La controversia Galvani - Volta e l'invenzione della pila
di Christine Blondel e Bertrand Wolff
Traduzione di Alessandro Orlandi
Volta, dall'elettricità animale all'elettricità metallica (marzo - ottobre 1792)
Nel 1792 Alessandro Volta (1745 - 1827) è uno scienziato di fama internazionale. Professore di fisica a Como, e in seguito all'università di Pavia, egli viaggia molto - al contrario di Galvani - per incontrare i più illustri scienziati dell'epoca, in Francia, in Inghilterra e in Germania e intrattiene una fitta corrispondenza scientifica. Nel 1791 diviene membro della Royal Society.
Anche senza l'invenzione della pila il suo nome sarebbe stato tramandato ai posteri : l'invenzione dell'elettroforo [Vedere De l'électrophore perpétuel à la machine de Wimshurst], l'individuazione del "gas delle paludi" o aria infiammabile [il metano], che rende infiammabile la superficie delle acque stagnanti, la costruzione di elettrometri molto sensibili, in grado di rilevare l'elettricità nell'atmosfera, l'invenzione dell'eudiometro, per indagare sulle reazioni chimiche provocate da una scintilla elettrica in una miscela gassosa, etc.
Matteucci Ch. Essai sur les phénomènes électriques des animaux, Paris, 1840. |
Nel 1782, molto prima della sua controversia con Galvani, Volta ammette l'esistenza di una elettricità animale : "Per poterla chiamare eletticità animale occorre trovare una elettricità che sia legata fondamentalmente alla vita [...] Ma esiste una simile elettricità? Si : la si è scoperta nella Torpedine e nell'anguilla elettrica di Surinam, che i naturalisti, da Linneo in poi, chiamano Gymnotus electricus " Volta quindi aggiunge alle sue argomentazioni la conclusione dell'inglese John Walsh, il quale era riuscito ad ottenere una scintilla con un pesce elettrico : "Le torpedini scaricano una grande quantità di fluido elettrico, in modo molto simile a grandi batterie [di bottiglie di Leida], ma con meno energia e con una tensione più debole (per utilizzare il termine suggerito da me)" |
Leggendo nel 1792 De viribus electricitatis in motu musculari. Commentarius di Galvani (denominato in seguito semplicemente Dissertazione...), Volta è in un primo momento scettico di fronte alle esperienze che vi sono descritte e si ripromette di ripeterle egli stesso. Ma, nel giro di qualche settimana, riconosce di essere passato "dall'incredulità al fanatismo" per ciò che riguarda l'esistenza di questa elettricità di origini organiche. In una memoria indirizzata al celebre studioso inglese di elettricità Cavallo, Volta sottolinea l'importanza della scoperta di Galvani :
La Dissertazione..."contiene una delle scoperte più belle e più sorprendenti, che ne ha originate numerose altre".
[Vedere Galvani e "l'elettricità animale"]
Ma i dubbi fanno rapidamente la loro comparsa, fondati sulle esperienze dello stesso Volta, che riprendono una ad una quelle di Galvani. Inoltre egli introduce due innovazioni rispetto a Galvani. Da una parte non sperimenta unicamente su cosce di rana, disseccate alla maniera di Galvani, ma anche su diversi animali interi, vivi o morti. D'altra parte, da fisico convinto "che mai può farsi di buono, se le cose non si riducono a gradi e misure", egli cerca di valutare, con l'aiuto dei suoi elettrometri, quale sia la tensione sufficiente per provocare una contrazione. Riprendendo in considerazione l'applicazione diretta dell'elettricità ai nervi, egli constata che la rana "preparata" è uno straordinario " elettrometro animale, che tale si può dire". In effetti la tensione elettrica sufficiente per provocare una contrazione è così debole che solo il suo elettrometro condensatore ultrasensibile è in grado di individuarla.
Galvani, Dissertazione..., 1792 |
Ma per lui la "più sorprendente scoperta" di Galvani è quella che riguarda l'arco conduttore generato da due metalli : ...Come impedirsi di essere sorpresi dalle esperienze "del tutto nuove e meravigliose che Galvani riporta [nella sua Dissertazione] ? Mediante le quali egli ottiene le stesse convulsioni e movimenti violenti delle membra senza far ricorso ad alcuna elettricità artificiale o eccitazione dall'esterno, con la sola applicazione di un qualsiasi arco conduttore, un estremo del quale viene collegato ai muscoli e l'altro ai nervi...E' così che egli ha scoperto in modo fortuito e ci ha dimostrato nel modo più evidente, l'esistenza di una effettiva elettricità animale in tutti, o quasi tutti, gli animali." |
Volta sembra quindi aderire alla tesi dell'elettricità animale. Tuttavia, qualche riga più sotto troviamo le prime obiezioni.
Le esperienze di Galvani "sono troppo circoscritte. Si tratta ogni volta di scoprire e isolare i nervi, di stabilire attraverso corpi conduttori di elettricità una comunicazione tra muscoli e nervi [...] Se egli avesse un po' variato le esperienze, come ho fatto io, si sarebbe accorto che questo doppio contatto di muscolo e nervo, questo circuito che egli immagina, non è sempre necessario. [...] Egli avrebbe trovato quel che ho trovato io, che è possibile suscitare le medesime convulsioni, gli stessi movimenti nelle zampe e in altre membra delle rane e di ogni altro animale", applicando l'arco sia tra due punti del nervo, sia tra due muscoli e persino tra due diversi punto di uno stesso muscolo.
Cosa conclude Volta da queste esperienze nelle quali egli varia sia il tipo di animale utilizzato, dall'agnello alla cicala, sia il modo di effettuare la stimolazione? Secondo lui l'analogia tracciata da Galvani tra il muscolo e una bottiglia di Leida non può essere accolta, dato che è sufficiente collegare l'arco metallico con due punti diversi del nervo per provocare la contrazione. Per galvani, invece, era necessario collegare muscolo e nervo mediante tale arco metallico per scaricare l'elettricità accumulata nel muscolo.
Altra differenza essenziale con Galvani : Volta afferma che l'arco che viene messo a contatto con due differenti punti del nervo deve essere costituito da due metalli diversi per poter produrre una contrazione muscolare. Con un solo metallo perfettamente omogeneo egli non ottiene alcuna contrazione.
Nel settembre 1792 Volta scrive prudentemente che in certi fenomeni "l'elettricità animale naturale e propriamente organica sussiste e questa ipotesi non può essere interamente scartata", in ottobre afferma di :
"...[ aver scoperto] sicuramente una nuova legge molto singolare; una legge che non si applica in modo proprio all'elettricità animale, ma piuttosto all'elettricità comune. [Legge secondo la quale] un flusso di fluido elettrico continua a sussistere per tutto il tempo in cui le due armature sono a contatto.
Ammetto che non è semplice concepire come e perché la semplice applicazione di due armature diverse [...] a punti molto vicini tra loro di un qualsiasi muscolo turbi l'equilibrio del fluido elettrico e, attraendolo da uno stato di riposo ed inazione, lo solleciti a passare incessantemente da una parte all'altra..."
Anche se "non è facile concepire" una nuova legge così "straordinaria e difficile da conciliare con le leggi comunemente note" [idem] , per lui "è questa differenza tra le armature ad essere essenziale". Tali armature non devono essere considerate alla stregua di semplici conduttori, ma piuttosto come "i motori" dell'elettricità. Uno dei conduttori spinge il fluido elettrico attraverso quei conduttori imperfetti che sono i tessuti animali, mentre l'altro metallo attrae il fluido verso di sé.
Volta contesta inoltre la tesi di Galvani secondo la quale l'elettricità stimola direttamente la contrazione delle fibre muscolari. Per lui il fluido elettrico non influenza i muscoli che attraverso l'intermediazione dei nervi. Tale conclusione può sembrare paradossale, dato che l'applicazione dell'arco bimetallico alle sole "parti muscolari" provoca delle contrazioni. Ma in questo caso il fattore decisivo sarebbe la prossimità di un nervo, il che viene provato dal fatto che sono i muscoli controllati da quel nervo a subire le contrazioni più forti, e non quelli ai quali l'arco viene applicato.
Seguendo queste tesi Volta descrive le esperienze condotte sulla sua stessa lingua. Anche numerosi scienziati dell'epoca, come il famoso naturalista tedesco Alexander Von Humboldt, sperimentano su se stessi. Ma la sensibilità dell'uomo, come quella di tutti gli animali a sangue caldo, è molto minore rispetto a quella della rana! Per provocare contrazioni spettacolari, simili a quelle subìte dalla rana, si dovrebbe ricorrere a "preparazioni" poco piacevoli (parziale sezionamento o lavoro su membra amputate!).
"Fortunatamente mi venne in mente che noi abbiamo nella lingua un muscolo nudo, privo almeno degli integumenti spessi di cui sono coperte le parti esterne del corpo. ..."
Volta mette un piccolo pezzo di stagno sulla punta della lingua e pone la parte cava di un cucchiaio d'argento sulla superficie superiore della lingua, poi piega il manico del cucchiaio fino a portarlo a contatto con lo stagno.
"Mi attendevo di vedere tremolare la lingua e per questo facevo l'esperienza davanti a uno specchio. Ma i movimenti che avevo predetto non avvennero; ed ebbi, invece, una sensazione che non mi attendevo affatto : cioè un sapore agro, assai forte sulla punta della lingua. Dapprima fui molto sorpreso di ciò; ma riflettendo un po' sul fatto capii facilmente che i nervi che fanno capo alla punta della lingua sono destinati alle sensazioni del gusto e nient'affatto ai movimenti di questo muscolo; era del tutto naturale che la forza irritante del fluido elettrico [...] eccitasse qui un sapore e nient'altro."
Dato che l'effetto osservato corrisponde alla funzione naturale del nervo - sensoriale e non motoria - è il nervo e non il muscolo ad essere eccitato dall'elettricità "messa in moto" dai metalli. Supponendo che i nervi responsabili dei movimenti della lingua si innestino vicino alla sua radice, Volta sperimenta su delle lingue animali tagliate da poco. Applicando il pezzo di stagno alla radice della lingua egli ebbe "il piacere di vedere la lingua tutta tremolare vivamente, sollevare la sua punta, torcersi e ripiegarsi da parte a parte, ogni volta e per tutto il tempo in cui aveva luogo una tale comunicazione."
Egli osserva inoltre che il pizzicore e i sapori avvertiti durante l'applicazione alla lingua dell'arco bimetallico sono analoghi a quelli avvertiti collegando la lingua con le sfere di una macchina elettrica.
E' facile realizzare una variante dell'esperienza di Volta : stringete la lingua tra una lamina di rame e una lamina di ferro (o, meglio, di zinco o di alluminio), congiungendo le due lamine all'esterno.
Infine Volta utilizza il suo occhio come rilevatore : l'applicazione dell'arco bimetallico provoca delle sensazioni luminose.
Alla fine dell'anno 1792 egli afferma con chiarezza il suo rifiuto dell'elettricità animale. Per lui i tessuti muscolari giocano soltanto un ruolo passivo.
Cosa ne dice la scienza oggi?Nelle esperienze nelle quali intervenivano due metalli e un tessuto organico, Volta aveva ragione nella misura in cui l'elettricità non proviene dall'animale. Ma aveva anche torto perché il generatore non è, come lui credeva, la coppia metallica, ma il sandwich costituito dal primo metallo, dalla soluzione acquosa (tessuto animale) e dal secondo metallo. Si tratta di ciò che oggi viene chiamato un elemento della pila. Oggi si sa che la soluzione acquosa è indispensabile, mentre Volta non le attribuiva che un ruolo passivo.
La risposta dei "galvanisti" : la contrazione senza alcun metallo (1794)
Galvani aveva sottolineato nella sua Dissertazione (1791) che la presenza di metalli diversi aveva un'influenza decisiva : "l'uso di parecchi e differenti corpi metallici aveva molto più effetto dell'uso di un unico corpo metallico uniforme". Ciò nondimeno non ne aveva tratto la conclusione che i metalli potessero avere un ruolo attivo. In effetti, per quanto debole possa essere, la contrazione muscolare può essere provocata da un solo metallo : nel primo resoconto dell'esperienza sulla terrazza l'uncino piantato nel midollo spinale della rana è in ferro così come la ringhiera della terrazza. Certo, l'utilizzazione di due metalli diversi facilita la scarica - fatto che Galvani si limita a constatare senza cercare di interpretarlo - ma non si tratta di una condizione indispensabile.
Giovanni Aldini. Essai théorique et expérimental sur le galvanisme..., Paris 1804 |
Nel 1794 appaiono due opere anonime che vertono sull' "arco conduttore", la prima attribuita a Galvani, la seconda al suo nipote e collaboratore Giovanni Aldini. Galvani rammenta dapprima i risultati ottenuti con un arco costituito da un solo metallo omogeneo - ma Volta metterà in dubbio tale omogeneità - poi presenta quella che egli considera l'esperienza cruciale, che consentirà di eliminare il minimo dubbio a proposito dell'elettricità animale, una esperienza secondo lui molto più facile, più semplice, ancora più certa e convincente : vengono ottenute contrazioni muscolari senza l'aiuto di alcun metallo, semplicemente mettendo a contatto il nervo crurale della coscia della rana con la superficie esterna del muscolo. Altri partigiani di Galvani moltiplicano esperienze nelle quali semplici contatti tra tessuti animali producono contrazioni. Volta deplora il fatto che tali esperienze riconducano alla "fazione galvani sta" numerosi studiosi che avevano in un primo tempo aderito alla sua tesi "metallica". |
Cosa ne dice la scienza oggi?
Galvani e i suoi partigiani avevano ragione per ciò che riguarda le esperienze di contrazione senza metalli : in effetti esistono sicuramente delle differenze di potenziale elettrico di origine organica, ma esse sono molto più deboli delle differenze prodotte da un elemento di una pila. E' possibile misurarle ai nostri giorni mediante un elettrocardiogramma o un encefalogramma.
Ma attenzione! Se è interessante riesaminare i fatti alla luce delle nostre attuali conoscenze, non è per assegnare delle ricompense ai "vincitori" della disputa, ma anzitutto per comprendere la complessità della realtà sperimentale dell'epoca e mettere in evidenza il rigore delle argomentazioni da una parte e dall'altra.
Volta e i "conduttori di seconda classe" : teoria generale del contatto (1795)
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Volta non abbandona la partita! Realizza anche lui delle esperienze sulle contrazioni senza metalli e rileva che gli effetti sulle rane sono influenzati dalla diversa natura dei tessuti che vengono messi a contatto, tessuti che contengono differenti soluzioni organiche. Nell'ottobre 1795 egli afferma che i conduttori "di seconda classe" - cioè i tessuti organici umidi (nervi o muscoli) - possono essere anch'essi "motori" dell'elettricità. Questa generalizzazione della sua teoria del contatto gli consente di rispondere ai seguaci di Galvani che è la differenza tra i conduttori ad essere essenziale, sia che si tratti di conduttori metallici (di "prima classe"), che di tessuti umidi ("di seconda classe"). Tra i due casi non c'è che una differenza di grado, dato che il contatto tra due conduttori "di seconda classe" produce effetti elettrici molto più deboli. Differenti combinazioni tra conduttori di natura diversa. Le maiuscole designano i "conduttori di prima classe" (metalli), le minuscole quelli di "seconda classe" (conduttori umidi) |
A questo stadio della controversia era molto difficile scegliere quale tra le due interpretazioni fosse quella giusta, nella misura in cui solo un corpo organico (lingua, rana) è abbastanza sensibile da permettere di rilevare gli effetti elettrici molto deboli in gioco, effetti dell'elettricità animale secondo Galvani ed effetti dovuti alla natura eterogenea dei conduttori secondo Volta.
Escludere l'organismo animale dall'esperienza : una esperienza "cruciale" di Volta (1796-97)
Volta aveva messo a punto uno strumento molto sensibile, il suo elettrometro condensatore, per misurare deboli tensioni elettriche. Nel 1797 descrive lunghe e delicate esperienze con tale strumento il quale, egli afferma, evidenzia le tensioni provocate dal semplice contatto tra due diversi metalli.
"Invero un'elettricità così spiegata ottenuta coi semplici toccamenti metallici è cosa affatto sorprendente, e grande stupore infatti ha recato a tutti gl'intelligenti, a cui ho avuto occasione di mostrare tali sperienze."
In questa esperienza non entra più in gioco nessun corpo organico. Volta ha ricondotto il dibattito sul suo terreno, quello della fisica. Sia ai suoi occhi che a quelli dei suoi sostenitori si tratta di un'esperienza cruciale. Tuttavia l'esperienza è molto delicata, troppo per gli anatomisti, il risultato fu messo in dubbio e furono chiamati in causa fenomeni parassiti.,
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L'elettroscopio condensatore con il quale Volta afferma di poter evidenziare l'elettricità prodotta dal contatto tra due dischi di metalli diversi m ed n. |
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L'esperienza cruciale di Galvani contro l'esperienza cruciale di Volta (1797)
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Nel frattempo i sostenitori dell'elettricità animale non sono rimasti inattivi. Cos' Alexander Von Humboldt conferma le osservazioni di Galvani sulle contrazioni in assenza di metalli. E, soprattutto, provoca un movimento mettendo a contatto le due estremità di un pezzo di muscolo con due punti di un nervo crurale. I due contatti sono qui della stessa natura e la "differenza tra i conduttori" invocata da Volta non interviene.
Marc Sirol, Galvani et le galvanisme, Paris, 1939. |
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In un memoriale indirizzato nel 1797 al celebre naturalista Lazzaro Spallanzani, professore come Volta all'università di Pavia, Galvani propone anche lui un'esperienza "cruciale" : "Pure a distruggere totalmente quest'ombra di dubbio, feci l'esperimento seguente. Preparai l'animale nella solita maniera; tagliai indi l'un nervo isciatico, e l'altro presso la sua escita dal canal vertebrale ; poi divisi, e separai una gamba dall'altra, in modo che ciascuna d'esse rimanesse col solo suo corrispondente nervo ; piegai in appresso il nervo dell'una a modo di picciol arco, indi alzato col solito cilindretto di vetro il nervo dell'altra, lo lasciai cadere sopra quest'arco nervoso, coll'avvertenza che il nervo nella sua caduta toccasse in due punti l'altro piegato in arco, e che la boccuccia di quello formasse uno dei due punti. Vidi moversi la gamba, il di cui nervo io faceva sopra il nervo dell'altra, talvolta ancora vidi moversi ambidue, e l'esperimento succede essendo esse isolate totalmente, e non avendo fra loro commercio alcun salvo che pel toccamento de' nervi. Or, quale eterogeneità potrà qui richiamarsi in aiuto delle insorte contrazioni, allorché i soli nervi vengono fra di loro a contatto? [...] [Tali contrazioni sono] prodotte dunque da un circolo di una elettricità intrinseca all'animale, e naturalmente in esso sbilanciata." Un ultimo dubbio potrebbe sussistere, aggiunge Galvani, se queste contrazioni siano dovute al di là di ogni dubbio all'elettricità animale; Quelle "che si ottengono con [metalli differenti] fossero da ascrivarsi alla elettricità comune". |
Marc Sirol, Galvani et le galvanisme, |
"Una tale supposizione avrebbe accordata molto bene l'opinione del Sig. Volta colla mia, e l'una non avrebbe distrutta l'altra."
La domanda viene posta, ma il seguito della memoria di Galvani è una lunga confutazione degli argomenti di Volta sul ruolo motore dell'eterogeneità dei conduttori.
Galvani e l'organo elettrico della torpedine.
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In un'altra memoria a Spallanzani, Galvani scrive : "Io da lungo tempo desderava di potere esaminare e trattare questa stessa elettricità in alcuno di que' animali, ne' quali e la preenza della medesima, e l'indicato circolo restasse fuori d'ogni questione." Si tratta della torpedine, sulla quale egli ha finalmente l'occasione di sperimentare durante un soggiorno sull'Adriatico, nel 1795. Galvani descrive con grande precisione gli organi elettrici dell'animale : "...e cumularsi questa sí forte elettricità in esso animale per mezzo di due corpi di una particolar struttura detti corpi, ed organi elettrici, composti di moltissimi prismi esagoni, formati da innumerevoli piccoli piani parimenti esagoni, gli uni sovrapposti agli altri con mirabil ordine" Nel seguito della sua memoria Galvani si interroga sulle analogie e sulle differenze tra i tre tipi di elettricità : l'elettricità animale prodotta dall'organo elettrico della torpedine, l'elettricità animale comune a tutti gli animali e l'elettricità ordinaria prodotta dallo sfregamento.
R.A. De Réaumur. Des effets que produit le poisson appellé en français torpille, ou tremble, sur ceux qui le touche ; et de la cause dont ils dépendent. Histoire et Mémoires de l'Académie des sciences, 1714, p. 360 - 361 |
" Guerra scientifica " e guerre napoleoniche
Elettricità metallica contro elettricità animale, la controversia, delimitata in un primo tempo tra Bologna e Pavia, è diventata una "guerra scientifica" attraverso l'Europa. Così a Londra si sono costituite una società voltaica e una società galvanica che si fronteggiano.
Alla fine del 1796 viene dichiarata un'altra guerra. Le armate rivoluzionarie francesi invadono l'Italia e nel 1798 Bonaparte esige un giuramento di fedeltà da parte di tutti i funzionari della nuova Repubblica cisalpina che egli ha appena costituito nell'Italia del nord. Galvani, a differenza di Volta, si rifiuta di giurare e perde sia il suo posto all'Università che la sua casa.
Muore poco dopo, nel 1798. Ma suo nipote, Giovanni Aldini, prosegue la controversia con grande vigore. Viaggia in Francia e in Inghilterra, i contatti internazionali tra gli studiosi non si interrompono malgrado i conflitti militari e politici.
Dall'organo elettrico della torpedine alla pila di Volta (1799 - 1800)
Rana, lingua, elettrometro speciale...i rilevatori sensibili all'elettricità detta metallica o animale non sono numerosi. Volta cerca di ottenere una tensione più elevata, e quindi più facile da evidenziare, con ogni tipo di stratagemma. Come arriva a concepire, alla fine del 1799, il dispositivo che lo renderà famoso e che manifesta agli occhi di tutti la produzione di una elettricità che non dipende in nessun modo dagli organismi viventi? Sembra chiaro che, paradossalmente, l'elettricità animale abbia giocato un ruolo importante nell'invenzione del dispositivo destinato a combattere la tesi della sua stessa esistenza.
In effetti Galvani descriveva gli "innumerevoli piccoli esagoni piatti" disposti "gli uni sugli altri secondo un ordine ammirevole" all'interno dell'organo elettrico della torpedine. Ebbene, l'impilamento che Volta descrive (in francese) nella sua celebre lettera del marzo 1800 a Joseph Banks, presidente della Royal Society, riproduce, come sottolinea egli stesso, la struttura e gli effetti dell'organo elettrico della torpedine. Per realizzare questo impilamento, costituito da dischi di metallo e dischi di cartone umido, egli ha cercato di scegliere nel modo migliore i metalli : "dischi di rame o, meglio, d'argento" e "placche di stagno, oppure, molto meglio, di zinco" e la miglior scelta dell'"umore" : acqua salata che impregnasse "qualche materiale spugnoso".
Manoscritto della lettera di Volta a Joseph Banks, |
"Avendo sotto mano tutti questi pezzi in buono stato, vale a dire i dischi metallici ben adatti e secchi, e gli altri non metallici ben imbevuti [...] d'acqua salata, e asciugati in seguito leggermente, perché l'umore non sgoccioli, non ho che da disporli come conviene [...]. [Vedere il video La pile de Volta a encore frappé Esercizio : Due dei dischi metallici citati in questo brano sono superflui. Ciò mostra l'errore di interpretazione di Volta, già segnalato più sopra in uno degli inserti "Cosa ne dice la scienza oggi?". |
Cosa ne dice la scienza oggi?
Volta aveva sovrapposto una ventina di elementi che generavano ciascuno circa 1 volt, producendo in tal modo una tensione di una ventina di volts. Se si costruisce una pila identica a quella descritta da Volta, con dischi del diametro di qualche centimetro e se si toccano simultaneamente, dopo essersi bagnati le dita, i dischi posti alle estremità, la sensazione che si avverte è debole. Così, aggiunge Volta, "ho cercato il modo di allungare molto [la colonna] moltiplicando i dischi metallici senza farla crollare". Egli dispone così in serie quattro colonne identiche, come si vede nell'incisione che illustra la sua lettera a Banks.
Se ogni colonna è composta da 20 elementi l'insieme fornisce dunque circa 80 volts e la scossa è maggiore. Bisogna anche, insiste Volta, "che le superfici (dei dischi bagnati) siano ben incollate alle superfici dei piatti metallici "perché questi dischi di cartone umidificato "sono dei conduttori molto meno perfetti e, per questo motivo, hanno bisogno di un ampio contatto con i conduttori metallici." In termini moderni, questi dischi sono effettivamente responsabili della resistenza interna r della pila. L'intensità della corrente che provoca la scossa quando vengono toccate le due estremità della pila è data dalla formula : i = E /(r + R) ove • E è la forza elettromotrice della pila, quindi all'incirca 80 volts • R è la resistenza elettrica del percorso attraverso il corpo umano Per aumentare l'intensità di corrente è quindi necessario diminuire r ed R. Si può diminuire R aumentando le superfici di pelle bagnata che entrano a contatto con le estremità della pila, come prescrive Volta. |
 La pila di Volta, un "classico" nelle collezioni dei licei del XIX secolo. Le tre bacchette di vetro consentono, come dice Volta, di moltiplicare i dischi metallici senza che la colonna crolli. |
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Le scosse provocate dalla pila sono molto modeste in confronto alle violente schicchere prodotte dalle bottiglie di Leida caricate con le macchine elettriche a strofinio. Ma dopo la scarica le bottiglie sono, come dice bene il termine, scaricate! Invece, con grande meraviglia di Volta, il suo assemblaggio continua a "percuoterlo [...] con uno o più piccoli colpi, e più o meno frequenti, secondo che si ripetono questi contatti." Alla fine del 1801 Volta presenta la sua pila davanti all'accademia delle Scienze in tre sedute trionfali, alla presenza di Napoleone Bonaparte, che gli fa conferire una medaglia d'oro, mentre i fisici e i chimici in tutta Europa sperimentano già con delle copie o delle varianti del modello storico del marzo 1800. Un modo di rendere percepibile la tensione di una pila di Volta da 20 volts consiste nell'utilizzarla per caricare un condensatore, quindi nello scaricare il condensatore tra le proprie mani. IL condensatore equivale allora a un generatore da 20 volts con resistenza interna nulla. E' quello che si appresta a fare in questa incisione il personaggio che tiene in mano un recipiente di vetro pieno d'acqua e ricoperto all'esterno da un metallo, il che lo rende un condensatore. |
Uno stupefacente "elettromotore"
"Bisogna dare nuovi nomi a dei nuovi strumenti", scrive Volta, fine conoscitore dei metodi di divulgazione del sapere così come dei suoi strumenti, e chiama "apparecchio elettromotore" l'assemblaggio al quale è stato dato in seguito il nome di pila.
Cosa ne dice la scienza oggi?
La nozione di elettromotore non è sparita dalla fisica contemporanea e chiamiamo sempre - traccia della storia - "forza elettromotrice" la tensione misurata tra i capi di un generatore a circuito aperto. Questa denominazione è impropria, perché non si tratta di una forza, ma di una tensione elettrica.
L'effetto di tale elettromotore sul corpo umano può essere prolungato a volontà e può arrivare fino ad infliggere "un bruciore non soltanto continuo, ma che va sempre aumentando, al punto di diventare in poco tempo insopportabile e che non cessa se non interrompendo il circolo." [il circuito conduttore]. E' la prova, agli occhi di Volta, della "continuazione della corrente elettrica" anche se "questa circolazione senza fine del fluido elettrico (questo moto perpetuo), può apparire paradossale".
Un'altra novità straordinaria sulla quale Volta insiste dall'inizio della sua lettera è che il suo apparecchio non prevede che conduttori, mentre la produzione di elettricità era stata fino a quel momento appannaggio dei corpi isolanti (che venivano chiamati proprio per questo motivo corpi elettrici) [Vedere Des machines à frotter]. Inoltre lo "stoccaggio" di elettricità nei condensatori esigeva la presenza di una o più lamine isolanti. E' per questo motivo che certi fisici si erano sforzati di interpretare la produzione e l'accumulazione di elettricità nell'organo elettrico della torpedine con ipotesi poco soddisfacenti, che facevano ricorso a strati isolanti. Ma, insiste Volta, questo organo è "costituito soltanto da sostanze conduttrici". Ed è al termine della sua lettera a Banks che egli risponde alla domanda
"A qual elettricità dunque, a quale strumento deve essere paragonato questo organo della torpedine, dell'anguilla tremante ecc.?
A quello che io ho costruito, secondo il nuovo principio di elettricità che ho scoperto qualche anno fa, e che le mie esperienze successive, soprattutto quelle che mi occupano presentemente, hanno così bene confermato, ossia che i conduttori sono, in certi casi, anche motori di elettricità, nel caso di mutuo contatto tra essi, di differente specie ecc.; a questo apparecchio, che io ho chiamato Organo elettrico artificiale e che, essendo in fondo la stessa cosa dell'organo naturale della torpedine, gli rassomiglia anche per la forma, come ho già esposto."
La pila, risultato finale della controversia
Il progetto di Volta si è realizzato : l'elettricità animale è eliminata dal campo della scienza, è la vittoria dell'elettrometro sul bisturi, del fisico sul fisiologo. Di fatto la controversia si estingue, ma è uno strumento e non una teoria a mettervi fine. In effetti l'interpretazione fornita da Volta - il semplice contatto tra due metalli diversi mette in moto l'elettricità - era inesatta. I primi passi verso la comprensione della pila renderanno necessaria la contestazione di questa ipotesi di Volta da parte dei chimici.
L'ipotesi dell'elettricità animale viene lasciata cadere per trent'anni, fino a quando degli strumenti molto sensibili per misurare le correnti permettono la nascita dell'elettrofisiologia.
Ulteriori letture :
VOLTA, Alessandro. On the Electricity excited by the mere Contact of conducting Substances of different Kinds, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1800, vol. 90, p. 403–431 [article original en français].
VOLTA, Alessandro. On the Electricity excited by the mere Contact of conducting Substances of different Kinds, The Philosophical Magazine, 1800, vol. 7, p. 289-311 [English version]
DIBNER, Bern. Galvani - Volta. A controversy that led to the discovery of useful electricity, Norwalk : Burndy Library, 1952.
PERA, Marcello. The Ambiguous Frog : The Galvani-Volta Controversy on Animal Electricity, Princeton : Princeton University Press, 1996
Una bibliografia delle "fonti secondarie" sulla storia dell'elettricità.