. בשנת 1785, לאחר מותו של גאלאצי, גלוואני תפס את מקומו כראש המחלקה לאנטומיה וגינקולוגיה.

במהלך עבודתו באוניברסיטה, גלוואני עסק במקביל בפיזיולוגיה: בבעלותו עבודות מעניינות שבהן הוכיח שמבנה אוזן הציפור כמעט ואינו שונה ממבנה אנושי.

הגילוי, כפי שקורה לעתים קרובות, קרה במקרה. במסכתו כותב גלווני: "חתכתי וניתרתי צפרדע... ובמשמעות אחרת לגמרי, הנחתי אותה על שולחן שעליו הייתה ממוקמת מכונה חשמלית... אחד העוזרים שלי, עם קצה של אזמל, בטעות מאוד בקלות נגע בעצבי הירך הפנימיים של הצפרדעים הזו... אחר שם לב שזה מצליח כשמסירים ניצוץ מהמוליך של המכונה.מופתע מתופעה חדשה, הוא מיד הפנה את תשומת ליבי אליה, למרות שהייתי תכנן משהו אחר לגמרי והיה שקוע במחשבותיי".

כפי שצוין בצדק בהמשך וולטהמנקודת המבט הפיזית, לא היה שום חדש בעצם ההבהלה של כפה של צפרדע מנותחת במהלך פריקה חשמלית. תופעת האינדוקציה החשמלית, כלומר תופעת מה שנקרא שבץ החזרה, נותחה על ידי Magon ב-1779. עם זאת, גלוואני ניגש לעובדה לא כפיזיקאי, אלא כפיזיולוגי. המדען התעניין ביכולת של תרופה מתה להראות התכווצויות חיוניות בהשפעת חשמל.

הוא למד סגל זה בסבלנות ובמיומנות רבה ביותר, למד את לוקליזציה בהכנה, את תנאי ההתרגשות, את פעולתם של צורות שונות של חשמל, ובפרט של חשמל אטמוספרי. הניסויים הקלאסיים של גלוואני הפכו אותו לאבי האלקטרופיזיולוגיה, שבקושי ניתן להפריז בחשיבותה בזמננו.

במקביל, גלוואני הגיע לתגלית יוצאת דופן. בהמתנה לשווא להתכווצות שרירים במזג אוויר בהיר, הוא, "עייף... מהמתנה לשווא... החל ללחוץ את ווי הנחושת הננעצים בחוט השדרה אל שבכת הברזל"... "למרות שאני", הוא כותב עוד , "צפיתי לעתים קרובות בצירים, אבל אף אחד מהם לא התאים לשינוי במצב האטמוספירה והחשמל... כאשר העברתי את בעל החיים לחדר סגור, הנחתי אותו על צלחת ברזל והתחלתי ללחוץ על וו שעבר דרכו חוט השדרה אליו, אותם התכווצויות, אותן תנועות הופיעו.

לפיכך, גלווני, לאחר שביצע סדרה של ניסויים, מגיע למסקנה שיש מקור חדש וסוג חדש של חשמל. הוא הוביל למסקנה זו על ידי הניסויים של הרכבת מעגל סגור של גופים מוליכים ומתכות והכנת צפרדעים.

הניסוי הבא התברר כיעיל ויעיל במיוחד: "אם אתה אוחז בצפרדע תלויה באצבעותיך ברגל אחת כך שהקרס העובר בחוט השדרה נוגע בצלחת כסף כלשהי, והרגל השנייה תוכל לגעת בחופשיות באותה צלחת, ואז ברגע שזה נוגע כף הרגל בצלחת האמורה, השרירים מתחילים מיד... להתכווץ, בעוד כף הרגל קמה ועולה ואז, נופלת שוב על הצלחת, באותו הזמן באה במגע עם האחרון, שוב מאותה סיבה, עולה למעלה, וכך, ממשיך לסירוגין לעלות ולרדת, כך שרגל זו, להערצה והשמחה הניכרת של הצפייה בה, נראה שהיא מתחילה להתחרות במין מטוטלת חשמלית.

בצורה כה מסובכת, התגלה מקור חדש של חשמל, שיצר פריקה ארוכת טווח במעגל סגור מוליך. מסיבות אובייקטיביות, הפיזיולוגית גלוואני אפילו לא יכלה להרשות למחשבה שהגורם לתופעה נעוץ במגע של מתכות שונות. המדען הציע שהשריר הוא מעין סוללה של צנצנות ליידן, הנרגשות ללא הרף על ידי פעולת המוח, המועברת דרך העצבים.

תורת החשמל של בעלי חיים סיפקה בסיס לאלקטרורפואה מעשית, והתגלית של גלווני עוררה תחושה. בין חסידיו של האנטומאי של בולונז היה וולטה.

אלסנדרו וולטה (1745–1827) נולד בקומו, איטליה. מאז גיל 18, אלסנדרו מתכתב עם נול בנושאי פיזיקה. שנה לאחר מכן, הוא כותב שיר לטיני על תגליות פיזיקליות וכימיות מודרניות. העבודה הראשונה משנת 1764 מוקדשת לקנקן ליידן, העבודה הבאה משנת 1771 היא "מחקר אמפירי על שיטות החשמל המלהיבות ושיפור עיצוב המכונה". בשנת 1774 הפך וולטה למורה לפיזיקה בעיר הולדתו. בשנת 1777 הוא המציא את האלקטרופור, ולאחר מכן את הקבל ואת האלקטרופורוס עם קבל. אבל זה לא הכל. על "חשבונו" המצאת אקדח חשמלי, מנורת מימן, אודיומטר.

בשנת 1777, וולטה מונה לפרופסור לפיזיקה בפאביה. בשנות השמונים הוא ממציא את גשושית הלהבה. על המצאת העמוד קיבל פרס מנפוליאון ונבחר כחבר המכון.

במאמריו הראשונים, שפורסמו בתחילת שנות התשעים, וולטה שותף לנקודת המבט של גלווני. אבל יציאה עתידית מהתיאוריה הזו מתוארת במהרה, והרגעים הפיזיים של ההשפעה באים לידי ביטוי. ראשית, וולטה קובע כי, באופן הולם, "צפרדע מנותחת מייצגת, כביכול, אלקטרומטר של בעלי חיים, רגיש לאין ערוך מכל אלקטרומטר רגיש אחר".

ואז המדען קובע את חשיבות המגע של מתכות שונות. "הבדל כזה במתכות הוא בהחלט הכרחי; אם שתי הלוחות עשויות מאותה מתכת, נובע מכך שהן שונות, לפחות באופן היישום..." (כלומר, במצב משטח המגע) . וולטה מראה עוד שהזרם של הנוזל החשמלי נובע ממגע של מתכות שונות ויכול לייצר לא רק התכווצויות שרירים, אלא גם גירויים אחרים של העצבים. לבסוף, וולטה מבסס את הקוטביות של האפקט: שינוי הצלחות במקומות גורם לשינוי בטעם מחמוץ לבסיסי. לאור העובדות הללו, נראה שהתיאוריה של צנצנת ליידן השרירי של וולטה אינה ברת קיימא.

בעתיד, וולטה סוף סוף שובר את תורת החשמל של בעלי חיים. זה נותן פרשנות פיזית של ההשפעה. במכתב לקאוואלו כותב וולטה: "... גיליתי חוק חדש, מדהים מאוד, שאינו חל למעשה על חשמל של בעלי חיים, אלא על חשמל רגיל, מאז המעבר הזה של נוזל חשמלי, מעבר שאינו מיידית, כפי שתהיה פריקה, אך קבועה ומתמשכת כל עוד התקשורת בין שני הלוחות נשמרת, מתרחשת ללא קשר אם הצלחת הזו מונחת על חומר חי או מת, או על חומר אחר שאינו מתכתי, אך טוב. מספיק מוליכים, כגון מים או גופים ספוגים בו. ומקודם, ב-10 בפברואר 1794, במכתב לאותו קבאלו, וולטה מתחיל ישירות בשאלה: "מה אתה חושב על מה שנקרא חשמל של בעלי חיים? באשר אלי, אני כבר מזמן משוכנע שכל פעולה מתעוררת. בתחילה בגלל מגע של מתכות עם גוף רטוב כלשהו או המים עצמם.

גירויים פיזיולוגיים של העצבים הם תוצאה של זרם חולף, וגירויים אלה חזקים פי כמה, ככל ששתי המתכות בהן נעשה שימוש רחוקות זו מזו בשורה שבה אנו שמים אותן כאן; אבץ, נייר כסף, פח רגיל בצלחות, עופרת, ברזל, פליז וברונזה איכותית, נחושת, פלטינה, זהב, כסף, כספית, גרפיט. סדרת המתחים המפורסמת הזו של וולטה וחוק המתחים שהתגלה על ידו מהווים את הליבה של האפקט כולו. איברי בעלי חיים, לפי וולטה, "הם אלקטרומטרים פסיביים, פשוטים ורגישים מאוד, ולא הם פעילים, אלא מתכות, כלומר, הדחף הראשוני של הנוזל החשמלי מתרחש מהמגע של האחרון, ב- מילה, שמתכות כאלה אינן מוליכים פשוטים או משדרי זרם, אלא מנועי חשמל אמיתיים..." באחת ההערות למאמר זה, וולטה שוב מדגיש שהוא הגיע לרעיון של מתח מגע לפני יותר משלוש שנים וכבר בשנת 1793 נתן את סדרת המתכות שלו.

לפיכך, מהות האפקט טמונה, על פי וולט, בתכונתם של מוליכים "לגרום ולהניע נוזל חשמלי שבו נפגשים כמה מוליכים כאלה ממעמדות ודרגות שונות ונוגעים זה בזה".

"מכאן יוצא שאם שלושה או יותר מהם, ויותר מכך שונים, יוצרים ביחד מעגל מוליך, אם למשל בין שתי מתכות - כסף וברזל, עופרת ופליז, כסף ואבץ וכו' - הכנס אחד או יותר מוליכים, בדיוק מאותה מחלקה שנקראת מחלקת המוליכים הרטובים, מכיוון שהם מסה נוזלית או מכילים מעט לחות (כלולים בהם גופי בעלי חיים וכל חלקיהם הטריים והעסיסיים), אם, אני אומר, מוליך של המעמד השני הזה נמצא באמצע ובא במגע עם שני מוליכים מהמחלקה הראשונה של שתי מתכות שונות, אז כתוצאה מכך נוצר זרם חשמלי קבוע בכיוון זה או אחר, תלוי באיזה צד ההשפעה עליו היא חזק יותר כתוצאה ממגע כזה.

כל כך ברור וברור וולטה ניסחה את התנאים להופעתו של זרם ישר: נוכחות של מעגל סגור של מוליכים שונים, ולפחות אחד חייב להיות מוליך מהמעמד השני ולבוא במגע עם מוליכים שונים מהמעמד הראשון. בתגובה ציטטו גלווניסטים ניסויים שבהם תנועות שרירים עוררו בקשת של מוליך הומוגנית ואפילו, כמו בניסויים של ואלי, ממגע של תכשירים שונים ללא מוליך מתכת. וולטה הצביע על כך שגם בניסויים הללו יש חוסר הומוגניות. הקצוות של קשת מוליכה אחת שונים, זה כמעט בלתי אפשרי להשיג את האחידות המלאה שלהם, הבדל מגע יכול להתרחש גם כאשר מוליכים שונים מהמחלקה השנייה באים במגע.

"... מוליכים לא מתכתיים, מוליכים נוזליים או המכילים לחות במידה זו או אחרת, אלו שאנו מכנים מוליכים סוג ב', והם לבדם, בשילוב זה עם זה, יהיו מפעילים, כמו מתכות, או ממדרגה ראשונה. מנצחים בשילוב עם מדריכים סוג ב'..."

בעתיד, וולטה, כדי לבטל ספקות לא לגבי המהות הפיזיולוגית, אלא הפיזית גרידא של העניין, לא כוללת תכשירים של בעלי חיים, שעד אז שימשו כאינדיקטורים עדכניים. הוא מפתח טכניקה למדידת הפרשי פוטנציאל מגע עם האלקטרומטר הקבלים שלו. וולטה מדווח על ניסויים קלאסיים אלה במכתב לגרן ב-1795 ולאלדיני ב-1798.

ב-20 במרץ 1800, כתב וולטה את מכתבו המפורסם לבנקס ותיאר את הקוטב שלו, המצאה שחוללה מהפכה במדע החשמל.

נ.ב. קודריאבצב כותב בספרו: "טבעו של ההשפעה שהתגלתה היה מורכב מאוד, וברמה דאז של מדעי הפיזיקה והכימיה והפיזיולוגיה לא ניתן היה לחשוף את תמונת התופעה. במחלוקת על מהות התופעה, שני הצדדים צדקו בעצם. גלוואני הפך למייסד האלקטרופיזיולוגיה, ו-וולטה - מייסד תורת החשמל. במבוך של ניסויים ותצפיות סותרים, וולטה מצא את הדרך הנכונה, מצא חוק פיזיקלי ניסיוני של מתחים, נתן את הנכון תיאור של מעגל הזרם החשמלי. עדיין היו מחלוקות גדולות לפנינו על הסיבה והטבע של ההבדל בפוטנציאל המגע, אבל כבר היו ספקות לגבי קיומו לא נשארו, ובעמודה הוולטאית, המדע קיבל כלי מחקר רב עוצמה, אשר זה לא היסס להשתמש.

מחבר: סאמין ד.ק.

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף התגליות המדעיות החשובות ביותר:

▪ הַפרָעָה

▪ ביוספרה

▪ הגורם הסיבתי של שחפת

ראה מאמרים אחרים סעיף התגליות המדעיות החשובות ביותר.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

קיומו של כלל אנטרופיה להסתבכות קוונטית הוכח 09.05.2024

מכניקת הקוונטים ממשיכה להדהים אותנו עם התופעות המסתוריות והתגליות הבלתי צפויות שלה. לאחרונה הציגו ברטוס רגולה ממרכז RIKEN למחשוב קוונטי ולודוביקו לאמי מאוניברסיטת אמסטרדם תגלית חדשה הנוגעת להסתבכות קוונטית והקשר שלה לאנטרופיה. להסתבכות קוונטית יש תפקיד חשוב במדע ובטכנולוגיה של מידע קוונטי מודרני. עם זאת, מורכבות המבנה שלו הופכת את ההבנה והניהול שלו למאתגרים. התגלית של רגולוס ולמי מראה שההסתבכות הקוונטית פועלת לפי כלל אנטרופיה דומה לזה של מערכות קלאסיות. תגלית זו פותחת נקודות מבט חדשות בתחום מדע וטכנולוגיה של מידע קוונטי, ומעמיקה את הבנתנו את ההסתבכות הקוונטית והקשר שלה לתרמודינמיקה. תוצאות המחקר מצביעות על אפשרות הפיכה של טרנספורמציות של הסתבכות, מה שיכול לפשט מאוד את השימוש בהן בטכנולוגיות קוונטיות שונות. פתיחת כלל חדש ... >>

מזגן מיני Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

הקיץ הוא זמן להירגעות ולנסיעות, אבל לעתים קרובות החום יכול להפוך את הזמן הזה לייסורים בלתי נסבלים. הכירו מוצר חדש מבית סוני - מזגן המיני Reon Pocket 5, המבטיח להפוך את הקיץ לנוח יותר עבור המשתמשים בו. סוני הציגה מכשיר ייחודי - המיני-מרכך Reon Pocket 5, המספק קירור הגוף בימים חמים. בעזרתו, המשתמשים יכולים ליהנות מקרירות בכל זמן ובכל מקום פשוט על ידי לענוד אותו על צווארם. מזגן מיני זה מצויד בהתאמה אוטומטית של מצבי פעולה, כמו גם בחיישני טמפרטורה ולחות. הודות לטכנולוגיות חדשניות, Reon Pocket 5 מתאים את פעולתו בהתאם לפעילות המשתמש ולתנאי הסביבה. משתמשים יכולים להתאים בקלות את הטמפרטורה באמצעות אפליקציה ייעודית לנייד המחוברת באמצעות Bluetooth. בנוסף, זמינים לנוחות חולצות טי ומכנסיים קצרים בעיצוב מיוחד, אליהם ניתן לחבר מזגן מיני. המכשיר יכול הו ... >>

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

אמוניה מבירה ובורון 19.09.2020

עובדים באוניברסיטת וירצבורג למדו כיצד להמיר חנקן אטמוספרי לאמוניום כלורי באמצעות בירה ותרכובת המכילה בורון. לאחר מכן ניתן לבודד אמוניה בעלת משמעות תעשייתית ממלח זה.

כיום, אמוניה ומלחיה משמשים לייצור כמויות אדירות של דשנים ותרכובות סינתטיות לתעשיות אחרות. הכי נוח ליצור גז זה מחנקן הכלול באטמוספרה, מכיוון שחלק הנפח שלו באוויר הוא יותר מ-78%. כיום משתמשים לכך בתהליך הבר - שילוב ישיר של מימן וחנקן באמצעות זרז מיוחד. עם זאת, תהליך זה קשור לחימום לטמפרטורות משמעותיות וליצירת לחץ גבוה.

כימאים גרמנים מצאו דרך להפחית את עלות הפקת הגז הזה. לפני שנתיים, קבוצת מדענים זו המציאה שיטה לסינתזה של אמוניה, שבה תפקידו של זרז - חומר המאיץ תגובה כימית - מבוצע על ידי מולקולה אורגנית קלה עם אטומי בורון. אבל אז הצליחו הכימאים לבצע רק מחצית מהתגובה: חנקן שוחזר, אך עדיין לא הושגה אמוניה.

במחקר החדש, מדענים הוסיפו לראשונה בטעות מים לתערובת התגובה והתברר שהתגובה במערכת התקרבה צעד אחד לתוצר היעד. ואז החליטו המדענים לבדוק עד כמה התהליך יציב לנוכחות זיהומים. הם הוסיפו למערכת בירה Wurzburger Hofbrau מקומית במקום מים. התברר שבמדיום כזה התגובה ממשיכה לתוצר המטרה.

זה מראה שהתהליך שהמציאו החוקרים עמיד בפני פעולתן של תרכובות אחרות בתמיסה ולא יומרני מבחינת מדיום התגובה. למרות שמדענים כבר הצליחו להשיג צורות פעילות של יוני אמוניום ולבצע יותר ממחצית מהתהליך, הם עדיין לא מצאו דרך להמיר את הצורות הללו לתוצר הסופי - אמוניה.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מתג מולקולרי

▪ מצנן לייזר לאלקטרוניקה

▪ סוללות היטאצ'י זוסן עמידות

▪ מנורות כבידה פועלות ללא רשת החשמל

▪ הסמארטפונים הורסים את הנפש

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ מדור האתר טכנולוגיה דיגיטלית. בחירת מאמרים

▪ מאמר סחרוב אנדריי דמיטרייביץ'. פרשיות מפורסמות

▪ מאמר כיצד הסינתזה של משחק ומפות טופוגרפיות עזרה לאסירים אמריקאים בבתי הכלא הגרמניים? תשובה מפורטת

▪ מאמר דאון תת ימי. הובלה אישית

▪ מאמר חיישן למאוורר. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר חידוד המכשיר המתקשר לטלפונים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר