Шрифт:
Конечно, эти ориентировочные, разведывательные опыты последней серии совершенно недостаточны для того, чтобы на их основании могли быть сделаны сколько-нибудь надежные выводы. Дальнейшей разработке интересовавшего нас явления были посвящены эксперименты, составившие содержание второго и третьего исследований, продолжавших начатый цикл.
3
Второе исследование возникновения чувствительности кожи к видимым лучам было проведено нами совместно с Н.Б. Познанской. В нем принимала участие С.Я. Рубинштейн, которая провела также и некоторые самостоятельные серии.
Первая задача, вставшая перед нами в этом исследовании, заключалась в возможно более тщательной проверке и квалификации основного явления – явления фоточувствительности кожи. Необходимо было обеспечить возможно большую чистоту экспериментов, исключив из ситуации опытов возможное влияние на испытуемых посторонних, не учитываемых факторов. Для этого следовало, в частности, учесть более точную характеристику главнейших воздействий, произведя соответствующие физические измерения. Нужно было, наконец, обеспечить возможность модификации методики и постановки специальных контрольных опытов.
С этой целью мы полностью перестроили установку для экспериментов. Установка испытуемого была вынесена в отдельную лабораторию, связанную электрическими линиями с соседней, выходящей в тот же коридор комнатой экспериментатора. Этим достигалась полная изоляция испытуемого от возможных влияний непосредственно со стороны экспериментатора.
«Стол», на который усаживался испытуемый во время опыта, был оборудован следующим образом: от его игральной возвышающейся части по обе стороны вдоль стены и на некотором расстоянии от нее отходили два закрытых со всех сторон крыла. В этих крыльях были установлены на деревянных рельсах два подвижных осветительных фонаря, снабженных конденсаторами с проекционными лампами мощностью 750 W каждая; далее по направлению к центральной части стола с обеих сторон располагались водяные фильтры (толщина слоя жидкости – 15 см), затем подвижные штативы цветных фильтров и штативы дополнительных линз.
В центральной части стола, внизу, на уровне встречающихся лучей обоих осветителей помещалась зеркальная призма с таким соотношением углов, что оба луча, отражаясь вверх, собирались, равномерно покрывая площадь выреза в верхней крышке стола, над которым располагалась ладонь руки испытуемого. Вверху от призмы помещался еще один горизонтально расположенный дополнительный шестисантиметровый водяной фильтр и толстое зеркальное стекло, препятствующее току воздуха в пространстве, непосредственно соприкасающееся с вырезом в крышке (рис. 5).
Такое устройство «стола» для испытуемого, построенного по типу оптической скамьи, позволяло, во-первых, пользоваться двумя источниками лучистой энергии и, во-вторых, достаточно точно регулировать освещенность и тепловой эффект, с одной стороны, изменяя расстояния до источника энергии, а с другой стороны, изменяя фильтры, поглощающие тепловые лучи, путем приливания воды в дополнительные фильтры или заменяя воду растворами, обладающими большим коэффициентом поглощения.
Верхняя крышка стола была оборудована, как и в установке первого исследования, затопленным в стол и закрепленным подвижно ключом, приспособленным для передачи электрораздражителей. У самого края впереди помещался небольшой дополнительный вырез, куда вкладывался один из элементов чувствительной термопары (второй элемент термопары помещался в сосуде Дюара в той же комнате), что давало возможность вести регистрацию тонких изменений температуры участка кожи, непосредственно примыкающего к освещаемой поверхности. В центре впереди на качающемся узком рычаге с пружинами укреплялся съемный неполяризующийся электрод для изучения электрического потенциала и сопротивления кожи; другой электрод (левая рука испытуемого) помещался на отдельной подставке.
Кроме этого, лаборатория была оборудована электротермометром для измерения общей динамики температуры кожи испытуемого во время опытов и ртутными лабораторными термометрами для измерения комнатной температуры и температуры воздуха в части установки, непосредственно сообщающейся с вырезом в верхней крышке.
Непосредственно перед испытуемым была установлена на специальном штативе сигнальная лампочка. Сзади от него помещался сигнализационный прибор для связи ассистента с экспериментатором, прикрываемый вертикальной стенкой центральной части установки. Наконец, в лаборатории помещались: установка для измерения остроты зрения, специальный осветитель с реостатом и вольтметром (на схеме не изображены) и еще одна лампа, включающаяся из комнаты экспериментатора; назначение этих приборов будет выяснено ниже. Общая схема экспериментальной установки в лаборатории, где находился испытуемый, представлена на рис. 6.
Установка в лаборатории экспериментатора была смонтирована на одном большом столе и на прилегающей к нему стене комнаты. Она состояла из нескольких частей.
1. Приборы подачи раздражителей : а) рубильник включения тока городской сети, реостат и вольтметр переменного тока для контроля постоянства напряжения в цепи проекционных ламп, главный ключ – замыкатель цепи ламп и рубильник переключения с одной лампы на другую, параллельный главному ключу бесшумный ртутный размыкатель (на схеме не показан); б) индукционный аппарат Дюбуа-Реймона, выключатель и ключ подачи электрического раздражителя; в) выключатель лампы дополнительного освещения (зрительный раздражитель).
2. Приборы сигнализации : кнопка сигнала к испытуемому; сигнализационное устройство, связанное с главным ключом, для сообщения с ассистентом; выключатель сигнализации (для контрольных опытов); сигнальная лампочка от ключа испытуемого и сигнальная лампочка от ассистента.3. Приборы регистрации температуры кожи руки испытуемого: переходная колодка линии термопары; ключ, закорачивающий эту линию, реостат и декадный магазин сопротивления (на схеме не обозначен); зеркальный гальванометр (II).
4. Приборы для исследования электрического потенциала кожи, ее сопротивления и электрочувствительности (комбинированная схема): зеркальный гальванометр (I); стрелочный гальванометр; милливольтметр постоянного тока с двойной шкалой; коммутатор поля, реостаты и потенциометры; переключатели цепей и ключи для работы по одной из трех возможных схем.
Общая схема установки экспериментатора изображена на рис. 7.
Опыты, составившие первую серию этого исследования, проходили по той же принципиальной методике, что и опыты второй серии прежнего исследования. Различие между ними состояло лишь в том, что: 1) длительность засвета ладони руки была уменьшена до 30 с, соответственно были сокращены и интервалы между раздражителями – от 30 с до 3 мин.; 2) связь между испытуемым и экспериментатором осуществлялась электрической сигнализацией: о начале опыта испытуемый предупреждался коротким вспыхиванием сигнальной лампочки; загорающаяся на несколько секунд лампочка после снятия руки с ключа обозначала правильное снятие, мигание лампочки – ошибку; при снятии руки испытуемого с ключа сигнальная лампочка на столе экспериментатора автоматически выключалась; посредством условных сигналов другой лампочки (не видимой испытуемым) ассистент, присутствующий в лаборатории испытуемого, мог получать команды от экспериментатора; 3) тренировочные опыты проходили под наблюдением ассистента, который, сидя позади и несколько сбоку от испытуемого, регистрировал поведение испытуемого и следил за работой аппаратуры; обычно одновременно с подачей раздражителя на контрольном щитке, который находился перед ассистентом, но который не был виден с места, занимаемого испытуемым, автоматически появлялся слабый световой сигнал (зеленый или красный цвет в зависимости от включения того или другого осветителя в установке); во всех контрольных опытах эта часть сигнализации отключалась.
Вся первая серия (три испытуемых) проводилась с совершенно константными раздражителями: даваемая яркость по данным измерений была около 3/4 стильба, т. е. значительно большей, чем в опытах первого исследования, тепловая же характеристика, по данным калориметрических измерений, выражалась в ничтожной величине – 0,006 мал. кал.
Экспериментальные данные, полученные в этой теории опытов, подтвердили результаты первого исследования.
Изображение типичного протекания процесса возникновения чувствительности у одного из наших испытуемых этой серии представлено (по объективным данным) на рис. 8.
Как пример протекания опыта приведем протокол одного из последних экспериментов с этим испытуемым (табл. 1).
Таблица 1
Испытуемый К., 2/V1 1939, № 47
Вероятность роли посторонних, не учитываемых факторов, которая могла бы сказаться на результатах этой серии опытов, была сведена условиями экспериментов к минимуму: испытуемые были полностью отделены oт экспериментатора, так что какие бы то ни было непроизвольные сигналы со стороны последнего были исключены; отключение контрольных лампочек полностью уничтожало эти возможности и со стороны ассистента; наконец, переход на вакуумный замыкатель с ртутью делал совершенно бесшумной единственную техническую операцию, совпадающую во времени с подачей основного раздражителя. Оставалось исключить моменты, связанные с действием самого потока видимых лучей.
Первым вопросом и здесь оставался вопрос о возможной роли тепла. Полученная нами величина на хорошо выверенных приборах (мы пользовались двумя различными калориметрами) – 0,006 Q была, разумеется, во много раз меньше величины порога тепловой чувствительности. Оставалось выяснить, не меняется ли у наших испытуемых этот порог в ходе самих опытов. С этой целью мы измеряли порог тепловой чувствительности к инфракрасным лучам испытуемых в самом конце серии. Полученные в этих измерениях величины оказались, как и следовало ожидать, значительно выше (в десять раз), чем та, с которой мы имели дело в наших опытах (0,06—0,04 Q). Таким образом, возможность реакции испытуемых непосредственно на тепловые лучи была исключена.
Можно было, однако, допустить существование непрямого теплового эффекта облучения, возникающего вследствие преобразования энергии видимых лучей.
Для того чтобы выяснить этот вопрос, были проведены специальные измерения.
Мы полагали, что в случае если нагревание действительно имеет здесь место, то оно не может не захватить также того участка кожи, который непосредственно примыкает к облучаемому участку. Поэтому, для того чтобы уловить тепловой эффект облучения, достаточно было систематически регистрировать в ходе опытов температуру ближайшего к облучаемому участку кожи, для чего в установке была вмонтирована специально изготовленная термопара, один из элементов которой прижимался пружиной к краю поверхности ладони испытуемого, подвергавшейся действию видимых лучей. Так как шкала зеркального гальванометра, растянутая на 300 мм, покрывалась перепадом температуры около 1,2°С, то, считая отсчетной единицей деление шкалы в 0,5 мм, мы могли уловить изменения с точностью около 0,005°С.
Измерения были проведены при различных величинах интенсивности (Q) облучения. Так как в ходе опыта происходят значительные колебания температуры кожи, то сопоставлялись между собой средние величины, получаемые в конце полуминутных интервалов, приходящихся на засвет, и интервалов без засвета. Данные этих измерений показали, что: 1) при интенсивности облучения > 0,10 – < 0,16Q происходит незначительное, но закономерное повышение температуры кожи во время засвета; 2) при интенсивности облучения > 0,006 и < 0,10Q тепловая реакция, по-видимому, отсутствует; 3) при интенсивности облучения – 0,006Q (принятой в наших опытах) отсутствие тепловой реакции кожи несомненно.
Таким образом, влияние тепловой реакции кожи оказалось полностью исключенным.
С особенной уверенностью это можно утверждать в результате сопоставления полученных данных с данными об общих колебаниях температуры кожи во время опыта, которые мы получили путем систематического измерения температуры кожным электротермометром до начала опыта, в середине опыта и в конце его. Измерения производились в двух точках: в середине ладони, на облучаемом участке и на участке, с ним смежном.
Данные этих измерений показывают, что: 1) в течение опыта наблюдаются весьма значительные (до 1°С) колебания температуры кожи руки испытуемого; 2) наибольшие величины падают при этом на начало опыта, наименьшие – на середину и конец опыта и 3) существенных различий в динамике величины на облучаемом участке и на участке кожи, смежном с ним, не отмечалось.
Эти данные свидетельствуют, таким образом, о том, что наблюдаемые колебания температуры кожи испытуемого не зависят от воздействия света или во всяком случае эффект от этого воздействия полностью перекрывается влиянием других факторов; в первую очередь на понижении температуры кожи сказывается, по-видимому, тот факт, что рука испытуемого на протяжении опыта остается неподвижной и плотно прижатой к поверхности стола.
Следующий вопрос, который встал перед нами в этой серии исследования и который мы попытались разрешить, был вопрос о возможной роли конвекционного тепла.
Зажигание лампы, даже кратковременное, неизбежно вызывало разогревание окружающих их металлических сеток и, несмотря на устройство вентиляции, нагревание воздуха в установке, в частности в верхней части ее, отделенной стеклом, с которой непосредственно соприкасалась ладонь руки испытуемого. Можно было поэтому допустить, что реакции испытуемого отвечали изменениям температуры воздуха в установке. Хотя это допущение казалось нам маловероятным благодаря относительно медленному распространению конвекционного тепла, что при неравномерности засветов должно было дать исключительно сложную картину температурных колебаний, мы все же произвели специальные измерения.
Оказалось, что температура воздуха в верхней камере установки повышается (по данным более 30 замеров) в течение опыта примерно на 3°С. Это весьма важное обстоятельство. При столь резких колебаниях температуры воздуха, окружающего облучаемый участок, допустить реакции испытуемого на относительно совершенно ничтожную лучистую теплоту едва ли возможно. С другой стороны, эти данные показывают, что наблюдаемые колебания температуры кожи испытуемых не зависят от внешних тепловых воздействий (точнее говоря, что их влияние полностью перекрывается), так как температурные кривые кожи руки и воздуха и установке идут в противоположном направлении – первые падают, вторые резко поднимаются.
Чтобы проследить зависимость динамики температуры воздуха, соприкасающегося с ладонью испытуемых, от включения осветителей, мы произвели измерения (с точностью до 0,1°С) с интервалами в полминуты на протяжении 50 мин., в течение которых было дано 22 засвета. Результаты этих измерений представлены в виде кривой на рис. 9.