5. L'opera di Volta nello sviluppo della Società dell'Informazione
Elettrofisiologia e Bioingegneria
Date Osservazioni, Intuizioni, leggi
fisiche, Applicazioni 1752 1752 L'esperimento di Franklin
con L'aquilone 1753 1753 Dopo essersi
interessato
agli studi di Benjamin Franklin, padre Giovanni Battista Beccaria,
fisico e geodeta, pubblica l'opera "Dell'elettricismo artificiale e
naturale" e studia le luminescenze elettriche come criterio per
riconoscere le due opposte elettricità
1756 1759 1760 1762 1766 1766 1770 1770 1774 1775 Joseph Priestley, lo scienziato
che scoprì l'ossigeno e altri gas 1777 1778
1780 1780 Le nozioni di
fisica di Galvani sono quelle del suo tempo e sono fondamentalmente
basate sui fluidi eterei: luminoso, termico, magnetico,
elettrico 1780 Schema di principio del
condensatore realizzato da Alessandro Volta 1781 1781 1781 1782 1781-84 1781-84 1787 G. C.
Lichtenberg L'elettrometro
condensatore, inventato e descritto da Alessandro
Volta 1787 Funzionamento del duplicatore di Bennet
a. Viene applicata
all'elettroscopio una carica iniziale, mentre, sulla sua sommità, è
appoggiata la piastra centrale (con il dito dell'operatore a
contatto della faccia superiore). In queste condizioni l'elettroscopio
si trova ad avere capacità più elevata di quella che, a parità di
tensione, avrebbe da solo, e quindi assorbe più carica dalla bottiglia
di Leida.
b. Una volta che la
piastra centrale è stata allontanata dall'elettroscopio (determinando un
aumento della tensione presente fra i due corpi, la piastra superiore
viene posta sopra di essa e, se viene messa a terra (attraverso il dito
dell'operatore), si carica per induzione di segno opposto rispetto alla
piastra centrale, cioè con segno uguale alla carica
dell'elettroscopio.
c. La piastra superiore è
posta in contatto elettrico con la superficie metallica
dell'elettroscopio, mentre la piastra centrale (messa a terra al solito
modo) viene di nuovo appoggiata sulla sommità piatta, ricoperta da
vernice. Le due cariche, fornite una per contatto diretto e l'altra per
induzione si sommano fra loro, facendo raddoppiare la carica
dell'elettroscopio (Questa carica sarà messa in evidenza dalla
divaricazione delle foglie dall'elettroscopio, appena la piastra
centrale sarà stata allontanata dalla sommità
dell'elettroscopio) 1788 Il duplicatore (o
moltiplicatore) rotante di Nicholson 1791 1791 1791 1792 1794 1794 1796 1796 1797 1797 1799 La strepitosa invenzione
della pila, da
parte di Volta, segna anche il trionfo della teoria voltiana
dell'elettricità di contatto e chiude per molti anni ogni discorso
a sostegno della teoria dell'elettricità animale
e luoghi
invenzioni
e
sviluppi
principi di funzionamento
(Gottingen)
Secondo Albrecht von Haller le sensazioni sono trasmesse al
cervello che, a sua volta, invia l'impulso della volontà ai muscoli.
L'agente attivo può consistere in un fluido di natura non
elettrica, che circola attraverso i nervi, supposti cavi
(Stati Uniti) Dopo una prova eseguita con successo in Francia, Benjamin
Franklin dimostra la natura elettrica del fulmine, raccogliendo le
cariche elettriche atmosferiche con un aquilone
(Stati Uniti) Franklin inventa il parafulmine
(Torino)
(Torino)Nella sua disputa di laurea "De electricitatibus contrariis" Carl
Johan Wilcke, allievo di Aepinus, sostiene l'esistenza di due opposte
elettricità
(Pietroburgo) Nel
"Tentamen Theoriae elecytricitatis et magnetismi" Franz Ubrich
Teodor Aepinus sostiene che l'elettricità è sui corpi, non
attorno ai corpi, illustra le sue esperienze e fornisce una prima
interpretazione dell'elettrizzazione per induzione
(Bologna)Toccando con sbarrette cariche vari punti del corpo di rane vive
o morte, Leopoldo Caldani e Felice Fontana sperimentano che il contatto
elettrico stimola nel loro corpo contrazioni muscolari
( Svizzera
)Nella sua opera "Nuova teoria dei piaceri" il filosofo
Johann Georg Sulzer riferisce sulla
sensazione ricevuta al contatto della sua lingua con due metalli
diversi
(Londra)Henry Cavendish isola l'idrogeno (da lui chiamato "aria
infiammabile") e ne studia le proprietà
(Torino)Un
ex-discepolo del Beccaria, Giovan Francesco Cigna, ripetendo più volte
un esperimento di elettrizzazione per induzione, riesce a caricare
una bottiglia di Leida
(Svizzera)Albrecht von Haller riconduce l'irritabilità dei
muscoli a stimoli meccanici, termici, chimici ed
elettrici
(Londra) John
Walsh , membro del Parlamento britannico, studia scientificamente
la torpedine e trova che le scosse della torpedine si trasmettono attraverso
i conduttori di elettricità, ma non attraverso i "non
conduttori"
Walsh paragona le
superfici superiore e inferiore degli "organi elettrici" della torpedine
alle superfici cariche di elettricità di segno opposto di una bottiglia
di Leida e
conclude: "We here approach to that veil of Nature which man
cannot remove" (ci avviciniamo qui a quel velo della natura che l'uomo
non può scostare)
La
torpedine vista di fronte; in basso sono mostrati gli organi
elettrici
(Köping)Il
farmacista Karl Wilhelm Scheele della città di Köping,
scopre il cloro, gli ossidi di bario e di manganese, e l'ossigeno, che
chiama, quale seguace della teoria del flogisto, "aria di fuoco". Studia
anche la respirazione degli animali acquatici
(Como)In una
lettera allo scienziato inglese Joseph Priestley (autore, nel 1767,
della "History of Electricity"), Volta descrive l'elettroforo perpetuo
che utilizza
l'induzione elettrostatica per produrre e continuare ad accrescere una
carica elettrica
L'elettroforo
perpetuo
(Londra) Tiberius Cavallo pubblica l'opera "A Complete
Treatise of Electricity" con esperimenti originali
dell'autore
(Como) Nella lettera sulla capacità dei condensatori
elettrici, che invia a Horace-Bénédict De Saussurre, il
naturalista svizzero inventore dell'igrometro, Volta introduce
accanto al concetto di "capacità elettrica" quello di "tensione
elettrica"
(Francia) L'abate Pierre Bertholon pubblica un libro
sull'elettricità del corpo umano, che Luigi Galvani, professore di
anatomia all'università di Bologna, citerà nella quarta parte del suo libro
"De viribus"
( Bologna ) All'università di Bologna, Luigi Galvani inizia le sue
ricerche sull'elettricità animale utilizzando come sorgenti di elettricità,
macchine a strofinio, bottiglie di Leida ed elettricità
atmosferica
(Como) Alessandro Volta inventa il
"condensatore dell'elettricità, un dispositivo che serve per
accumulare elettricità e per rendere visibili anche quantità di
elettricità molto deboli
(Bologna)In
base ad analisi al microscopio, Felice Fontana ipotizza che i
nervi siano pieni di un fluido viscoso, chiamato "fluido nervoso" che ha
natura diversa, ma non molto dissimile, da quella
elettrica
(Bologna)A
seguito di studi sulle torpedini e sulle anguille elettriche, Fontana
ritiene possibile, anche se poco probabile, l'identità fra elettricità e
fluido elettrico
( Bologna ) Un
evento inatteso nel laboratorio di Galvani. Un assistente tocca
casualmente, con un coltello anatomico, il nervo femorale di una rana
"preparata", che si trova a piccola distanza da una
bottiglia di Leida, nel momento in cui da quest'ultima scocca una
scintilla: gli arti della rana subiscono violente
contrazioni
Una tipica rana, preparata per
esperimenti:
F filo metallico che perfora il midollo spinale; M spina
dorsale; DD nervi sacrali che terminano nei nervi
crurali
(Como) Volta pubblica la memoria "Del modo di rendere sensibile la
più debole elettricità sia naturale sia artificiale" e propone una
definizione per la capacità di un condensatore, scrivendo
esplicitamente: "capacità e tensione elettrica sono in ragione
inversa"
(Bologna) In
base a una serie di innumerevoli esperimenti Galvani si convince che la
rana si comporta sia da elettroscopio che da generatore di
elettricità
Le
contrazioni sono più evidenti se il nervo crurale e il muscolo della
zampa sono messi in contatto fra loro da un arco bimetallico,
piuttosto che da un arco costituito da un solo metallo
(Bologna)Ripetendo i suoi esperimenti in diverse condizioni, Galvani
colloca le rane (preparate nella consueta maniera) anche all'aperto,
collegandole al parafulmine. Ne osserva le contrazioni allo scoccare di
fulmini e anche al passaggio di nubi
temporalesche
(Como)In
una lettera al poeta e scienziato tedesco Georg Christoph Lichtenberg,
Volta descrive la combinazione di un elettrometro a foglie con un
condensatore, e fa una trattazione quantitativa del dispositivo
che chiama "elettrometro condensatore"
(Londra)Il
fisico inglese Abraham Bennet inventa un duplicatore formato da un
elettroscopio a sommità piatta, e da due piastre metalliche mobili, la
piastra centrale e la piastra superiore, entrambe con la faccia
inferiore ricoperta da vernice isolante. La macchina si basa, come
l'elettroforo perpetuo, sul fenomeno dell'induzione elettrostatica e
permette, ad ogni successivo ciclo di operazioni, di raddoppiare la
carica elettrica accumulata.
(Londra) William
Nicholson inventa la prima macchina rotante per induzione, che
comprende due dischi fissi e uno girevole attorno a un asse. Il disco
girevole scorre davanti agli altri due, raddoppiando (o quasi) ad ogni
passaggio la carica accumulata per induzione su ciascuno dei due dischi
(cariche elettriche positive sull'uno e negative
sull'altro).
Il
duplicatore di Nicholson, ricostruito nel laboratorio di fisica
dell'università di Pavia nel 1796, permetterà a Volta di valutare
quantitativamente l'azione sviluppata dal muto contatto fra
due metalli diversi e di rielaborare la sua teoria del
contatto
(Bologna)Galvani pubblica l'opuscolo "De viribus
electricitatis in motu musculari " e divulga la teoria del
fluido elettrico animale nel mondo accademico. Alcune copie del
"Commentarius" di Galvani giungono anche all'università di
Pavia
L'inizio del "Commentarius" di Luigi
Galvani
(Dal sito Web dell'Università di Pavia)
(Pavia)Volta, inizialmente pessimista, prova lui stesso a ripetere
gli esperimenti di Galvani e passa in pochi giorni "dall'incredulità al
fanatismo". Ma comincia presto ad avere qualche dubbio e prova a
spiegare il fenomeno in modo più semplice
(Pavia)
Accurate analisi quantitative convincono Volta che il
"disequilibrio elettrico", cioè la forza elettromotrice, non ha sede
nella rana, ma nel contatto fra i due metalli che formano l'arco di
collegamento: la rana "preparata" agisce solo da elettroscopio
rivelatore
(Como)Nella "Memoria seconda sull'elettricità animale" , Volta
controbatte la teoria del fluido elettrico animale" sostenendo che
nella contrazione dei muscoli della rana osservati da
Galvani "è la diversità dei metalli che fa".
(Bologna) Nella pubblicazione anonima "Dell'uso e dell'attività
dell'arco conduttore nelle contrazioni dei muscoli" sono descritti
esperimenti di Galvani e del suo nipote e discepolo Aldini, dove si
riferisce, fra l'altro, che si sono ottenute contrazioni in una
rana ponendo il nervo femorale direttamente a contatto della
superficie tagliata del muscolo della coscia
La
contrazione che si verifica in seguito al contatto diretto fra nervo e
muscolo è la prima dimostrazione scientifica dell'attività
bioelettrica
Il
nervo viene messo direttamente a contatto della superficie tagliata del
muscolo. (Per inumidire il nervo, la rana è stata lavata in soluzione
salina)
(Pisa) Il
medico toscano Eusebio Valli pubblica a Mantova la Lettera XI
sull'elettricità animale e riferisce di contrazioni muscolari ottenute
per mezzo di circuiti formati con i soli organi delle rane,
senza l'uso di metalli ed evitando accuratamente ogni possibile
irritazione di tipo meccanico degli organi animali.
(Como) Volta cerca di modificare la sua "teoria del
contatto" in
modo da riuscire a interpretare anche le nuove esperienze di Galvani, Aldini e
Vassalli in base alle sue convinzioni scientifiche. A questo fine
ammette che le contrazioni possono essere provocate non solo da
conduttori metallici, ma anche dall'intervento di conduttori
umidi
(Como)Volta avvia esperienze per precisare fisicamente la sua
teoria del contatto. A questo scopo Sostituisce il suo
elettrometro condensatore con il moltiplicatore di Nicholson e riesce a
mettere in evidenza la debole tensione che si genera al contatto fra
conduttori diversi, sia di prima specie (metalli) che di seconda specie
(conduttori umidi)
(Bologna )Un
anno prima di morire, Galvani pubblica le sue memorie sull'elettricità
animale, dove ribadisce le proprie idee con queste parole:"...avvi una
serie di contrazioni che si ottengono senza stimolo, senza metallo, e
senza il minimo sospetto di eterogeneità, e prodotte dunque da un
circolo di elettricità intrinseca all'animale..."
(Como ) Volta risponde con le "Lettere del cittadino N.N. di Como"
indirizzate al fisico Giovanni Aldini, nipote e discepolo di Luigi
Galvani, e prosegue il suo dibattito con i Galvaniani
(Como)
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