Мир под напряжением. История электричества: опасности для здоровья, о которых мы ничего не знали

Артур Фёрстенберг

Мир под напряжением. История электричества: опасности для здоровья, о которых мы ничего не знали

Arthur Firstenberg

The Invisible Rainbow: A History of Electricity and Life

© 2017, 2020 by Arthur Firstenberg

© Захаров А., перевод на русский, 2021

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2022

* * *

Посвящается памяти Пельды Леви – друга, наставницы и путешественницы

Примечание автора

Чтобы облегчить чтение, я свел примечания к минимуму. Однако все источники, на которые ссылается текст, можно найти в библиографии в конце книги вместе с другими важными работами, которыми я пользовался. Для удобства тех, кого интересуют конкретные темы, литература в библиографии организована по главам, а в некоторых главах – по темам, а не просто алфавитным списком.

А. Ф.

Пролог

Когда-то давным-давно радуга, видимая в небе после дождя, содержала в себе все существующие цвета. Наша Земля «сконструирована» именно так. Над нами расположено воздушное покрывало, которое поглощает самые высокочастотные, ультрафиолетовые, лучи, а также все рентгеновское и гамма-излучение из космоса. Большинства более длинных волн, которыми мы сейчас пользуемся для радиовещания, когда-то тоже не существовало. Точнее, они были, но их количество было близко к нулю. Они доходили до нас от солнца и звезд, но их энергия была в триллионы раз ниже, чем свет, также получаемый с небес. Космические радиоволны были настолько слабыми, что оставались невидимыми, так что у живых существ вообще не развились органы, способные их видеть.

Еще более длинные волны, низкочастотные пульсации от молний, тоже невидимы. Когда сверкает молния, она заполняет ими воздух, но эти волны исчезают практически мгновенно; их эхо, разносящееся по всему миру, примерно в десять миллиардов раз слабее, чем солнечный свет. Органов, которые способны видеть такие волны, у нас тоже нет.

Но вот наши тела знают, что эти цвета где-то рядом. Энергия наших клеток, шепчущих в радиочастотном диапазоне, почти бесконечно мала, но необходима для жизни. Каждая наша мысль, каждое движение окружают нас низкочастотными пульсациями; этот «шепот» впервые открыли в 1875 г., и он тоже необходим для жизни. Электричество, которым мы пользуемся сегодня, та субстанция, которую мы передаем по проводам и по воздуху, даже не задумываясь об этом, было открыто как свойство живых существ примерно в 1700 г. Лишь позже ученые узнали, как его можно укротить и заставить его двигать неживые предметы, игнорируя – поскольку просто не могли его видеть – воздействие электричества на живую природу. Оно окружает нас сегодня во всем своем разноцветии, почти такое же сильное, как и солнечный свет, но мы по-прежнему его не видим, потому что его не существовало, когда жизнь зародилась.

Мы сейчас живем со множеством разрушительных заболеваний, которым не место в мире, происхождения которых мы не знаем, присутствие которых воспринимаем как должное и больше не задаем вопросов. Мы уже давным-давно позабыли то состояние здоровья, которым наслаждались без них.

Генерализованного тревожного расстройства, от которого страдает шестая часть человечества, не существовало до 1860-х гг., когда землю впервые опутали телеграфные провода. До 1866 г. в медицинской литературе о нем нет ни слова.

Грипп в его нынешней форме открыли в 1889 г. – вместе с переменным током. Он всегда с нами, подобно хорошо знакомому гостю – настолько хорошо знакомому, что мы уже и забыли, что так было не всегда. Многие врачи, пережившие наплыв больных гриппом в 1889 г., ранее не видели ни единого случая.

До 1860-х гг. сахарный диабет был такой редкостью, что врачи редко за всю жизнь принимали больше одного-двух больных. Он тоже изменил свой характер: когда-то диабетики были худыми как скелеты. При ожирении болезнь не развивалась никогда.

Заболевания сердца тогда были двадцать пятой по распространенности причиной смерти, немного позади несчастных случаев на водоемах. Они были болезнью младенцев и стариков. Больное сердце у кого-то еще считалось невероятным событием.

Рак тоже был огромной редкостью. В доэлектрические времена даже курение табака не вызывало рака легких.

Это болезни цивилизации, которыми мы поразили и наших соседей по планете – животных и растения, болезни, с которыми мы живем, потому что отказываемся признать, что́ же за силу на самом деле поработили. 60-герцевый ток в домашней проводке, сверхзвуковые частоты в компьютерах, радиоволны в телевизорах, микроволны в мобильных телефонах – все это лишь искажает невидимую радугу, которая курсирует по нашим венам, поддерживая в нас жизнь. Но мы о ней забыли.

Пришло время вспомнить.

Часть первая

1. Молния в бутылке

Эксперимент в Лейдене породил невероятную манию, распространившуюся повсюду. Куда бы вы ни поехали, вас спросили бы: «А вы это чувствовали?» Время действия – 1746 г. Место действия – любой город в Англии, Франции, Германии, Голландии, Италии. Еще через несколько лет – и Америки. Электричество появилось на сцене, словно вундеркинд-дебютант, и посмотреть на его выступление собрался весь западный мир.

Ученые, принявшие его «роды» – Клейст, Кюнеус, Алламана, Мушенбрук, – предупреждали, что помогли появиться на свет настоящему enfant terrible, чьи удары могут сбить дыхание, вскипятить кровь или даже парализовать вас. Публика должна была прислушаться, отнестись ко всему осторожнее. Но, конечно же, цветастые доклады ученых лишь подогрели всеобщий интерес.

Питер ван Мушенбрук, профессор физики из Лейденского университета, использовал свою обычную машину трения – стеклянный шар, который ученый быстро вращал вокруг оси, касаясь его руками, чтобы создать «электрический флюид» (сегодня мы называем это статическим электричеством). На шелковых проводах с потолка свисало железное ружейное дуло, почти касавшееся шара. Оно называлось «главным проводником» и обычно использовалось, чтобы притягивать искры статического электричества, которое скопилось на натертом крутящемся стеклянном шаре.

Но пользоваться электричеством в те давние дни можно было лишь в ограниченных масштабах, потому что его можно было произвести только на месте, а хранению оно не поддавалось. Так что Мушенбрук и его помощники разработали остроумный эксперимент – эксперимент, который навсегда изменил мир: они прикрепили провод к другому концу главного проводника и вставили его в маленькую стеклянную бутылку, частично наполненную водой. Они хотели узнать, можно ли хранить электрический флюид в банке. И попытка завершилась успехом, который превзошел самые смелые ожидания.

Гравюра из Memoires de l’Academie Royale des Sciences. Офорт 1, стр. 23, 1746

«Расскажу тебе о новом ужаснейшем эксперименте, – писал Мушенбрук другу в Париж, – который советую тебе ни за что не пробовать, да и я сам, пережив его Божьей милостью, ни за что не попробую его снова, даже если мне предложат за это все Французское королевство». Он взял бутылку в правую руку, а левой попытался притянуть искры от ружейного дула. «Мою правую руку вдруг поразила такая сила, что все тело затряслось, словно в меня ударила молния. Стекло, хоть и было тонким, но не разбилось, и мою руку не отбросило, но моя рука и все тело были так ужасно поражены, что я даже описать не могу. Короче говоря, я подумал, что мне конец»[1]. Его помощник-изобретатель, биолог Жан-Николя-Себастьен Алламан, проведя эксперимент на себе, почувствовал «поразительный удар». «Я был так оглушен, – писал он, – что даже несколько мгновений не мог дышать». Боль в правой руке была настолько сильной, что он даже боялся, не получил ли необратимую травму[2].

Но широкая публика усвоила лишь половину этой информации. Тот факт, что люди во время этих экспериментов могут получить травму (в том числе, как мы увидим, и хроническую) или даже погибнуть, как-то затерялся среди общего возбужденного волнения. Более того, он не просто затерялся – вскоре над этим стали насмехаться, потом перестали в это верить и в конце концов просто забыли. И тогда, и сейчас говорить, что электричество опасно – просто моветон. Всего через двадцать лет Джозеф Пристли, английский ученый, прославившийся открытием кислорода, написал книгу «История и современное состояние электричества», в которой высмеял «трусливого профессора» Мушенбрука и «преувеличенные рассказы» первых экспериментаторов[3].

Изобретатели были не единственными, кто пытались предупредить общественность. Иоганн Генрих Винклер, профессор греческого и латинского языков из немецкого Лейпцига, попробовал на себе эксперимент, едва услышав о нем. «Я ощутил в теле сильнейшие конвульсии, – писал он другу в Лондон. – Моя кровь была в таком возбуждении, что я испугался пылкой лихорадки, и мне пришлось принять охлаждающие лекарства. В голове было тяжело, словно на ней лежал камень. Дважды случилось кровотечение из носа, к которому я обычно не склонен. Моя жена, которая попробовала электрическую вспышку всего два раза, почувствовала такую слабость, что едва могла ходить. Через неделю она попробовала одну электрическую вспышку, и через несколько минут после этого у нее носом пошла кровь».

Из этих опытов Винклер сделал вывод, что живых существ нельзя подвергать воздействию электричества, и переоборудовал свою машину, снабдив ее предупреждающим сигналом. «Я читал в берлинских газетах, – писал он, – что электрическим вспышкам попробовали подвергать птицу, и она испытала сильную боль. Я не повторял этого эксперимента, ибо считаю, что причинять такую боль живым существам плохо». Он обернул бутылку железной цепью, которая вела к куску металла, расположенному под дулом ружья. «Теперь, когда проводится электризация, – продолжил он, – искры, которые летят от трубы к металлу, настолько огромным и мощны, что их видно (даже днем) и слышно на расстоянии пятидесяти ярдов (46 метров – прим. ред.). Они похожи на луч молнии, яркую и компактную огненную линию, и издают звуки, пугающие всех, кто их слышит».

Общественность, однако, отреагировала не так, как ожидалось. Прочитав доклады Мушенбрука в протоколах Королевской академии наук Франции или самого Винклера в «Философских трудах» Королевского общества Лондона, тысячи нетерпеливых мужчин и женщин по всей Европе выстроились в очереди, чтобы получить удовольствие от электричества.

Аббат Жан-Антуан Нолле, богослов, ставший физиком, познакомил с магией лейденской банки Францию. Он пытался удовлетворить ненасытный спрос публики, нанося удары током сразу десяткам и сотням людей: они брались за руки, образуя большой незамкнутый живой круг, похожий на хоровод. Нолле вставал с одной стороны, а последний человек в цепочке брался за бутылку. Ученый аббат, касаясь рукой металлической проволоки, вставленной в банку, замыкал цепь, и весь «хоровод» одновременно чувствовал удар током. Электричество превратилось в общественную активность; весь мир охватила, как выражались некоторые наблюдатели, «электромания».

То, что Нолле убил током нескольких рыб и воробья, пользуясь тем же самым оборудованием, нисколько не пугало толпу. В Версале в присутствии короля он ударил током отряд из 240 солдат Французской гвардии, державших друг друга за руки. Потом он «наэлектризовал» общину монахов из картезианского монастыря в Париже; они встали кругом, который превышал диаметром целую милю (1609 м – прим. ред.), соединенные металлическими проводами.

Развлечение стало настолько популярным, что публика даже начала жаловаться, что может получить удовольствие от удара током, лишь отстояв долгую очередь и проконсультировавшись с врачом. Появился спрос на переносные аппараты, которые продавались кому угодно по разумной цене, и их можно было использовать в любое время. Так изобрели «бутылку Ингенхауза» – маленькую лейденскую банку, хранившуюся в элегантном футляре. Она была присоединена к лакированной шелковой ленте и кроличьей шкурке, которой нужно было натирать лак, заряжая тем самым бутылку[4].

Продавались и электрические трости «для людей любого достатка»[5]. То были лейденские банки, хитро замаскированные под трости; их можно было незаметно зарядить, а потом разыграть ничего не подозревающих друзей и знакомых, хитростью заставив их коснуться набалдашника.

Был еще и «электрический поцелуй» – это развлечение придумали даже до изобретения лейденской банки, но после него оно стало намного веселее. Физиолог Альбрехт фон Галлер из Гёттингенского университета с удивлением отмечал, что подобные салонные игры «даже сумели вытеснить кадриль». «Вы можете поверить, – писал он, – что изящный пальчик барышни, ее юбка из китового уса могут вызывать вспышки настоящей молнии, что очаровательные губки могут поджечь дом?»

Гравюра (ок. 1750), репродукция напечатана в Jurgen Teichmann, Vom Bernstein zum Elektron, Deutsches Museum 1982

Она – «ангел», писал немецкий физик Георг Маттиас Бозе, с «шеей, как у белого лебедя» и «грудями, увенчанными кровью», которая «покоряет сердца одним взглядом», но подходить к ней можно только на свой страх и риск. В поэме, опубликованной на латинском, французском и немецком языках и распространившейся по всей Европе, он называл ее «Электрифицированной Венерой»:

Если смертный коснется ее рукиИли хотя бы платья божественного ребенка,Искры все так же жгут, пронизывая руки и ноги,Но, как бы больно ни было, он желает этого снова.

Даже Бенджамин Франклин не удержался и дал подробные инструкции: «Пусть А и Б встанут на воск, или А на воск, а Б – на пол; дайте кому-то из них в руку бутыль с электричеством, а другой пусть возьмется за проволоку; появится небольшая искра, но когда их губы сблизятся, их ударит током»[6].

Богатые дамы устраивали подобные развлечения у себя дома. Они нанимали слесарей, и те делали для них большие, богато украшенные электрические машины, которые выставляли напоказ, словно фортепиано. Менее обеспеченные люди покупали готовые машины – самых разных размеров и форм – в магазинах.

Электричество использовалось не только для развлечения: его применяли и в лечебных целях, считая, что оно связано с жизненной силой или является ею. И электрические машины, и лейденские банки добрались до госпиталей и кабинетов врачей, которые не желали отставать от времени. Появилось множество «электриков», которые вообще не имели медицинской подготовки, но все равно оборудовали кабинеты и стали принимать пациентов. В 1740-х и 1750-х гг. «медицинское электричество» применялось в Париже, Монпелье, Женеве, Венеции, Турине, Болонье, Лейпциге, Лондоне, Дорчестере, Эдинбурге, Шрусбери, Вустере, Ньюкасле, Уппсале, Стокгольме, Риге, Вене, Богемии и Гааге.

Знаменитый французский революционер и доктор Жан-Поль Марат, сам поработавший таким электриком[7], написал об этом книгу под названием Mémoire sur l’électricité médicale («Мемуары о медицинском электричестве»).

Франклин лечил пациентов электричеством в Филадельфии – и их было столько, что в XIX в. лечение статическим электричеством даже стало известно как «франклинизация».

Джон Уэсли, основатель методистской церкви, в 1759 г. опубликовал трактат Desideratum; or, Electricity Made Plain and Useful («Дезидератум, или Об электричестве простом и полезном». Он назвал электричество «самой благородной медициной, известной миру» и рекомендовал применять его для лечения болезней нервной системы, кожи, крови, дыхательной системы и почек. «Человек, стоящий на земле, – добавил он, очевидно, считая, что это совершенно обязательно, – не сможет легко поцеловать наэлектризованного человека, стоящего на канифоли»[8]. Сам Уэсли лечил электричеством тысячи людей в главном штабе методистского движения и в других местах Лондона.

И ведь этим занимались не только по-настоящему выдающиеся личности. Электрические машины покупало и арендовало в медицинских целях столько народу, не имевшего вообще никакой подготовки, что лондонский врач Джеймс Грэхэм в 1779 г. писал: «Я трепещу от опасения за своих собратьев-людей, когда вижу почти на каждой улице этого великого города цирюльника, хирурга, зубодера, аптекаря или даже обычного механика, провозгласившего себя оператором электричества»[9].

Поскольку электричество могло вызывать сокращения матки, электротерапия превратилась еще и в негласный метод проведения абортов. Лондонский электрик Фрэнсис Лоундес, например, имел весьма обширную практику и рекламировал в том числе «услуги по лечению аменореи у бедных женщин»[10].

Даже земледельцы начали тестировать электричество на культурных растениях и предлагали его в качестве способа повысить урожайность – об этом мы узнаем в шестой главе.

Использование электричества на живых существах было настолько распространено в Европе и Америке XVIII в., что о его воздействии на людей, растения и животных собрали огромный объем ценнейших знаний – знаний, которые были совершенно забыты, знаний намного более подробных, чем известны современным врачам, которые ежедневно видят воздействие электричества на своих пациентов, не замечая этого, которые не знают, что такая информация вообще когда-либо существовала. Эта информация была как формальной, так и неформальной: письма отдельных людей, описывающих свой опыт, репортажи в газетах и журналах, медицинские книги и трактаты, доклады на собраниях научных обществ, статьи, опубликованные в недавно появившихся научных журналах.

Уже в 1740-х гг. 10 % статей, публикуемых в «Философских трудах Королевского общества», были связаны с электричеством. А в последнее десятилетие того века целых 70 % статей об электричестве в престижном, публикуемом на латыни журнале Commentarii de rebus in scientis naturali et medicina gestis были посвящены его медицинскому применению и воздействию на животных и людей[11].

Но хляби небесные уже разверзлись, и восторги по поводу электричества разнеслись по всему миру бурным потоком, который не утих даже спустя века, – разбивая осторожность на скалы, разнося в клочья подозрения в опасности, словно утлые суденышки, уничтожая целые отрасли знаний и сводя их к малоизвестным примечаниям в истории изобретений.

2. Глухие слышат, хромые ходят[12]

Набор генов бирманского слона будет одинаковым вне зависимости от того, трудится ли он всю жизнь в лагере лесорубов или же свободно живет в лесу. Но его ДНК не расскажет вам о подробностях его жизни. Точно так же и электроны не смогут рассказать, что же интереснее всего в электричестве. Как и слонов, электричество заставляют таскать тяжести и переносить огромные грузы, и мы с достаточной точностью знаем, как они ведут себя в неволе. Но мы не должны обманывать себя, считая, что знаем все необходимое о жизни их диких родственников.

Каков источник грома и молнии? Что заставляет облака набирать электрический заряд, а потом обрушивать свою ярость на землю? Наука до сих пор не знает. Почему у Земли есть магнитное поле? Почему причесанные волосы курчавятся, нейлон липнет к коже, а воздушные шарики держатся на стенах? Этот самый распространенный электрический феномен до сих пор толком не понят. Как работает наш мозг, функционируют наши нервы, общаются наши клетки? Как координируется рост нашего тела? В этих вопросах мы до сих пор невежественны на фундаментальном уровне. А вопрос, поднимаемый в этой книге – «Как электричество воздействует на жизнь?», – в современной науке вообще даже не звучит. Сейчас ученых интересует только одно: как поддерживать уровень электрических полей, окружающих человека, достаточно низким, чтобы его клетки не сварились. Научный истеблишмент ничего не хочет знать о воздействии несмертельных доз электричества. Но в XVIII в. ученые не только задавали этот вопрос, но и находили на него ответы.

Ранние машины для получения электричества путем трения могли заряжаться примерно до 10 000 вольт – достаточно, чтобы нанести болезненный удар током, но недостаточно, чтобы это считалось опасным – как сейчас, так и тогда. Для сравнения: пройдя по синтетическому ковру, вы накопите на своем теле заряд в 30 000 вольт. Разряд будет довольно болезненным, но не убьет вас.

Лейденская банка объемом около полулитра могла нанести более сильный удар током, мощностью около 0,1 джоуля, но эта мощность все равно в сто раз меньше, чем та, которая считается опасной, и в тысячи раз меньше, чем разряды дефибриллятора, который используется для запуска остановившегося сердца. Если верить современной науке, то искры и слабые токи, используемые в XVIII в., никак не воздействовали на здоровье. Вот только на самом деле это не так.

Представьте, что сейчас 1750 г., и вы страдаете от артрита. Ваш врач-электрик сажает вас в кресло со стеклянными ножками, изолированное от земли. Это делалось для того, чтобы при подключении к машинам для получения электричества путем трения «электрический флюид» скапливался в вашем теле, а не уходил в землю. В зависимости от философии, которой следовал ваш электроврач, тяжести болезни и вашей личной переносимости электричества применялись различные способы «электризации». «Электрическая ванна», самый мягкий способ, заключался в том, что вы просто брали в руку стержень, соединенный с главным проводником, и затем машина запускалась на несколько минут или часов, передавая свой заряд вашему телу и создавая электрическую «ауру» вокруг вас. Если это делалось достаточно мягко, вы вообще ничего не чувствовали – примерно так же, как человек, который шаркает ногами по ковру, может накопить на теле заряд, даже не подозревая об этом.

После «купания» машину останавливали, и начиналось лечение «электрическим ветром». Электрический разряд легче всего получить из заостренного проводника. Соответственно, к вашему больному колену подносили заземленную заостренную палочку из металла или дерева, и вы, опять-таки, мало что чувствовали – может быть, разве что что-то вроде легкого ветерка, когда заряд, накопившийся в теле, медленно уходил из колена через заземленный стержень.

Для более сильного эффекта ваш врач-электрик мог взять стержень с округлым наконечником – тогда вместо постоянного тока из вашего больного колена посыпались бы искры. А если ваша болезнь была тяжелой – например, ваша нога парализована, – то он мог зарядить небольшую лейденскую банку и несколько раз сильно ударить током вашу ногу.

Тогда было доступно электричество двух видов: положительное, или «стекольное», которое получали, натирая стекло, и отрицательное («смоляное»), которое изначально получали, натирая серу или различные смолы. Ваш врач, скорее всего, лечил бы вас положительным электричеством, потому что именно оно обычно встречается на поверхности здорового тела.

Целью электротерапии было стимулирование здоровья путем восстановления нарушенного электрического равновесия. Идея сама по себе, конечно, была не новой. В другой части мира использование естественного электричества за тысячи лет превратилось в настоящее искусство. Акупунктурные иголки, как мы увидим в главе 9, проводят в организм электричество из атмосферы, оно проходит через него по тщательно размеченным путям, а затем уходит обратно в атмосферу через другие иглы, замыкающие цепь. Для сравнения: электротерапия в Европе и Америке, несмотря на схожие концепции, находилась в зачаточном состоянии – для нее использовались инструменты, по изяществу больше напоминавшие кувалды.

В европейской медицине XVIII в. вообще было много таких «кувалд». Если вы пришли к врачу с жалобами на ревматизм, то вам могли посоветовать кровопускание, клизму, рвотное, прижигания или даже препараты ртути. Легко понять, почему визит к электрику казался такой привлекательной альтернативой. Привлекательной эта альтернатива оставалась вплоть до начала XX в.

После примерно полувека все растущей популярности электротерапия ненадолго вышла из моды в начале 1800-х гг. из-за общественной реакции на некоторые культы – один из них вырос в Европе вокруг Франца Антона Месмера и его так называемого магнетического лечения, другой – в Америке, вокруг Илайши Перкинса и его «электрических тракторов» – трехдюймовых металлических стержней (7,62 см – прим. ред.), которыми делались пассы над больным органом пациента. Ни Месмер, ни Перкинс вообще не использовали в работе магниты или электричество, но им удалось неплохо испортить репутацию обоим этим методам на какое-то время. К середине века электричество снова вернулось в мейнстрим, и к 1880-м гг. в одних только США с электричеством работало 10 000 врачей.

Электротерапия окончательно утратила популярность лишь в начале XX в. – возможно, потому, что оказалась несовместима с происходящим в мире в те времена. Электричество перестало быть тонкой силой, связанной с живыми существами. Оно управляло динамо-машинами, которые двигали огромные локомотивы, и убивало заключенных, а не лечило пациентов. А вот искры, вырабатываемые машиной для получения электричества путем трения за полтора века до того, как мир покрылся проводами, вызывали совсем другие ассоциации.