Десять самых красивых экспериментов в истории науки

Их пути впервые пересеклись на научной конференции в Оксфорде, за два месяца до знаменитой встречи в горах. Привыкший к тому, что от его идей постоянно отмахиваются, Джоуль, талантливый самоучка из промышленного города Манчестера, обрадовался, когда молодой человек по имени Томсон встал и сделал несколько замечаний по существу его доклада. Робкий и стеснительный, Джоуль был далеко не самым лучшим лектором, поэтому, когда он понял, что его хоть кто-то слушал, радости его не было предела. Б своих воспоминаниях Томсон настаивал на том, что во время заседания он с места не вставал, а все вопросы задал уже после. Возможно, на этот раз память подвела Джоуля, но следует заметить, что эксперимент, о котором он рассказывал, просто не мог не произвести впечатления на внимательных слушателей.

Лавуазье удалось ослабить хватку мифического флогистона, но незадолго до своей смерти он успел ввести новое понятие: теплород. Так он назвал невидимую субстанцию, своего рода «неуловимый флюид», который, по его мнению, был носителем тепла. Все горячее считалось наполненным теплородом, и поскольку теплород имел тенденцию к расширению, то он совершенно естественным образом перемещался туда, где его не было. Вставьте кочергу в огонь, и теплород будет медленно подниматься по ручке кочерги, и в какой-то момент вы почувствуете, как она нагревается. Тела расширяются при нагревании, поскольку их начинает заполнять теплород. Тела нагреваются при сжатии, потому что теплород, находящийся внутри их, концентрируется, а при разрежении тела остывают, потому что теплород из них выходит.

В паровой машине теплород можно заставить работать, как воду — в водяной мельнице. Высвобождаясь из кусков горящего угля, теплород перетекает в котел, нагревает воду и выходит вместе с паром, приводящим в движение поршень. При завершении цикла именно это количество теплорода выбрасывается в воздух вместе с отходящими газами. Как вещество, теплород нельзя ни создать, ни разрушить. Количество теплорода во Вселенной конечно, и он постоянно перемещается из одного места в другое.

Вот поэтому Томсон так заинтересовался докладом Джоуля — ведь тот брался доказать, что тепло можно создавать совершенно произвольно! На приеме в тот же день в библиотеке Радклиффа — элегантной куполообразной пристройке к оксфордской Бодлейской библиотеке — они обсудили значение сделанного сообщения. «Я уверен, что Джоуль во многом не прав, — несколько дней спустя писал Томсон своему отцу, — но, кажется, ему удалось обнаружить некоторые факты чрезвычайной важности». А чуть позже в письме к своему новообретенному другу Джоуль утверждал: с помощью каната, ведра и хорошего термометра можно доказать, что нагрев осуществляет даже падающая вода.

Джоуль был далеко не первым ученым, готовым оспорить утверждение, будто тепло — это невидимый флюид, и тут в нашем повествовании должно появиться имя Лавуазье, или, если быть очень точным, его вдовы Марии-Анны. Она какое-то время отсидела в тюрьме, но после падения Робеспьера ей удалось не только получить свободу, но и вернуть себе имение мужа, в котором тут же возник великосветский салон, где бывали лучшие умы Европы. Среди ее гостей оказался и Бенджамин Томсон, приехавший из Америки, — ему пришлось после поражения революции бежать в Лондон, оставив на родине жену и дочь. Со временем он поселился в Баварии, где заполучил титул графа Румфорда, а после того как в 1801 году встретился с Марией-Анной, захотел заполучить и ее. Она была мила, добра и умна, и, как он писал, не только сама являлась «большим плюсом» (что, вероятно, означало пышность ее форм), но «и имела немаленькое приданое».

Сам-то граф, надменный и своенравный господин, был далеко не подарок (кстати, заметим, что и первая его жена была богатой вдовушкой), однако достаточно умен, чтобы понять — путь к сердцу Марии-Анны лежит только через ее разум. Он развлекал ее рассказами о своих научных достижениях, в основном связанных с изучением теплоты. Среди его изобретений были печь Румфорда, теплое нижнее белье, кофеварка, но, что более важно, именно он первым поставил эксперимент, подвергший сомнению теорию теплорода.

Работая на баварскую армию, Румфорд как-то заметил, какое огромное количество тепла выделяется при сверлении стволов латунных пушек. По всеобщему мнению, при сверлении высвобождался теплород, до этого заключенный в металле, но Румфорд в этом усомнился. Он погрузил пушку в воду и впряг в сверло двух лошадей. Вода стала нагреваться, и через два с половиной часа она уже кипела, нагретая «только силой лошади, а не огнем, светом, горением или химическим разложением».