Сказка о трех невесомых

В нашем представлении пустота‑ это когда ничего нет. А когда ничего нет, это мало кому нравится. Должно же быть хоть что‑нибудь! Потому приходится это«что‑нибудь» придумывать самим. Примерно так и рождаются гипотезы!

У гипотезы есть шанс превратиться в теорию, если она подтвердится фактами. Но далеко не каждая из них удостаивается такой чести, потому что гипотеза чаще всего похожа на сказку: так же красива, захватывающа и так же неправдива.

Но сказка ложь, да в ней намек! Поэтому слушайте. Давным‑давно появились на свет три красивые гипотезы о невидимых и невесомых субстанциях. Несмотря на их невесомость, роли им предназначались очень даже весомые. А звалась эта троица очень красивыми именами: эфир, флогистон и теплород.

Эфир придумали первым. Еще в античности все окружающее удобно делили на четыре стихии: землю, воду, воздух и огонь. И все было просто и понятно‑ до поры до времени. А потом Аристотелю понадобилось добавить некий«пятый элемент» в мировое пространство, которое казалось ему без этого элемента каким‑то незаконченным. С его легкой руки эфир пронизал собою и землю, и воду, и воздух, и огонь и с того времени поселился в науке надолго. Кардинально менялись мнения относительно его свойств и вообще того, зачем он нужен, но, поскольку никто его не отменял, жил он себе и жил.

Гипотеза эфира оставалась бы гипотезой, если бы не начались попытки его обнаружить. Вот уж и Ньютону пришел черед задаться вопросом: если его закон тяготения работает, то чем при этом занят эфир?

«Гипотез не измышляю!» ‑ уверял Ньютон, предпочитающий сказкам быль. Но, несмотря на убеждения, ему все‑таки пришлось придумать гипотезу, по которой эфир проникает сквозь все тела и стремится к земле, увлекая их за собой. Вроде бы понятное объяснение тяготения, если бы не один нюанс: эфир должен тогда устремляться и ко всем остальным телам, а не только к земле. Придумывать гипотезу о том, почему так происходит, было для Ньютона уже чересчур. Он высказывался то за эфир, то против‑ словом, непростые у них были отношения. И эфир продолжал свое победное шествие дальше сквозь века.

Он сделался подходящей средой для электричества, магнетизма, передачи света. Его поклонниками были Гюйгенс и Лоренц, Кельвин и Менделеев; его даже воспевали в стихах как нечто грандиозное и прекрасное.

Нет меры и предела нет Эфиру, коим мир одет, – это строчки Вильгельма Кюхельбекера. Но, увы, предел все‑таки наступил. Началом конца послужило предположение Пуанкаре о том, что эфир если и есть, то обнаружить его не удастся. Что за субстанция такая ‑ ни взвесить, ни измерить! Теория относительности Эйнштейна поставила в этом вопросе довольно жирную точку, и скоро гипотеза была признана ошибочной.

Но эфир не собирался сдавать позиции так легко! Нет‑нет да и проскальзывал он, всепроникающий, в людские умы. Так, в 1931 году в Большую Советскую энциклопедию просочилась статья под названием «Эфир», где оный рассматривался как вполне современное явление и еще не решенная физикой проблема.

Над статьей весело посмеялись в ленинградском Физтехе, после чего редакция энциклопедии получила ироничную фототелеграмму (это такой предок факса), подписанную Ландау, Гамовым и еще несколькими физиками: «Прочитав Ваше изложение в 65‑м томе, с энтузиазмом приступаем к изучению эфира. С нетерпением ждем статей о теплороде и флогистоне». Текст сопровождался карикатурой: авторы изобразили ночной горшок с надписью «эфир» среди мусора на помойке. Шутникам потом здорово досталось по партийной линии (не то время для подобных шуточек), но эфир все же был «выброшен» из науки окончательно.

А наша сказка продолжается, и в ней появляются новые герои. А также старые ‑ снова ирландец Роберт Бойль. Кто вспомнит закон Бойля ‑ Мариотта, тому «пятерка»! Судя по этому закону, Бойль довольно быстро разобрался в газах и ни в какое существование эфира не верил. Но с твердыми телами дело обстояло хуже, особенно когда их поджигали. Объяснить, что с ними в это время происходит, всегда было сложно (и вообще огонь с незапамятных времен внушал мистический страх). Поэтому, когда придумали еще одну невесомую и незримую субстанцию ‑ флогистон, отвечающий за горение, Бойлю она вполне пришлась по душе.

Флогистон по‑гречески означало воспламеняемый. Эта «огненная материя» должна была прятаться во всех горючих веществах и выделяться при сжигании. Все опять‑таки очень просто: возьмем дерево; дерево есть зола плюс флогистон; развели костер, флогистон вышел, зола осталась!

Придумал эту удобную штуку немецкий химик и врач Георг Эрнст Шталь. А развенчал знаменитый Антуан Лавуазье, доказав, что главная роль в сжигании принадлежит все‑таки кислороду.

Но Лавуазье не был бы Лавуазье, если бы проделал все это тихо и скромно. Напротив, он созвал к себе множество гостей и устроил над несчастным флогистоном и его автором показательный судебный процесс. Сам хозяин и еще несколько человек нарядились судьями, «обвиняемого» загримировали под Шталя, а одному молодому юноше досталась роль Кислорода и право зачитать приговор. Флогистон был приговорен к смерти путем сожжения (какая ирония!), и жена Лавуазье, наряженная в хитон, привела приговор в исполнение ‑ бросила книгу Шталя в камин.

Между тем Лавуазье еще не знал, что, умерщвнв флогистон, он при всех своих заслугах сам сделается автором новой нелепой гипотезы‑ о теплороде.

Теплород в нашей невесомой троице самый младший, родившийся позже всех. Объяснял он собою процессы нагревания и охлаждения: если тело является теплым, то это значит, что в нем больше теплорода; если оно остывает‑ содержание теплорода в нем уменьшается. «Теплород может пройти даже через стекло», ‑ писал Роберт Бойль, которого теперь вполне устраивал теплород, как до этого флогистон.

С теплородом распрощались в концеXIX века, без показательных судов. Всего лишь установили, что существуют молекулы и их движение.