Предчувствия и свершения. Книга 1. Великие ошибки - Ирина Львовна Радунская
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Мы начали эту историю с того момента, когда Марат, выбрав концепцию теплорода из всего набора прежних гипотез и опираясь на свои опыты, которые убедили его в том, что нагретые тела тяжелее холодных, облёк свои выводы в законченную, как ему казалось, неуязвимую форму научной теории.
Если бы Марат проявил больше экспериментального искусства, терпения, осмотрительности! Он мог бы, должен был бы прийти к иному выводу. Это сделал Румфорд и своими опытами доказал, что Марат ошибается: вес тел при нагревании ничуть не меняется. Румфорд ещё не имел основания «отменить» теплород, но получил право на сомнение. Если теплород и существует в природе и принимает участие в превращении состояния тел, то это вещество без веса — сделал осторожный вывод Румфорд.
Это был один из первых робких выпадов против теплорода.
Кинжал и гильотина обрывают спор
В том же 1780 году, когда Марат вынес свою теорию теплорода на суд общественности, два его соотечественника сделали куда более решительный шаг к истине, предположив, что «теплота — это vis viva (живая сила), происходящая из-за неощутимого движения молекул тела».
Эти два соперника Марата (не только научные, но и политические), исследователи огромного дарования, сыграли важнейшую роль не только в низвержении гипотезы теплорода, но и в истории своей страны и мировой науки.
Находившийся в командировке в Париже в 1781 году русский академик астроном Лексель в письме своему другу, секретарю Петербургской академии наук Эйлеру дал их любопытные словесные портреты.
Об одном из них, старшем, он пишет: «… молодой человек очень приятной наружности, прекрасный и трудолюбивый химик. У него красивая жена, любительница литературы и председательница на собраниях академиков, когда они пьют чай после академических заседаний…»
Через тринадцать лет этому приятному молодому человеку, члену Французской академии наук, отрубят голову как врагу народа, но он успеет прославить родину своими «Физико-химическими этюдами», «Трактатом о теплоте»; ниспровержением флогистона, установлением закона сохранения масс, химической формулы воды, основ теории горения, созданием новой химии, основанной на понятии химических элементов, и его имя — Лавуазье — история поставит рядом с именами Ломоносова и Дальтона.
О другом Лексель пишет так: «Он автор прекрасных, замечательных произведений и сам это слишком хорошо знает, имеет он также познания и в других науках, но мне кажется, что он ими злоупотребляет, желая решать всё в академии. К тому же он очень упрям. Его желчное, порой отвратительное настроение происходит, быть может, от чрезмерной бедности…» Это — о крестьянском сыне и будущем маркизе, графе империи, пэре Франции и министре внутренних дел, члене Сената, члене Французской академии наук и всех академий Европы. Это — об авторе гениальной «Небесной механики», где изложена одна из первых (вслед за Кантом) космологических гипотез; учёном, занимавшемся теорией приливов и отливов, исследовавшем устойчивость Солнечной системы, измерившем ускорение Луны, рассчитавшем движение спутников Юпитера, авторе «Опыта философии теории вероятностей» — о Лапласе.
Эти два учёных со столь обширными и полярными интересами объединились в борьбе против теплорода.
Vis viva, живая сила, увы, тоже оказалась одной из ошибок науки, но это уже было ближе к истине. Считая теплоту результатом движения молекул и называя её живой силой, Лавуазье и Лаплас предложили её количественное определение как суммы произведений масс всех молекул тела на квадрат их скорости.
Они конструируют прибор для определения степени нагревания, калориметр, и в результате серии экспериментов находят очень точный для их времени метод измерения линейного коэффициента расширения твёрдых тел при нагревании. Это важный шаг, так как ещё не очень ясна связь между теплотой тела и его температурой. Ведь раньше температура и теплота вообще не различались. В XVII веке даже не возникало сомнения в тождественности этих понятий. Считалось, что термометры измеряют абсолютное количество теплоты. Кстати, и по сей день начинающие изучать физику не сразу чувствуют отличие понятий температуры и теплоты. Трудность усвоения этого различия — отголосок исторической ситуации. Она напоминает о том, что вопрос этот очень сложен. То, что сегодня трудно понять студенту, раньше с трудом давалось маститым учёным, которые не изучали, а впервые постигали природу теплоты.
Лавуазье ведёт исследования процессов горения. Он пытается установить механизм горения и его связь с повышением температуры тела. Он ставит остроумно задуманный опыт. Помещает в замкнутом сосуде алмаз и нагревает его с помощью солнечных лучей, сфокусированных специально изготовленной линзой. Чтобы сжечь алмаз, нужно получить мощный узкий луч света, и Лавуазье трудится над невиданной линзой: её диаметр достигал 33 дюймов, более трёх четвертей метра, что было рекордом для того времени.
Сначала Лавуазье со всей тщательностью откачал из сосуда воздух. Потом попытался лучом сжечь алмаз. Но в безвоздушной среде алмаз не сгорал, как долго ни продолжалось накаливание. Правда, при этом он постепенно терял свою благородную прозрачность и темнел. Когда после окончания опыта Лавуазье вынул из сосуда тёмное вещество, в которое превратился алмаз, то обнаружил, что оно не сохранило и несравненной твёрдости алмаза.
Тогда Лавуазье заполнил сосуд воздухом и поместил туда новый алмаз. Под лучом солнца алмаз сгорел. После остывания оказалось, что давление воздуха в сосуде уменьшилось и в нём появился новый газ. Это был углекислый газ.
Так Лавуазье доказал, что для горения нужен не флогистон, а «субстанция, извлеченная из атмосферного воздуха». Этот опыт был поставлен в 1772 году, а через два года два других химика — англичанин Пристли и швед Шееле — почти одновременно открыли газ, который назвали «дефлогистрованным воздухом». Так люди узнали о кислороде.
Теория горения, окончательное ниспровержение флогистона — всё это Лавуазье изложил в своём замечательном труде «Физико-химические этюды» и продолжил в «Трактате о теплоте» совместно с Лапласом. Этот труд вышел в 1777 году, за три года до обнародования Маратом его теории теплорода.
За эти годы Лавуазье и Лаплас высказывают мнение о существовании особого вида энергии — химической энергии, — мысль для их времени безумная или гениальная. Они исходили из аналогии между живым организмом и печью и утверждали, что человек «сжигает» свою пищу в кислороде, получая столько же тепла, как если бы ту же пищу сжигали в печи. В результате этого процесса выделяется тепло, необходимое для жизнедеятельности организма.
Лаплас и Лавуазье предложили и метод экспериментальной проверки своей догадки. Если верно, что пища, соединяясь с кислородом, в процессе сгорания образует воду и углекислый газ, можно измерить количество вдыхаемого человеком кислорода или выдыхаемого углекислого газа и определить количество сожженной пищи.
Этот
