Ломоносов

Очень хорошо известно, что теплота возбуждается движением: от взаимного трения руки согреваются, дерево загорается пламенем; при ударе кремния об огниво появляются искры; железо накаливается докрасна от проковывания частыми и сильными ударами, а если их прекратить, то теплота уменьшается, и произведенный огонь тухнет. Далее, восприняв теплоту, тела или превращаются в нечувствительные частички и рассеиваются по воздуху, или превращаются в пепел, или в них настолько уменьшается сила сцепления, что они плавятся. Наконец, образование тел, жизненные процессы, произрастание, брожение, гниение ускоряется теплотой, замедляются холодом. Из всего этого совершенно очевидно, что имеется достаточное основание теплоты в движении. А так как движение не может происходить без материи, то необходимо, чтобы достаточное основание теплоты заключалось в движении какой-то материи.

И хотя в горячих телах нередко взгляд не замечает какого-либо движения, но таковое все-таки очень часто обнаруживается по производимым действиям. Так, железо, нагретое почти до накаливания, кажется на глаз находящимся в покое; однако оно одни тела, придвинутые к нему, плавит, другие – превращает в пар; т.е., приводя частички их в движение, оно тем самым показывает, что и в нем имеется движение какой-то материи. Ведь нельзя отрицать существование движения там, где его не видно; кто, в самом деле, будет отрицать, что когда через лес проносится сильный ветер, то листья и сучки дерева колышутся, хотя бы при рассматривании издали глаз не видел движения.

Так как тела могут двигаться двояким движением – общим, при котором все тело непрерывно меняет свое место при покоящихся друг относительно друга частичках, и внутренним, которое есть перемена места нечувствительных частичек материи, и так как при самом сильном общем движении часто не наблюдается теплоты, а при отсутствии такого движения – наблюдается большая теплота, то, следовательно, теплота состоит во внутреннем движении материи.

В телах материя двоякого рода: связанная, именно движущаяся со всем телом и обладающая инерцией; и проникающая, подобно реке, в поры первой. Спрашивается: которая из них, приведенная в движение, производит теплоту? Чтобы удовлетворительно ответить на этот вопрос, надо рассмотреть главные явления, наблюдаемые для горячих тел. Делающему это ясно, что 1) в телах имеется тем больше теплоты, чем плотнее связана их материя, и наоборот. Так, рыхлая пакля загорается гораздо большим пламенем (но дающим гораздо меньше жару), чем она же, сжатая более плотно. Соломой, которая горит легким пламенем, обитатели плодородных областей России, лишенных лесов, пользуются вместо дров, предварительно связав ее в плотные, толстые жгуты. Более пористые дрова горят, давая меньше жара, чем более плотные, а ископаемые угли, содержащие в своих порах каменистую материю, сгорают более интенсивно, чем древесные угли, наполненные пустотами. Затем воздух нижней атмосферы более нагревается так, что очень тёплые долины окружены горами, покрытыми так называемым вечным льдом. Более плотные тела в том же объеме содержат больше связанной материи, чем проникающей. А так как из законов механики известно, что количество движения тем значительнее, чем большее количество материи находится в движении, и, наоборот, если достаточное основание теплоты находится во внутреннем движении проникающей материи, более пористые тела должны бы обладать большей емкостью для теплоты, чем более плотные, – в порах первых ведь находится больший запас проникающей материи. А так как, наоборот, количество теплоты соответствует количеству связанной материи тел, то очевидно, что достаточная причина теплоты заключается во внутреннем движении связанной материи тел.

Эта истина подтверждается действием небесного огня, направляемого на тела зажигательными машинами: по удалении из фокуса теплота в них сохраняется тем дольше, чем плотнее, так что в очень разреженном воздухе она не остается в течение заметного времени. К тому же вследствие разной тяжести и твердости тел ими удерживается разное количество теплоты; опыт показывает, что интенсивность ее пропорционально весу тела в отношении сцепления его частей: очевидное указание на то, что связанная материя двояка – собственная, из которой состоит тело, и блуждающая, находящаяся в пустотах, лишенных собственной материи; так как обе движутся вместе с самим телом и составляют одну общую массу, то не может быть, чтобы собственная материя, возбужденная к тепловому движению, не приводила в движение блуждающую материю, и наоборот. Таким образом, теплая губка нагревает проникающую в ее поры более холодную воду, и, обратно, более теплая вода согревает более холодную губку.

Внутреннее движение можно себе представить происходящим трояким образом: 1) путем непрерывного изменения места нечувствительными частичками; 2) путем вращения их без перемены места; 3) наконец, путем непрерывного колебания взад и вперед в нечувствительном месте, в очень малые промежутки времени. Первое мы назовем поступательным, второе вращательным, третье колебательным внутренним движением.

Частички жидких тел связаны друг с другом так слабо, что растекаются, если не сдерживаются каким-либо твердым телом; не требуется почти никакой внешней силы, чтобы уничтожить их сцепление – они самопроизвольно могут отпадать, удаляться друг от друга и двигаться поступательно.

Наоборот, частички твердых тел, особенно более крепких неорганических, так прочно связаны, что энергично сопротивляются внешней силе, стремящейся их разъединить; поэтому им невозможно самопроизвольно, разрушив связь сцепленья, отойти друг от друга и двигаться внутренним поступательным движением. Поэтому в силу положения следует, что внутреннее поступательное движение связанной материи не есть причина теплоты.

Из определения внутреннего колебательного движения ясно видно, что при таком движении частички тел не могут сцепляться друг с другом. Хотя расстояния, в которых совершаются их крайне малые колебания, весьма незначительны, однако невозможно, чтобы при этом частички не лишались взаимного касания и по большей части не оказывались вне его. Для чувствительного сцепления частичек тела требуется непрерывное взаимное соприкосновение их, следовательно, такое сцепление невозможно, если частички подвержены внутреннему колебательному движению. На деле большинство тел при прокаливании плоть до горения сохраняют очень сильное сцепление частей; поэтому очевидно, что теплота тел не происходит от внутреннего колебательного движения связанной материи.

Итак, после того как мы отвергли поступательное и колебательное внутренние движения, со всей очевидностью следует, что причина теплоты состоит во внутреннем вращательном движении связанной материи – ведь ее необходимо приписать какому-нибудь из трех.

Таким образом, мы доказали априори и подтвердили апостериори, что причиной теплоты является внутреннее вращательное движение связанной материи; теперь переходим к рассмотрению мнений, которые многие современные философы высказывают относительно теплоты. В наше время причина теплоты приписывается особой материи, называемой большинством теплопроводной, другими – эфирной, а некоторыми - элементарным огнем. Принимают, что, чем большее количество ее находится в теле, тем большая степень теплоты в нем наблюдается, так что при разных степенях теплоты одного и того же тела количество теплопроводной материи в нем увеличивается и уменьшается. И хорошо, если бы еще учили, что теплота тела увеличивается с усилением движения этой материи, когда-то вошедшей в нее; но считают истинной причиной увеличения или уменьшения теплоты простой приход или уход разных количеств ее. Это мнение в умах многих пустило такие могучие побеги и настолько укоренилось, что можно прочитать в философических сочинениях о внедрении в поры тел называемой выше теплопроводной материи, как бы притягиваемой каким-то любовным напитком; и наоборот, – о бурном выходе ее из пор, как бы объятой ужасом. Поэтому мы считаем нашей обязанностью подвергнуть эту гипотезу расследованию.

После того как философы начали более внимательно изучать явления, связанные с нагреванием тел, они легко заметили, что при увеличении теплоты растет и объем каждого тела. И так как они точно знали, что к телам ничего не прибавилось, кроме теплоты, и они еще держались представлений древних об элементарном огне, то они не сомневались, что какая-то материя, свойственная огню, вошла при накаливании в поры тел и их расширила, а по выходе ее, тела охлаждаются и сжимаются. Мы охотно согласились бы с ними, если бы было так же легко, как предположить, и показать, чем именно теплопроводная материя вдруг загоняется в нагреваемые тела. Спрашиваю, каким образом в самую холодную зиму, когда всюду лютый мороз, или на очень холодном морском (Бургаве, Элементы химии, часть 2) дне (где, значит, согласно этой гипотезе, теплопроводной материи почти совершенно нет) порох, зажженный малейшей внезапно проскочившей искрой, вспыхивает вдруг огромным пламенем. Откуда и в силу какой удивительной способности материя эта собирается в один момент времени? Действительно ли она слетается весьма стремительно, по какой бы то ни происходило причине, из самых отдаленных мест и, зажигая, расширяет порох? Но ведь в этом случае необходимо или чтобы другие тела, окружающие порох, раньше его нагревались от прилетевшего огня и расширялись, или чтобы этот летучий огонь ничего, кроме пороха, не мог зажигать и расширять и должен был бы позабыть свою природу. Вполне очевидно, что это противоречит прежде всего опыту, а затем здравому смыслу.

Вообще все в природе так устроено, что при увеличении причины растет и ее действие, и, наоборот, при ее уменьшении уменьшается и эффект. Поэтому когда одна и та же степень теплоты наблюдается в двух телах, то при прочих равных условиях, должно было бы быть одно и то же увеличение или уменьшение протяжения каждого тела. Но какое разнообразие наблюдают в этом отношении! Умалчиваю о воздухе, который от градуса замерзания до градуса кипения воды расширяется на третью часть, в то время как вода в том же промежутке температур увеличивается на одну двадцать шестую часть своего объема. Даже тела почти одинаково жидкие, как-то: ртуть, вода, винный спирт, разные масла, а также и твердые, как металлы, стекло, показывают удивительное разнообразие между увеличением протяжения, приобретенным от тех же градусов теплоты. Пусть не подумают кто-нибудь, что более значительное сцепление частей служит препятствием для расширения: сталь ведь обладает более крепким сцеплением частей, чем железо, как известно каждому; однако сталь расширяется больше, железо – меньше, как показывает опыт. Так же и бронза, тело более твердое, чем медь, расширяется от той же степени теплоты больше последней. Нельзя приписать и замедление в накаливании большему весу тел, или называть какие-либо другие обстоятельства, в разных телах мешающие расширению их, чтобы сейчас же не пришли в голову противоположные примеры, говорящие против предположений; все это, конечно, лишь пока расширение нагретых тел приписывается входящей материи. Это – вообще. Но и в частности одно и то же тело при увеличении теплоты может сжиматься – например вода, произошедшая от таяния льда, удельно тяжелее его, так что она при небольшой степени нагревания не позволяет льду опускаться на дно. Так же железо и большинство других тел, будучи еще в твердом состоянии, плавают на самих себе расплавленных, так как занимают больший объем, хотя и обладают уже той степенью теплоты, при которой плавятся. Из всего этого вполне очевидно, что расширением накаливаемых тел и их сжатием при охлаждении отнюдь нельзя доказать удивительные перемещения той теплопроводной материи. [...]

На основании всего изложенного выше мы утверждаем, что нельзя приписывать теплоту тел сгущению какой-то, специально для этого предназначенной материи, но что теплота состоит во внутреннем вращательном движении связанной материи нагретого тела.

Устранив материю теплоты, старательно увековеченную другими, можно было бы положить конец словам, если бы с противной стороны нам не было предложено новое занятие. Ведь существуют ученые, приписывающие и холоду особое вещество и считающие последнее находящимся в солях, на основании производимого при растворении их холода. Так как те же соли нередко производят и теплоту (так, обыкновенная соль при приливании купоросного масла вскипает и нагревается), то мы с таким же правом могли бы приписать причину теплоты солям, если бы не считали такие дикие споры ниже нашего достоинства.

Ломоносов М.В. Размышления о причине теплоты и холода // Избран. филос. произв. – М., 1950. – С. 137-142, 149-151, 154.

Ньютон

Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью.

Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным.

Цит. по кн. «Эйнштейн и философские проблемы физики». – М., 1979. – С. 164.