Когда физики в цене

С современной точки зрения этого было бы достаточно для ниспровержения гипотезы теплорода: тепло получается в результате механической энергии, работа, совершаемая лошадьми, превращается в тепло. Но в то время, когда наглядная гипотеза теплорода была привычной, требовались и другие аргументы.

Румфорд нашел один из них, измерив теплоемкость стружек, и установил, что она такого же порядка, как теплоемкость сплошного металла. Вывод мог быть один: твердая, цельная пушка предоставляла столько же места теплороду, как и разрозненные мелкие стружки!

Что могли возразить приверженцы теплорода?

Мода-временный закон

Они ничего возразить не могли, но тем не менее вера в теплород продолжала жить и после убедительных опытов Румфорда. Вера в тепловую жидкость продолжала жить и после виртуозных опытов Джоуля, ученого-любителя, которого загадка теплоты вырвала из привычного круга дел, и он, променяв пивоварню на научную лабораторию, поставил целью жизни доказать, что теплота — это форма энергии.

Джоуль был настолько поглощен загадкой теплоты, что даже во время медового месяца, который он проводил с молодой женой в Швейцарии, задумал провести серию экспериментов. Он обходил водопады, которых немало в этой стране, и измерял разность температур между верхним и нижним уровнем. Проводя дни у одного из водопадов высотой в 60 метров, он мучил себя вопросами: какова зависимость между высотой водопада, энергией падающей воды и повышением ее температуры внизу? Зависит ли это повышение от массы воды, почему даже в тихий день предсказанную разность температур дают не все водопады и почему некоторые типы водопадов вообще не создают разности температур?

Работам по теплоте Джоуль посвятил сорок лет. В честь его заслуг в этой области имя Джоуля присвоено единице энергии. Он достиг цели жизни — многое узнал о тайнах теплоты. Но пристрастие к теплороду уцелело и после опытов Джоуля и других многочисленных экспериментов Майера, Фавра, Хирна, Вебера, Зильбермана, Ленца… всех тех, кто перекачивал один вид энергии в другой — механическую в тепловую, тепловую в механическую, химическую в тепловую, или сначала в электрическую, а потом в тепловую, — иллюстрируя, что все эти виды энергии лишь разновидность одной, универсальной и неуничтожимой.

Мода хотя и временный, но закон. Он диктует свою волю целым поколениям. Так, на переломе XVIII–XIX веков в науке царила мода на невесомые. Таинственная, неуловимая материя — теплород, эфир, электрическая и магнитная жидкости — была у всех на устах. Ничто так не подогревает интерес, как таинственность, противоречивость, неопределенность. А в области невесомых таинственности и неопределенности было хоть отбавляй. Интерес подогревался постоянными столкновениями между теми, кто добывал новые факты, — экспериментаторами, и теми, кто истолковывал факты, — философами. Лесаж, Кант, Якоби — эти философы прославились своими умозрительными построениями, буквально умственными замками, построенными на фундаменте невесомых. Философы, физики, поэты спорили о тенях, правящих миром.

…18 сентября 1820 года. Ампер провел свой знаменитый эксперимент по взаимодействию проводников, обтекаемых электрическим током. Присутствующие на заседании Парижской академии наук были под большим впечатлением от непонятных движений электрического провода. История передает, что Лаплас, усомнившись в увиденном, придирчиво допрашивал ассистента, помогавшего при опыте:

— А не вы ли, молодой человек, подталкивали провод?

Но, как всегда, были и такие ученые, которые не хотели видеть в опытах Ампера ничего нового. Один из них сказал ему:

— Но что же, собственно, нового в том, что вы нам показали? Само собой ясно, что, если два тока оказывают действие на магнитную стрелку, они должны действовать и друг на друга.

Ампер не нашел, что ответить. Присутствовавший при этом Араго вынул из кармана два ключа и сказал:

— Каждый из них тоже действует на магнитную стрелку, однако же они не действуют друг на друга.

Опыт Ампера развенчал магнитную жидкость, которой объясняли магнитные явления, и с тех пор авторитет невесомых начал заметно падать. Закатилась звезда и тепловой жидкости. Зрело понимание того, что природа — материальна, что энергия — форма существования материи, что есть разные формы этой энергии и они способны переходить одна в другую по строгому закону сохранения.

…История, которая составила наш очерк, разумеется, не кончилась на этом этапе. Еще не была создана непротиворечивая теория теплоты, еще не была окончательно понята связь между градом открытий в области электричества, магнетизма, света, теплоты, которым так богат был тот этап развития науки.