A Hét 1987/2 (32. évfolyam, 27-52. szám)
1987-10-02 / 40. szám
A „VILLANYOS" ORVOS UTÓÉLETE Luigi Galvani születésének kétszázötvenedik évfordulójára A tudománytörténeti értekezések és az iskolai tankönyvek — általában terjedelmi okok miatt — elsősorban a lényegre összpontosítanak: a lehető legtömörebben ismertetik a tudósok munkáját, felfedezéseik történetét. Energiájuk nagy részét az elméletek taglalásának szentelik, hiszen ez szolgálja leginkább a befogadó szellemi épülését. A nagy tudósok nagy tévedéseiről ritkán szerez tudomást a nagy nyilvánosság, holott olykor épp egy jelenség helytelen magyarázata váltja ki az ellenlábasokból azt a cselekvési kényszert, amely korszakalkotó jelentőségű találmányokhoz vezet. Ezek közé a ritka tudósok közé tartozott Luigi Galvani, aki kétszázötven évvel ezelőtt, 1737. szeptember 9-én látta meg a napvilágot. Nem volt világjáró ember: Bolognában született, itt végezte el tanulmányait, a helyi egyetemen lett az anatómia professzora és szülővárosában hunyta le a szemét 1798. december 4-én. Mint korának minden tudósa, ő sem csak kifejezetten a saját szakterületével foglalkozott: orvos, anatómus létére rendkívüli módon érdekelték az akkor szenzációszámba menő elektromos kísérletek is. Ebben a században sikerült Stephen Graynak villamos töltést fémvezetön keresztül továbbítania, tehát bizonyítania, hogy igenis létezhet elektromos áram és az szállítható, csakúgy, mint Benjamin Franklinnak a sárkányra szerelt vasrúddal „megcsapolnia" a villámot — leideni palackot feltöltenie vele, ezzel igazolnia, hogy az istennyila tulajdonképpen egyszerű villamos töltés. Ez idő tájt elképzelhetetlen volt irodalmi szalon villamos kísérletek bemutatása nélkül, aminek a végén a közönség haja a szó szoros értelmében az égnek állt — a levegőben felhalmozódott nagy mennyiségű villamos töltéstől. Ezek után aligha lehet azon csodálkozni, hogy az anatómia bolognai professzorának a dolgozószobájában is az egyik legfontosabb laboratóriumi eszköz az elektromozó gép volt. Annál is inkább, mivel Galvani szentül hitte, hogy az izmokba az akaratot villamos töltések viszik át. Az elektromozó géppel végzett kísérletek is ezt támasztották alá: a feltöltött elektródokhoz érve az áramütés görcsszerü rándulást vált ki. Ha kívülről így lehet ingerelni az izmokat, miért ne lehetne belülről is, az agy parancsainak engedelmeskedve? Elméletét egy döntő jelentőségű kísérlettel is alátámasztotta: megfigyelte, hogy a dörzselektromos gép működése közben egy-egy szikra létrejöttekor az asztal túlsó végén a kipreparált békacombok mindig rándulnak egyet. Később azt is megfigyelte, hogy a békalábak akkor is megrándulnak, ha az épület fölött viharfelhők vonulnak el. Galvani rögtön arra gondolt, hogy itt valamiféle állati elektromossággal áll szemben és úgy gondolta, hogy ezen az úton eljut ahhoz a hatóerőhöz, amely az izmokkal közli az akaratot. Azt még csak álmában se sejthette, hogy megfigyelésével egy évszázaddal előzte meg korát, hiszen amit észlelt, az valójában a vezeték nélküli hirtovábbitás, vagyis a rádió alapelve volt. Kísérletében az elektromozó gép játszotta az adó szerepét, amelyről a szikra keletkezésekor elektromágneses hullámok indultak el, a békacomb pedig vevőkészülékként reagált. Kísérleteit folytatva — ismét véletlenül — egy újabb jelenséget figyelt meg: a vasrácsra ezüstkampóval felakasztott békacomb minden esetben rángatózni kezd, amikor a vasrácshoz ütödik, függetlenül minden külső körülménytől: a dörzselektromos gép működésétől vagy viharfelhők közeledtétől. Megfigyeléseinek alapján kidolgozott elméletét a De viribus electricatis in motu musculari cömmentatis (A villamosság hatása az izmok mozgására), 1791-ben megjelent művében foglalja össze. Meggyőződése szerint az állati elektromosságot fedezte fel, amely azért korszakos jelentőségű, mert bebizonyította, hogy az addig ismert szervetlen elektromossággal szemben létezik szerves elektromosság is. Ma már tudjuk, mekkora tévedés volt Galvani akkori állítása, viszont ez idő tájt nem voltak megfelelő műszerek a villamos jelenségek ellenőrzésére. Könnyű lenne ma az utókor ismereteinek a birtokában lekicsinylőén rámutatni e forradalmi időszak úttörőinek baklövéseire, eközben azonban ne feledkezzünk meg arról, hogy büszke jelenünk a majdani nemzedékek számára szintén a régmúlt lesz, szemükben mai nagy felfedezéseink egy része éppily naivnak tűnik, hiszen honnan is sejthetnénk, hogy melyik zseniálisnak képzelt tudományos elméletről bizonyul be néhány évtized múltán, hogy merő tévedés. Galvani elmélete oly hihetőnek és bizonyítottnak tűnt, hogy még a rivális padovai egyetem fizikaprofesszora, Alessandro Volta sem kételkedett benne kezdetben. Előzőleg persze megismételte Galvani kísérleteit. Mindent rendben talált, így az állati elektromosság létezését ő is elfogadta, hiszen a napnál is világosabb, hogy a békacomb villamos töltést hoz létre, amely elektroszkóppal is kimutatható. Csakhogy Volta fejében szeget ütött Sulzer svájci kutató 1754-es kísérlete: ha két különböző fémet összekötözött, a fémek minőségétől függően savanykás vagy lúgos ízt érzett, amikor az egyik fémdarabot fogva a másikat a nyelvével érintette, akárcsak az elektroszkóp pozitív vagy negatív sarkát „kóstolva" meg. így aztán két évvel Galvani könyvének megjelenése után, 1793-ban újra megismételte a békacombos kísérleteket, de már azzal a gyanúperrel élve, hogy az izom nem a villamos töltés forrása, csupán közvetítő anyagként van jelen, a lényeg a két fémben van. És valóban: amikor a vasrácsra vaskampóval akasztotta a békacombot, az egyetlenegyszer sem rándult meg. Ebből azonnal következett az újabb rejtély: az egyes fémek milyen villamos tulajdonságokkal rendelkeznek? Hosszú kísérletezést követően kiderült, hogy a fémek ún. feszültségi sorba állíthatók, amelynek egyik végén a cink, a másikon a platina helyezkedik el, közöttük pedig az ólom, az ón, a vas, a réz, az ezüst és az arany kap helyet. A sorban az előző fém mindig pozitív, az utóbbi negatív elektromosságú lesz. Eközben a létrejövő ún. elektromotorikus erő nem függ a két fém nagyságától és alakjától, csupán azok minőségétől és annál nagyobb, minél távolabb állnak egymástól a sorban. Tehát Volta végül is rájött arra, hogy két fém érintkezésekor az egyiken pozitív, a másikon negativ villamos töltés jön létre. Az érintkezés helyén kialakuló elektromotorikus erő okozza a kétféle villamosság szétválasztását, ez addig tart, amíg a két fém érintkezik egymással. Elméletének helyességét bizonyítandó a kísérletből kiiktatta a békacombot: csupán ón- és rézlemezeket használt, ezek közé nedves kartont helyezett. Eközben azt is sikerült bizonyítania, hogy több cinklemez és rézlemez egymás után (sorba) kapcsolásával a feszültség növekszik. Ezzel Voltának sikerül megalkotnia az első galvánelemet, sőt az egyes elemek sorbakapcsolásával létrejövő galvántelepet is. Az új jelenség — megfigyelőjének tiszteletére — a galvanizmus elnevezést kapta. Forradalmi jellegére mi sem jellemzőbb, hogy még száz évvel később sem tudták a gyakorlatban helyesen alkalmazni. Franciaországban a múlt század hetvenes éveiben készítettek ugyanis egy vasvázra szegecsekkel felerősített, csaknem negyvenméteres, hatalmas bronzlemezekböl álló, nőalakot ábrázoló szobrot, amelyet később az Egyesült Államoknak ajándékoztak: a híres nevezetes Szabadság-szobrot. Ha a szobor készítői ismerték volna a galvanizmus elméletét, a csaknem végzetesnek tűnő hibát nem követték volna el: az eső hatására szabályos galvánelemmé alakult a bronzlemez-szegecs-vasváz együttes, amely az elmúlt száz év alatt kis híján az „öreg hölgy" széteséséhez vezetett. így a közelmúltban elvégzett restaurációs munka egyik fő célja a meghibásodott részek cseréjén túl épp a galvanizmus jelenségének a megszüntetése volt, hogy meggátolják a szoborromboló elektrokémiai folyamatokat. A galvánelemek következő jeles kutatója az angol Humphry Davy volt, aki bebizonyította, hogy az elemeken lejátszódó kémiai jelenségeknek rendkívül fontos szerepük van a villamos hatások létrejöttében. Felfedezései révén méltán tekinthetjük öt az elektrokémia atyjának és azon elméletek alapjai lerakójának, amelyek a kémiai jelenségek villamos természetével foglalkoznak. Galvani egyszerű békacomb-kísérletének szinte hihetetlenül gazdag az utóélete: amerre nézünk, mindenütt galvánelemekkel találkozunk — az autóban, a villamos karórákban, zsebrádióban, elemlámpában, zsebszámoló gépben és minden telepes szórakoztató elektronikai berendezésben, mérőműszerben egyaránt. Hiszen minden galvánelem vegyi reakció ill. koncentrációkülönbség kiegyenlítődésével termel áramot. Fémelektródjaik ugyancsak különböző elemekből készülnek (vannak nemfém elektródú galvánelemek is), akárcsak Galvani esetében, csupán elektrolitjuk nem áll békacombból. A későbbiek folyamán azt is sikerült tisztázni, hogy a kimerülő, ún. primer elemeken kívül készíthetők többször feltölthető elemek — akkumulátorok — is, ezek olyan galvánelemek, amelyek a villamos áram ellentétes irányú átvezetésével újra üzemképes állapotba hozhatók. Ritka felfedezés az olyan, amelynek jelentősége a múló idővel egyre inkább nő. A galvanizmus jelensége ezek közé tartozik. Napjainkban egyre fontosabb szerepet tölt be életünkben, ez a jövőben csak növekedni fog: a villamos autó éppúgy nem lehet meg galvánelem nélkül, mint a holnap ígéretes energiaforrása: a tüzelőelemek, amelyek a hőerőműveknél jóval nagyobb hatásfokkal alakítják át a vegyi energiát villamos energiává. A fémek korrózióvédelme, amely a galvanizmus jelenségén alapul, napjainkban már önálló tudománynak számit. OZOGÁNY ERNŐ 16
