Мы – электрические. Новая наука об электроме тела
Что касается самого Гальвани, он стойко возражал против заявления Вольты о невозможности произвести мышечное сокращение при использовании одного металла: “Я могу уверить вас, что произвел движение не несколько раз, как утверждает Вольта, но во многих и многих экспериментах, и в сотне повторов эффект не наблюдался всего один раз, – объяснял он старому другу Ладзаро Спалланцани. – Эти эксперименты недавно были повторены другими людьми, весьма сведущими в таких делах, и они всегда удавались”. Вариабельность результатов, по его словам, в значительной степени была связана с тем, что исследователи использовали лягушек, умерщвленных больше чем за сорок четыре часа до эксперимента. Кроме того, они не всегда в точности следовали той же методике препарирования, что и Гальвани.
К этому моменту к обсуждению подключилось такое количество ученых, что в Европе стали кончаться лягушки. “Мне нужны лягушки, – предупреждал Валли коллегу, когда при повторении одного из экспериментов его запасы подходили к концу. – Вы должны их найти. Я никогда вам не прощу, если вам не удастся этого сделать”[47].
Но на протяжении всего этого времени никто так и не смог прийти к окончательному заключению относительно существования животного электричества, которое все чаще называли гальванизмом. После того как первая комиссия Французской академии наук не дала однозначного ответа, в 1793 году эстафетную палочку подхватило Парижское общество любителей, организованное с единственной целью “воспроизводить сомнительные или малоизвестные эксперименты”. Однако вместо авторитетных физиков в комиссию общества вошли три дилетанта[48]. Хотя они были настроены менее враждебно по отношению к Гальвани, они тоже не смогли вынести окончательный вердикт по поводу гальванизма.
В 1794 году Гальвани готовился праздновать окончательную победу. Он понимал, что для этого ему нужно доказать возможность получения мышечного сокращения без использования какого-либо металла вовсе; если бы ему удалось повторить лягушачий танец без проволоки, Вольте пришлось бы сдаться. Именно это он и сделал: после серии жутких вариаций исходного эксперимента он смог наконец избавиться от проволоки и с анатомической точностью хирургическим путем соединить мышцу лягушки напрямую с нервом. И лапа дернулась.
Наконец у него получилось: этот эксперимент окончательно доказывал, что внутреннее электричество протекало по тканям животного (причем его следы сохранялись еще какое-то время после смерти), полностью изолированного от всех возможных внешних металлических источников электричества. Долгое время он считал, что мышца была в этом отношении сродни лейденской банке, заряд от которой можно было высвободить с помощью проводника, и теперь он доказал, что нервы в животных тканях служили такими проводниками. Гальвани опубликовал статью. Его авторитетный и надежный друг Ладзаро Спалланцани укрепил его репутацию, заявив, что Гальвани “победоносно опроверг все возражения”.
Теперь все хотели быть гальванистами. Валли объявил Гальвани победителем, сообщив, что “металлы не содержат секретной магической силы”. Число союзников увеличивалось: Каррадори со своим “громом правды” переметнулся от Вольты к его сопернику, как и Брунателли, ранее объявлявший о “крушении теории Гальвани”. Вообще говоря, на волне этой третьей серии экспериментов Брунателли заявил, что он тоже видел движение лапы лягушки “без помощи металлов”[49]. В письме, которое Гальвани вскоре отправил Спалланцани с благодарностью за поддержку, живо чувствуется облегчение. “Это очень любезно и ценно, – писал он. – Данное письмо произвело необыкновенный покой в моей душе, которая, на самом деле, испытывала тревогу”.
Гальвани и его сторонники были убеждены, что новые результаты положат конец спорам. Прошел даже слух о том, что в декабре 1794 года Валли встретился с Вольтой в Павии и “обратил” его. Но слух был необоснованным: Вольта пребывал в ярости. Он немедленно написал несколько писем секретарю Туринской академии наук Антонио Марии Вассалли с разбором последней публикации Гальвани и вызванного ею ажиотажа. “Эти эксперименты впечатлили многих и стянули их под знамена Гальвани, хотя они уже полностью склонились или готовы были склониться к моему, полностью противоположному выводу”. Вольта не мог быть прав, если был прав Гальвани.
В мыслях, изложенных в письмах Вассалли, Вольта парировал удар. Возможно, предположил он, связь между мышцей и нервом не решала проблему “животного электричества”. Что, если разные типы тканей, как разные металлы, тоже позволяли проходить очень небольшим зарядам, если ткани были достаточно разнородными? Иными словами, может быть, нервы и мышцы – просто биологические версии олова и серебра и из-за различия между ними при их контакте возникает поток электричества.
Эта мысль заставила Вольту вернуться к открытию, побудившему его впервые присмотреться к разнице металлов в экспериментах Гальвани: к теории различных проводников. Он решил расширить теорию, распространив ее не только на металлы. “Каждый раз при контакте двух неодинаковых проводников возникает действие, вызывающее электрический ток”, – объявил он. В замкнутой цепи и при значительном различии материалов “постоянно имеет место некий ток”. Даже мясо может проводить электричество, если окажется соединено с мясом другого типа, достаточно сильно отличающимся от первого. И чаши весов общественного мнения вновь качнулись в пользу Вольты.
После нескольких месяцев размышлений о том, как соединять два очень тонких волокна, Гальвани внезапно понял, что ему нужно сделать: вместо того чтобы соединять мышцу с нервом, нужно соединить два нерва одной и той же лягушки. Он связал обрезанный конец левого седалищного нерва лягушки с правым седалищным нервом, а обрезанный конец правого седалищного нерва – с левым. Это была одна ткань одного и того же животного. Никакого возможного различия – металлического или биологического. И обе лапы дергались![50]
Тем самым он подрезал крылья последнему аргументу Вольты против существования в животном внутреннего электричества: если следовать его логике, два нерва, состоящие из одной и той же материи, не должны производить никакого электрического заряда. И это означает, что никакого другого объяснения для происхождения тока в нервах нет – он должен иметь физиологическую природу. В 1797 году Гальвани отослал рукопись Спалланцани, ответ которого был безоговорочным. “В связи с новизной, с важностью концепций… в связи с ясностью блестящего изложения эта работа кажется мне одной из самых красивых и ценных работ в физике восемнадцатого века, – объявил он. – В ней вы возвели здание с такими прочными основаниями, что оно простоит столетия”. Это было пророческое заявление. Данная серия опытов легла в основание формирования всей науки электрофизиологии. Ни Вольта, ни какой-либо другой противник идеи животного электричества не смог ничего этому противопоставить.
Так должен был быть положен конец всем спорам. Гальвани мог бы пожинать плоды всех долгих лет экспериментальной работы. В справедливом мире на него обрушился бы ливень наград и почестей, а его успех привел бы к бурному развитию электрофизиологических исследований, направленных на выявление специфического типа электричества, протекающего по нервам.
Но ничего подобного не произошло. Этот великолепный и неопровержимый результат Гальвани остался фактически незамеченным научным сообществом и был почти забыт. А все из-за того, что Вольта как раз в то время объявил о создании нового инструмента, изменившего мир: электрической батарейки. Вольта пытался воплотить свою расширенную общую теорию электрического контакта в конкретном физическом устройстве. В соответствии с его теорией, лягушки в первых экспериментах Гальвани играли лишь роль влажного проводящего материала, замыкавшего контакт между двумя разнородными металлами – служили “влажным проводником”. Почему бы не создать искусственную “лягушку” с соленой водой вместо мокрой лягушки?
Вольта взял два диска из разных металлов, разделил их картонным диском, смоченным в солевом растворе, и соединил их с внешних сторон проволочкой – получилась искра. И чем выше была стопка дисков, тем сильнее была искра. Это убедило Вольту в том, что Гальвани все перепутал, и позволило ему изложить свою интерпретацию истории другим ученым. По мнению Вольты, Гальвани всего лишь создал полубиологическую версию его “вольтовой батарейки”, заменив солевой раствор гораздо более “неудобной” лягушкой. Удалите эту ненужную сложность, и вы получите устройство, которое может запасать и высвобождать постоянный электрический заряд, – иными словами, простейшую батарейку.
Но последний удар по Гальвани, определивший его место в истории, был нанесен не наукой, а политикой. В период оккупации севера Италии Болонья попала под власть французов. По закону провозглашенной Наполеоном Цизальпинской республики каждый профессор должен был присягнуть на верность новой власти. К 1798 году Вольта и Спалланцани дали присягу, но Гальвани все еще уклонялся[51]. Он не мог заставить себя пойти на поклон к власти, которая находилась в таком сильном конфликте с его общественными, политическими и религиозными убеждениями. “Он считал, что не должен при таких серьезных обстоятельствах позволять себе ничего, кроме ясного и четкого выражения своих чувств”, – писал его первый биограф Джузеппе Вентуроли, который был профессором в Университете Болоньи в период “гальванической войны” и остался непоколебимым гальванистом. “Он также отказался от возможности использовать какую-либо уловку для отклонения от присяги, если это противоречило его принципам”. Цена отказа была высокой; он лишился всех академических постов и остался без дохода, без дома и без цели. После длительного размышления в 1798 году республиканское правительство решило пересмотреть свое решение и восстановить Гальвани во всех правах. Но было слишком поздно: к моменту вынесения официального постановления Гальвани уже скончался.
Подстегиваемый желанием понять суть того, что он считал божественным “дыханием жизни”, Гальвани провел бессчетное количество часов в лаборатории, окруженный телами мертвых лягушек. Он пережил трагедию смерти жены и мучительные нападки общества на его научные открытия. Но у любого человека есть предел. Луиджи Гальвани умер 4 декабря 1798 года в доме своего брата в Болонье в бедности и страданиях, лишенный всех титулов.
К тому моменту, когда в 1800 году Вольта формально закрепил за собой победу, публично продемонстрировав свою батарейку президенту Королевского общества в Лондоне, слух о его удивительном новом изобретении уже широко разлетелся: статью он писал постепенно еще с 1797 года и, очевидно, рассказывал об этом коллегам. Батарейка обесценила идею Гальвани о существовании животного электричества – не потому, что Вольта доказал, что его нет, а потому что он так сказал.
За исключением нескольких упрямо преданных Гальвани людей, таких как Спалланцани, батарейка склонила научное сообщество к поддержке Вольты. Каррадори со своим “громом правды” в последний раз переметнулся на сторону Вольты, и то же самое сделал Брунателли с его “крушением теории Гальвани”[52].
Из-за отсутствия лидера серьезные исследования животного электричества прекратились. Ни Гальвани, ни его сторонники так и не смогли измерить животное электричество с помощью какого-либо прибора. Этот ток был слишком слабым, чтобы его можно было зарегистрировать инструментами той эпохи. В результате многочисленных исследований ни во Франции, ни где-либо еще так и не было создано метода, доказывающего теорию животного электричества, тогда как безусловно полезная электрическая батарейка незамедлительно подтвердила идею о проводимости металлических контактов. Вольта мог доказать свою теорию при помощи реального приспособления со множеством вариантов прикладного использования. А Гальвани не мог.
Один принципиальный недостаток экспериментов Гальвани заключался в том, что ученый не смог отделить источник животного электричества от измерительного устройства: обе роли играла сама лягушка. В экспериментах Вольты такой неоднозначности не было. И это ставило Гальвани в невыгодное положение, поскольку вносило путаницу в терминологию.
Таким образом, хотя изобретение батарейки Вольтой не обесценило ни одну из теорий Гальвани о животном электричестве, в результате этого изобретения прекратились все дальнейшие исследования. Вольта изменил условия дискуссии, и его современники, ослепленные новым устройством и его возможностями, забыли, из-за чего спор возник изначально. Идеи Гальвани не были опровергнуты – они были попросту забыты.
Длинный след
На протяжении почти половины столетия наука на волне очевидной победы Вольты обходила теории Гальвани стороной. Гальванизм был быстро взят на вооружение мошенниками, распространявшими ужасные псевдомедицинские практики. А тем временем батарейки и “искусственное” электричество, которое с их помощью впервые удавалось получать на протяжении длительного времени, способствовали многим важнейшим успехам в развитии физических наук. Они позволили Майклу Фарадею сформулировать законы электромагнетизма, а результатом их практического применения стали телеграф, электрическое освещение, дверные звонки и в конечном итоге линии электропередачи. С помощью искусственного электричества физики преобразили нашу цивилизацию.
Битва между Гальвани и Вольтой установила границы между физикой и биологией в нашем современном понимании, но это было только начало. Позднее появились более точные приборы, позволившие обнаруживать очень слабые электрические токи в теле лягушки, но было слишком поздно. В массовом сознании уже утвердилось представление о том, что электричество не имеет отношения к биологии. Что оно имеет отношение к машинам, к телеграфу, к химическим реакциям. И вплоть до следующего столетия исследования биологического электричества приравнивались к лженауке, и даже потом они вернулись в науку в весьма ограниченном контексте.
Историки Марко Брезадола и Марко Пикколино отмечают, что за пределами Болоньи даже спустя два столетия после смерти Гальвани его вклад в науку считают случайной находкой анатома-недоучки, лишь способствовавшей рождению батарейки Вольты. Но укреплению такой репутации Гальвани сразу после его смерти способствовал совсем не Вольта; это был человек, которого можно было бы заподозрить в этом в последнюю очередь.
Глава 2
Эффектная псевдонаука: падение и подъем биоэлектричества
Джованни Альдини нужно было найти хороший труп. Не такой, как выкапывают из могилы: ему нужно было как можно более свежее тело, с минимальными потерями жизненных сил. Ему также не годилось тело человека, медленно умиравшего от одной из “гнойных болезней”, поскольку это могло загрязнить гуморы[53]. Не годилось и тело, расчлененное на части. В идеале ему нужно было тело человека, который до момента смерти был здоров и невредим.
Звезда Альдини взошла в Европе благодаря демонстрациям экспериментов Гальвани на гораздо более крупных животных, чем лягушки, и часто со зловещим эффектом. Как мрачный отзвук первых представлений с электричеством, для забавы публики, в том числе и представителей королевской семьи, он, например, электрифицировал тело обезглавленной собаки[54]. Он отчаянно пытался доказать, что обнаруженное Гальвани животное электричество присутствует в телах всех животных: что верно для лягушки, верно и для человека. И для этого он использовал батарейку Вольты и театральное искусство.
Альдини оказался в правильном месте в правильное время: дело было в 1803 году в Великобритании, где на тот момент в Законе об убийстве уже более пятидесяти лет значился один пункт, который позволял Альдини подбирать именно такие тела, которые были ему нужны. После публичного повешения человека, обвиненного в убийстве, его обнаженное тело отправляли на публичное анатомирование. Такое наказание может показаться чрезмерным, но именно в этом и был весь смысл: “дополнительный ужас и особый знак позора” должны были останавливать потенциальных убийц и эффективнее предотвращать “ужасное преступление убийства”[55]. Как писал позднее Альдини, нельзя сказать, позволяло ли это убийцам полнее искупить свои грехи или приносило иную дополнительную пользу: поскольку выкапывать захороненные тела было запрещено, данный закон позволял студентам-медикам и лекторам Королевского хирургического колледжа иметь постоянный источник трупов[56]. Коллеги пригласили Альдини приехать из Италии, чтобы продемонстрировать эксперименты, недавно прославившие его на всю Европу[57]. И они были счастливы предоставить ему все необходимое. Осужденный за убийство Джордж Форстер был повешен в Ньюгейтской тюрьме, а потом его тело перевезли через весь город в Королевский хирургический колледж, где его с волнением дожидался Альдини.
В помещении столпились знаменитости, ученые и джентльмены. Ассистировать Альдини в его опытах пригласили восходящую звезду Джозефа Карпью – хирурга и анатома из Госпиталя герцога Йоркского, а также служителя Хирургической компании мистера Пасса, который должен был следить за строгим соблюдением протокола анатомирования[58]. Но Альдини вспотел не от скопления зрителей, он уже привык работать в присутствии представителей высшего сословия.
В тот день его беспокоил холод: стоял январь, и тело целый час провисело при двух градусах ниже нуля. Холод мог остановить поток животного электричества, и эксперимент мог обернуться унизительным публичным провалом. Альдини уповал на огромную батарейку из чередующихся дисков цинка и меди, которая стояла на плите, где теперь лежало тело Форстера, и готова была выпустить свой “гальванический сок” в нервную систему мертвеца.
Альдини увлажнил кончики двух металлических проволок, прикрепленных к двум краям батарейки, опустив их в соляной раствор. Затем он аккуратно поместил их в уши Форстера. Результат его не разочаровал. Как было написано в репортаже в The Times, челюсть мертвеца задрожала, “мышцы ужасно искривились, и даже приоткрылся левый глаз”, как будто жутко и непристойно подмигивая[59]. На протяжении нескольких часов команда Альдини проделывала электрические опыты со всеми нервами и мышцами человеческого тела, начиная от грудной клетки и заканчивая ягодицами.
Форстер был не первым преступником, тело которого досталось Альдини. Предыдущий год Альдини провел в Болонье и Париже, отрабатывая свою гальваническую технику на головах и телах повешенных и обезглавленных преступников, не говоря уже о великом множестве живых и мертвых овец, собак, быков и лошадей, присоединившихся к популяции итальянских лягушек на его столе. Эти эксперименты на животных навели его на мысль о еще более захватывающей демонстрации.
Когда Альдини поместил одну из проволок в прямую кишку мертвеца, конвульсии тела были “намного сильнее, чем в предыдущих экспериментах”, как записал Альдини. На самом деле они были столь сильными, что тело “как будто почти ожило”. В этот момент, как отмечалось в репортаже в The Times, “некоторые из неосведомленных присутствующих действительно подумали, что несчастный вот-вот воскреснет”. Некоторые аплодировали, другие пришли в ужас. Мистер Пасс был настолько шокирован происходящим на столе, что вернулся домой и ночью умер[60]. С точки зрения Альдини, эксперимент удался.
Эта эффектная публичная демонстрация вызвала волну подражаний, и историки видят связь между гальванизацией Форстера и основой сюжета “Франкенштейна” Мэри Шелли. Поэтому может показаться странным, что у Альдини не было изначальной цели развлечь скучающий высший свет путем воскрешения мертвецов. На эти демонстрации он пошел из гораздо более достойных побуждений: он хотел восстановить репутацию любимого дяди. Но его одержимость, как и одержимость доктора Франкенштейна, толкнула его за пределы науки и в конечном итоге сделала предметом насмешек. Он стал изгоем в научной среде. Его эксперименты не воскресили ни умерших, ни семейную репутацию, но сыграли важнейшую роль в прекращении серьезных исследований животного электричества, на сорок лет отдав эту область на откуп жуликам и шарлатанам.
Гамбит Альдини
Преданность Альдини Гальвани объясняется не только семейными узами. Он был самым близким и последовательным из всех коллег Гальвани по научной работе. Он написал некоторые из самых важных писем анатома, и в некоторых случаях живейшая переписка между “Гальвани” и Вольтой на самом деле велась между Вольтой и Альдини[61]. Но после смерти Гальвани желающих проводить серьезные научные исследования животного электричества осталось мало.
В 1801 году наполеоновская французская Академия организовала комиссию (пятую за пять лет), предлагавшую премию в размере 60 тысяч франков (в современных деньгах это примерно 860 тысяч фунтов) тому, кто достигнет в области животного электричества таких же результатов, каких Вольта достиг в области металлического, или искусственного, электричества[62]. Но эта щедрая премия так и не нашла своего получателя. Никто не смог создать в области животного электричества что-либо столь же значимое, как батарейка. Кроме того, ошибочное мнение о том, что теории металлических контактов и животного электричества являются взаимоисключающими, для многих означало, что Вольта (которому благоволил Наполеон) был прав, а Гальвани, следовательно, ошибался.
Альдини отчаянно пытался противостоять распространению этого мнения. Он понял научные основы, которые закладывал его дядя, и понял уловку, при помощи которой были подорваны его труды. В частности, Альдини все еще огорчался по поводу того, что люди начали забывать их самую победоносную статью, которую Спалланцани назвал одной из самых красивых и ценных работ в физике XVIII века и в которой Гальвани раз и навсегда обошел Вольту, доказав, что нервное электричество может возбуждать нервную ткань. Эта статья могла бы опровергнуть утверждение Вольты о том, что единственной причиной сокращения мышц мертвой лягушки был лишь некий вариант металлического электричества, образующийся при контакте двух разных вариантов плоти. Но вместо этого статья была похоронена под звук дифирамбов батарейке.
Так что первые исследования Альдини после смерти дяди были направлены на доказательство научных основ этого эксперимента и на развитие понимания животного электричества. В 1798 году, незадолго до смерти Гальвани, Альдини занял кресло профессора кафедры физики в Университете Болоньи. Это была престижная должность, на которой Альдини мог продолжать работу дяди, и он использовал эту возможность для основания Гальванического общества Болоньи.
Гальвани почти все свои эксперименты проводил на лягушках. И поэтому Альдини для начала попытался распространить эксперименты дяди на теплокровных млекопитающих. В публикации от 1804 года, озаглавленной “Essai théorique et expérimental sur le galvanisme” (“Теоретический и экспериментальный анализ гальванизма”), приводится длинный и повторяющийся перечень опытов, с помощью которых он и его соратники из Гальванического общества пытались понять суть “внутриживотной” электрификации. В одном характерном эксперименте он расположил несколько телячьих голов в проводящую электричество линию, называемую “серией”, и использовал возникающее животное электричество для электрификации мертвой лягушки. Но когда он попытался поставить эксперимент противоположным образом, передавая животное электричество от нервов лягушки к отрезанным бычьим головам, он получил менее выраженные и даже разочаровывающие результаты. В целом эксперименты успешно подтверждали исходную мысль Гальвани о том, что в телах всех животных протекает одинаковое электрическое вещество, но ни один из них не дал существенных или новых результатов.
Судя по всему, в какой-то момент Альдини понял, что для поддержания интереса к научному гальванизму ему нужно сделать то, чего не смогли сделать пять комиссий: найти возможность применения открытий дяди в медицинских целях. Именно тогда довольно быстро произошел сдвиг центра его интересов в сторону использования “гальванического сока” от батарейки Вольты. “Батарейка, придуманная профессором Вольтой, дала мне идею более очевидного способа для определения жизненных сил, чем все, которые мы использовали до сих пор”, – признавал он в статье 1804 года[63].
Должно быть, Альдини было нелегко переступить через себя и использовать инструмент, погубивший его дядю, но он все же решился на это и провел с ним большую работу. Он применял постоянный электрический ток от батарейки для проведения масштабных экспериментов на мертвых животных. Он вводил проволоку в прямую кишку, часто вызывая неизбежное и мощное извержение фекалий. Он также начал дотрагиваться до разных участков мозга животных, а также своего собственного. После того как Альдини пустил заряд электричества от батарейки себе в голову, он несколько дней не мог спать, но при этом пребывал в необычайно приподнятом настроении.
Эти эксперименты восхищали других членов Гальванического общества: если разряд электричества вызвал у Альдини эйфорию, что еще можно было сделать с его помощью? Члены общества анализировали и повторяли опыты Альдини, пока наконец не сформулировали новые теории о том, как электрические процедуры могут помогать больным. Наибольшего результата ожидали в отношении лечения эпилепсии, варианта паралича под названием хорея, а также при “меланхолическом безумии”, которое в нашем сегодняшнем понимании представляет собой стойкую и не поддающуюся медикаментозному лечению депрессию. Теперь оставалось только найти тех, на ком можно было бы проводить испытания.