В статье приводились примеры, почерпнутые из обыденного опыта: упоминались нагревание ножа в точиле, теплые деревянные стружки, «такожде и колеса не токмо для того мажут, чтоб коляска легче итти могла, но и для того, чтоб, когда очень скоро поедут, великий жар не учинился и вся бы коляска не сгорела».

Мысль о том, что «самая сущность тепла есть движение», высказал еще Фрэнсис Бекон в своем философском труде «Новый органон» (1620). Еще более отчетливо говорит об этом Ренэ Декарт в своей книге «Начала философии», вышедшей в 1644 году по-латыни, а в 1647 году на французском языке и с тех пор получившей огромное распространение. Декарт предложил следующее определение: «Под теплотою не следует здесь понимать ничего иного, кроме ускорения движения молекул, а под холодом — их замедление».

Придерживался этого взгляда и известный английский естествоиспытатель Роберт Бойль, который в своей книге «Эксперименты и заметки о происхождении тепла и холода» (1665) утверждал, что «сущность теплоты» состоит в механически видоизмененном местном движении. «Сила молота, — писал Бойль, — используется на то, чтобы привести внутренние молекулы гвоздя в колебательное движение». Этим и объясняются явления теплоты при проковывании, трении и других механических действиях.

Вместе с тем Роберт Бойль признавал существование «материи огня», которую он привлекал для объяснения химических изменений вещества при горении, обжиге металлов и т. д. Бойль полагал, что эта материя весома и присоединяется при горении к веществу, чем и объясняется увеличение веса металлов при обжигании.

Петербургские академики, тяготевшие к материалистическому пониманию физических явлений, разделяли и развивали молекулярно-кинетическую теорию теплоты. Математик и физик Якоб Герман, один из первых академиков, приехавших в Россию, в своем сочинении «Форомия» (1716) устанавливал, что теплота определяется произведением плотности тела на квадрат средней скорости его мельчайших частиц. В 1730 году знаменитый Даниил Бернулли, работавший в то время в Петербурге, в своей «Гидродинамике», напечатанной в 1738 году, предложил математическое обоснование молекулярно-кинетической теории, связывая давление газа с его плотностью и скоростью поступательного движения частиц.

Однако успешное развитие этой теории было вскоре подорвано широким распространением совершенно иных воззрений, носивших отчетливую печать старой метафизики.

По этому поводу Ф. Энгельс заметил: «Первое наивное воззрение обыкновенно правильнее, чем позднейшее метафизическое. Так уже Бекон говорил (а после него Бойль, Ньютон и почти все англичане), что теплота есть движение. Бойль уже считал, что теплота — молекулярное движение. Лишь в XVIII веке во Франции выступил на сцену calorique («теплород»), и его приняли на континенте более или менее повсеместно». [177]

Теория «теплорода» отвечала общему метафизическому характеру естествознания XVIII века. Она рассматривала теплоту как особую, разлитую в природе фантастическую «материю», свободно переходящую от одного предмета к другому. [178]

Одни отождествляли ее с «элементарным огнем» средневековых схоластов, другие пытались рассматривать ее как разновидность механического мельчайшего эфира, наполнявшего пространство, третьи сближали ее со столь же таинственным «флогистоном», с помощью которого в то время стали объяснять химические явления, связанные с горением.

Утрата понимания единства явлений тепла и холода привела даже к тому, что нашлись ученые, утверждавшие, что существует, кроме «теплорода», еще особая «холодильная материя», или «хладотвор».

Теория «теплорода» была одним из проявлений метафизического застоя, охватившего естествознание XVIII века. «Сиамские близнецы» — «теплород» и «флогистон» — прочно завладели умами большинства западноевропейских ученых, Даже Леонард Эйлер развивал представления об «огненной материи» в своей диссертации «Об огне», за которую ему в 1738 году была присуждена первая премия по конкурсу, объявленному Парижской Академией наук. Теории «теплорода» придерживался и французский писатель Вольтер, популяризировавший физические взгляды Ньютона.

Западноевропейские ученые стремились теперь разработать и обосновать теорию «теплорода», обходя ее слабые стороны и противоречия. И только упрямый и независимый в своих суждениях русский адъюнкт решил пересмотреть всё сызнова.

Вопрос о природе теплоты и холода волновал Ломоносова давно.

Он познакомился с теорией «теплорода» еще за границей. Марбургский учитель Ломоносова Христиан Вольф вполне, разделял эту теорию, но она не отвечала материалистическим устремлениям молодого Ломоносова, которому претила всякая метафизика.

Приступив по возвращении в Россию к самостоятельной исследовательской работе, Ломоносов почувствовал острейшую необходимость решить в первую очередь вопрос о природе теплоты, так как ясно сознавал его значение для выработки своего физического мировоззрения. Возникавшая в его уме стройная общая картина атомно-молекулярных процессов в природе не могла окончательно сложиться до тех пор, пока не был решен вопрос о существовании «особливых» частных «невесомых» материй.

О настойчивости его поисков свидетельствуют сохранившиеся до нашего времени и лишь недавно напечатанные в новом «Полном собрании сочинений Ломоносова» его «276 заметок по физике и химии», которые он начал вести тотчас же по возвращении из-за границы. Эти заметки позволяют нам проследить за тем, как зрели и формировались взгляды Ломоносова по важнейшим вопросам физики и химии, как зарождалось и росло его целостное физическое мировоззрение.

Многое, что теперь, в свете прошедших двух веков развития физики, кажется простым и общепонятным, представляло во времена Ломоносова почти непреодолимые трудности. Туман метафизических представлений окутывал самые простые явления. Разрозненные, не приведенные в систему наблюдения противоречили друг другу.

Для разрешения этих противоречий Ломоносов призывает на помощь здравый смысл и повседневный опыт. «Заблуждаются физики, когда пренебрегают тем, что дает повседневный опыт, и ставят изысканные и трудные опыты», — записывает он в это время.

Множество отдельных фактов и собственные размышления убеждали Ломоносова в несостоятельности теории «теплотворной материи». Но преодолеть уже сложившееся течение научной мысли, имевшее известное основание для своего существования, было нелегко. Еще труднее было выработать свою собственную стройную теорию, которая выдержала бы ожесточенный напор критики.

Бесчисленные вопросы теснятся в уме Ломоносова.

Что же, в самом деле, такое теплота? Способная сгущаться «особливая теплотворная материя» или, как некоторые думают, эфир?

Ломоносов записывает наблюдение, как будто подтверждающее эту мысль: «Если накалить в горизонтальном положении с одного конца довольно толстую железную проволоку и расположить ее вертикально нагретой стороной вниз, то теплота сразу распространится доверху; отсюда следует, что эфир имеет вес, ибо в этом случае, нагревшись и сделавшись более редким, он поднимается вверх» (Заметка № 105). Но тогда это не эфир, который сам обусловливает причину тяжести и веса, как начинает думать Ломоносов. Тогда, пожалуй, следует «в трактате о материи… рассуждать о теплоте и холоде как об общем качестве, не упоминая об эфире, а говоря только о теплотворной материи» как о «некоей материи, имеющей вес (и потому отличной от тяготительной материи)» (Заметка № 95).

Поколебавшись в сторону «теплотвора», Ломоносов не может принять его «невесомости», а опыты, проведенные Робертом Бойлем, показывают, что вес металлов, обжигаемых в пламени, увеличивается. Значит, к ним что-то присоединяется! Но что же именно? Входит ли в них «теплотворная материя» или еще особое вещество «флогистон?» Всё это очень неясно!

Всё больше и больше опытов и наблюдений противоречит такой стройной на вид теории «теплорода» или, во всяком случае, не поддается объяснению, если руководствоваться этой теорией.