Vývoj názorů na podstatu elektřiny (23)

Vývoj názorů na podstatu elektřiny (23)

Ing. Josef Heřman, CSc.

5.2 Animální elektřina Přestože elektrizace určitých látek třením byla známa již ve starověku, teprve badatelé osmnáctého století dokázali produkci této elektřiny zmechanizovat v podobě různých konstrukcí třecí elektriky a objevili způsob jejího skladování v leidenské láhvi. Objevili i další zdroje elektřiny: dokázali, že elektřina může být produkována zahřátím určitých krystalů (pyroelektřina – viz ELEKTRO 12/2001) a že jejím zdrojem je i atmosféra v podobě blesku (ELEKTRO 3/2001). Dále došli k poznání, že výboje způsobované některými rybami, např. mořským rejnokem, vedoucí k šokům, jsou elektrické podstaty. Daleko důležitější než zmíněné zdroje však byl pátý zdroj elektřiny – elektřina galvanická nebo též kontaktní elektřina, který byl objeven koncem osmnáctého století. Plné využití tohoto jevu a jeho teoretické zpracování v průběhu devatenáctého století vedly k velkému pokroku ve vědě i v hospodářství.

Luigi Galvani Luigi Galvani (obr. 1) získal odborné vzdělání v lékařství. Studoval v Bologni, u řady známých učitelů medicíny své doby. Po získání akademické hodnosti v tomto oboru a ve filozofii v červenci 1759 rozdělil Galvani své první kroky profesionální kariéry mezi lékařství a chirurgickou praxi, anatomický výzkum a přednášky o medicíně.

Většinu svého raného vědeckého úsilí věnoval důležitým, ale neuzavřeným problémům anatomie. V průběhu sedmdesátých let se jeho výzkumný zájem posunul od široce pojímané anatomie k fyziologickým studiím, zvláště nervů a svalů. V roce 1773 analyzoval pohyby svalů žab. V roce 1774 přednesl příspěvek o vlivu opiátů na žabí nervy. Tyto výzkumy byly v souladu s jeho názorem, jenž vycházel z předcházejících studií mnoha vědců osmnáctého století, o elektrické stimulaci nervů a svalů. Je však třeba připomenout, že již z dob Guerickových bylo známo, že působením elektrických výbojů na živý organismus dochází ke křečovitému stahování svalů. Koncem roku 1780 začal Galvani pracovat na rozsáhlé a pečlivě uskutečňované sérii výzkumů, při nichž vyvolával odezvy vlastnoručně připravených žabích preparátů na statickou elektřinu.

Galvaniho žabí preparáty se skládaly z míchy, stehenních nervů a dolních, jednotlivě rozřezaných údů. Když pracoval s těmito preparáty, položenými na tabuli skla, dotkl se nejdříve vývodem z třecí elektriky přímo míchy a pozoroval křečovité kontrakce svalů dolních končetin. Byl zřejmě rozhodnut dospět k obecným zákonům vztahujícím se ke schopnosti svalů stahovat se přímo závisle na množství přivedené “elektrické látky” a nepřímo závisle na vzdálenosti nervu a svalu od přívodu elektřiny. Po mnoha různě modifikovaných pokusech byl Galvani postaven před jeden zcela nepředvídaný poznatek: žabí stehýnka se stahovala vždy, ačkoliv byl preparát úplně izolován od třecí elektriky a byl od ní i vzdálen. Jakmile se stehenních nervů dotkl uzemněným vodičem, svaly se stáhly vždy, když přeskočila jiskra z třecí elektriky, byť přímo nezasáhla žabí preparáty.

V souvislosti s tímto objevem se často zdůrazňuje jeho náhodnost a uvádí se, že Galvani na to byl upozorněn buď svou ženou a spolupracovnicí Lucií, nebo asistentem či náhodným posluchačem. Možná, že je to zajímavost oživující historický výklad, avšak věc naprosto podružná a z hlediska vývoje vědy nedůležitá. Jako v mnoha obdobných případech, kdy vědecký objev je přisuzován čisté náhodě, platí, že za vytvořením podmínek k tomu, aby tato „náhoda“ vůbec vznikla, je dlouhá a nelehká práce, úspěchy a omyly a náročné přípravné studium badatelů. U Galvaniho a jeho objevu tomu tak bylo rovněž.

V průběhu zkoumání tohoto podivného jevu odhalil v polovině osmdesátých let osmnáctého století jev ještě podivnější. Spolu se svými spolupracovníky začal využívat působení atmosférické elektřiny na žabí preparáty. Vycházel z předpokladu, že existuje analogie mezi křečemi vyvolanými vzdálenou jiskrou z třecí elektriky či leidenské láhve a výbojem elektřiny v atmosféře. Očekávané analogické jevy také skutečně nastaly. Zde je třeba poznamenat, že tento jev čekal na své vysvětlení téměř 100 let. Předběhněme čas a uveďme vysvětlení již teď: žabí preparáty totiž sloužily jako citlivý indikátor elektromagnetického vlnění provázejícího elektrický výboj, kterým je i elektrická jiskra z třecí elektriky či leidenské láhve nebo blesk.

K překvapení Galvaniho se však svaly stahovaly, přestože nedocházelo k elektrickým výbojům; když totiž Galvani připevnil žabí preparát „mosaznými háčky za jejich míchu k železnému zábradlí v zahradě svého domu“, zjistil, že stahy nastávaly u preparátů „ne pouze když se zablesklo, ale stejně často když obloha byla klidná a jasná“. Stahy se staly intenzivnějšími, když záměrně přitlačil mosazné háčky v míše k železnému zábradlí. Podobné výsledky obdržel i v místnosti při položení žabího preparátu na železnou desku a přitlačil mosazný háček proti desce. V místnosti nastaly stahy preparátů, pouze když byl použit kov, a ne sklo či pryskyřice; Galvani si všiml, že stahy byly silnější zejména při použití některých kovů.

V následné sérii pokusů experimentoval Galvani s „oblouky“ zhotovenými z drátů (obr. 2). Zkoušel oblouky z různých kovových vodičů, přičemž jeden konec se dotýkal háčku v míše a druhý svalu v žabí noze. To vyvolalo stahy svalů žabích nožek, jejichž intenzita byla závislá na druhu kovu použitého pro háček a oblouk. Stahy se neobjevily, když byl pro oblouk použit nevodič. Galvani zde narazil na základní jev: generaci elektrického proudu při spojení dvou rozdílných kovů ve vlhkém prostředí. Byl to první primární článek, žabí stehýnko bylo zároveň jeho elektrolytem i indikátorem proudu. Jenže tato podstata věci zůstala Galvanimu skryta a on svůj vlastní objev takto neinterpretoval. Myslel si, že konečně získal potvrzení domněnek, v osmnáctém století se čas od času vyskytujících, že živočichové mají ve svých nervech a svalech jemnou látku, zcela podobnou elektřině. Sám se příležitostně touto myšlenkou zabýval, avšak pouze povrchně. Experimenty s kovovými oblouky se zdály být jasným a neklamným důkazem existence zvláštní živočišné, animální elektřiny. Galvani pak věnoval značné úsilí specifikaci a rozpracování hypotézy animální elektřiny.