Алессандро Вольта

Алессандро Вольта — итальянский физик, химик и физиолог, один из основоположников учения об электричестве, изобретатель первого в мире химического источника электрического тока — вольтова столба. Полное имя — Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта (итал. Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta). Родился 18 февраля 1745 года в Комо (Ломбардия), умер 5 марта 1827 года там же. Его работы заложили основы электрохимии и позволили перейти от изучения статического электричества к получению непрерывного электрического тока, что стало ключевым этапом в развитии физики и техники.

Биография

Ранние годы и образование

Алессандро Вольта родился в знатной, но обедневшей семье. Его отец, Филиппо Вольта, был священником-иезуитом, мать, Маддалена Инзаги, происходила из аристократической семьи. До семи лет Алессандро не говорил, что вызывало опасения у родственников, однако впоследствии он проявил выдающиеся способности. Начальное образование получил в иезуитской школе в Комо, где изучал гуманитарные науки, латынь и литературу. В 1758 году, после смерти отца, его воспитанием занялся дядя, каноник Александро Вольта, который поощрял интерес племянника к естественным наукам.

В 1760-х годах Вольта увлёкся физикой, особенно электрическими явлениями. Он самостоятельно изучал труды Исаака Ньютона, Бенджамина Франклина и других учёных. В 1769 году опубликовал свою первую научную работу «О притяжении электрической силы и о связанных с ним явлениях» (лат. De vi attractiva ignis electrici ac phaenomenis inde pendentibus), в которой выдвинул гипотезу о связи электричества и теплоты.

Профессорская деятельность

В 1774 году Вольта был назначен профессором физики в Королевской школе в Комо. В этот период он изобрёл электрофор — устройство для получения статического электричества путём индукции, которое стало важным лабораторным инструментом. В 1776–1778 годах он совершил поездку по Швейцарии и Франции, где познакомился с ведущими учёными того времени, включая Вольтера и Лавуазье. В 1779 году Вольта занял кафедру экспериментальной физики в Павийском университете (Ломбардия), где проработал более 35 лет, до 1815 года. В университете он читал лекции, руководил лабораторией и проводил эксперименты, в том числе по изучению газов и электричества.

В 1794 году Вольта женился на Терезе Перегрини, дочери графа. В браке родилось трое сыновей: Дзаннино, Фламинио и Луиджи. Вольта был известен как человек спокойного нрава, религиозный (католик) и глубоко преданный науке. Он поддерживал переписку со многими европейскими учёными, в том числе с Луиджи Гальвани, чьи опыты с «животным электричеством» стали отправной точкой для его собственных открытий.

Последние годы

В 1815 году, после падения Наполеона, Вольта ушёл из университета и поселился в своём поместье Камнаго близ Комо. Он продолжал заниматься научными исследованиями, но в основном посвящал время семье и религии. В 1819 году он стал членом Папской академии наук. В 1823 году у Вольты ухудшилось здоровье, и он почти полностью ослеп. Умер 5 марта 1827 года в возрасте 82 лет. Похоронен в Комо, на кладбище Камнаго. В его честь названа единица измерения электрического напряжения — вольт.

Научные достижения

Электрофор

В 1775 году Вольта усовершенствовал конструкцию электрофора — устройства, позволяющего многократно получать электрические заряды с помощью явления электростатической индукции. Электрофор Вольты состоял из металлического диска с изолирующей ручкой и смоляного (или эбонитового) основания. При натирании основания оно заряжалось отрицательно, а затем при поднесении диска и его заземлении на диске накапливался положительный заряд. Это устройство стало прообразом современных электростатических машин и широко использовалось в лабораториях XVIII–XIX веков.

Исследование газов

В 1776–1778 годах Вольта изучал свойства газов. Он открыл и выделил метан (болотный газ), показав его горючесть. Вольта также изобрёл эвдиометр — прибор для измерения содержания кислорода в воздухе, и провёл опыты по взрыву смесей водорода с воздухом. Эти работы способствовали развитию химии газов и пневматической химии.

Спор с Гальвани и изобретение вольтова столба

В 1780-х годах Луиджи Гальвани опубликовал результаты опытов, в которых мышцы препарированной лягушки сокращались при контакте с двумя разными металлами. Гальвани объяснял это «животным электричеством», якобы присущим тканям. Вольта, заинтересовавшись этими опытами, провёл серию собственных экспериментов и пришёл к выводу, что источником электричества является не организм лягушки, а контакт разнородных металлов, разделённых влажной средой. В 1792–1794 годах он опубликовал работы, в которых сформулировал теорию «контактного электричества».

В 1800 году Вольта создал первый в мире химический источник тока — вольтов столб. Устройство представляло собой стопку из чередующихся медных и цинковых дисков, разделённых прокладками из ткани или бумаги, смоченными раствором кислоты или солёной воды. При замыкании цепи через проводник возникал непрерывный электрический ток. Вольта также разработал «чашечную батарею» — ряд сосудов с электролитом, в которые были погружены электроды. Он продемонстрировал, что напряжение батареи пропорционально числу элементов (закон последовательного соединения).

Признание и награды

За изобретение вольтова столба Вольта получил широкое международное признание. В 1801 году он был приглашён в Париж, где представил своё изобретение Наполеону Бонапарту. Наполеон наградил его орденом Почётного легиона и сделал графом и сенатором Королевства Италия. Вольта был избран членом многих академий наук, включая Лондонское королевское общество (1791), Парижскую академию наук (1803) и Петербургскую академию наук (1803). В 1881 году на Международном конгрессе электриков в Париже единица электрического напряжения была названа вольтом (В).

Вольтов столб и его значение

Устройство и принцип действия

Вольтов столб состоял из нескольких десятков пар металлических дисков. Каждая пара состояла из меди (или серебра) и цинка. Между парами помещалась прокладка, смоченная электролитом (разбавленная серная кислота или раствор поваренной соли). При контакте цинка с электролитом происходила химическая реакция окисления, в результате которой цинк отдавал электроны, а медь, наоборот, принимала их. Разность потенциалов между металлами создавала электрическое напряжение, которое суммировалось при последовательном соединении элементов. Вольта ошибочно полагал, что источником тока является исключительно контакт металлов, а не химические реакции, однако его устройство стало первым практическим источником постоянного тока.

Влияние на науку и технику

Изобретение вольтова столба произвело революцию в физике и химии. Оно позволило:

• Получать непрерывный электрический ток, что было невозможно с помощью электростатических машин.
• Проводить систематические исследования электролиза (вскоре после 1800 года Уильям Николсон и Энтони Карлайл разложили воду на водород и кислород с помощью вольтова столба).
• Открыть новые химические элементы (в 1807 году Гемфри Дэви с помощью мощной батареи выделил натрий, калий, кальций и другие металлы).
• Заложить основы электрохимии и электрометаллургии.
• Создать первые телеграфные линии и электрические звонки.

Вольтов столб стал прообразом всех современных гальванических элементов и аккумуляторов. Его принцип используется в батарейках, автомобильных аккумуляторах и литий-ионных элементах.

Критика и наследие

Спор о природе электричества

Вольта вступил в длительную полемику с Гальвани и его последователями (виталистами), которые настаивали на существовании «животного электричества». Вольта доказал, что электричество возникает при контакте металлов, и тем самым опроверг гипотезу о врождённом электричестве живых организмов. Однако впоследствии было установлено, что в нервной и мышечной тканях действительно существуют биоэлектрические потенциалы (потенциалы действия), что частично подтвердило идеи Гальвани. Тем не менее, вклад Вольты в понимание физической природы электричества остаётся фундаментальным.

Оценка личности

Современники характеризовали Вольту как скромного, трудолюбивого и религиозного человека. Он избегал политических интриг и сосредотачивался на науке. Вольта не был сторонником радикальных идей Просвещения, но поддерживал научный прогресс и международное сотрудничество. Его имя носят улицы, институты и музеи в Италии и других странах. В Комо действует музей Вольты (Tempio Voltiano), где хранятся его оригинальные приборы и рукописи.

Интересные факты

• Вольта был одним из первых учёных, кто использовал термин «электрический ток» (итал. corrente elettrica).
• Он изобрёл электрический конденсатор (электрофор) и усовершенствовал электроскоп.
• Вольта первым описал явление электрической ёмкости и ввёл понятие «потенциал».
• В честь Вольты назван кратер на Луне (Volta) и астероид (8208 Volta).
• В 1799 году Вольта построил первую в мире электрическую батарею, способную давать искру и вызывать физиологические эффекты (удар током).

Источники

• Абрамзон М. Г. Алессандро Вольта. — М.: Наука, 1986.
• Кудрявцев П. С. История физики. Т. 1. — М.: Просвещение, 1956.
• Гамов Г. А. Великие физики. — М.: Мир, 1976.
• Volta A. Opere complete. — Milano: Hoepli, 1918–1929.
• Pancaldi G. Volta: Science and Culture in the Age of Enlightenment. — Princeton University Press, 2003.