Сколько будет 2+2?

Но попробуем все же разорвать этот порочный круг и ввести два принципиальных ограничения: а) мы еще ровно ничего не знаем о самой возможности существования других агрегатных состояний воды, b) в нашем распоряжении нет решительно никаких средств, способных нагреть воду до 100 градусов, или, напротив, охладить ее до нуля.

Как только мы сделаем эти допущения, мы тут же обнаружим два фундаментальных обстоятельства.

Первое: сама температурная шкала, которой мы пользуемся в ходячих иллюстрационных примерах, свойственна отнюдь не воде и даже не обобщающим характеристикам того химического элемента (H2 O), которое имеет несколько различных агрегатных состояний. Она принадлежит куда более широкому классу физических явлений. Ведь здесь мы сталкиваемся с таким началом, как кинетическая часть внутренней энергии любого вещества, и эта энергия определяется хаотическим движением составляющих его молекул и атомов. Мерой интенсивности движения молекул как раз и является температура.

К слову сказать, вплоть до конца XVIII века теплоту считали вполне самостоятельной материальной субстанцией, и полагали, что температура тела определяется количеством содержащейся в нем «калорической жидкости», или «теплорода».

Большой вклад в развитие представлений о теплоте был сделан немецким ученым, врачем Георгом Шталем (1660‑1734). К слову сказать, его авторитет был настолько высок, что в 1716 году он стал лейб‑медиком прусского короля (в те годы, как, впрочем, и во все времена вообще, на такие должности случайных людей не назначали), а в 1726 году приглашался в Петербург для лечения князя Меншикова, русского генералиссимуса и некоронованного правителя России.

Именно Шталь в 1703 году сформулировал знаменитую флогистонную теорию. Узнав, что при прокаливании многих окисей с угольным порошком получаются чистые металлы, он предположил, что в угле содержится некое горющее начало – флогистон. Соединяясь с тем или иным веществом, флогистон передает ему свои горючие свойства, а при сгорании получившегося продукта снова выделяется из него в виде огня. Пытаясь объяснить увеличение веса металлов при прокаливании на воздухе, когда флогистон должен изгоняться из них, Шталь не побоялся даже предположить, что флогистон наделен отрицательным весом.

Над это теорией впоследствии многие потешались, но отрицать тот факт, что она внесла весьма существенный вклад в развитие научных представлений, нельзя.

Со временем Б. Румфорд, Дж. Джоуль и другие физики того времени (среди которых, кстати, был и наш великий соотечественник М.В. Ломоносов) путем остроумных опытов и рассуждений опровергли «калорическую» теорию, доказав, что теплота невесома и ее можно получать в любых количествах просто за счет механического движения. Было установлено, что теплота сама по себе не является веществом – это всего лишь энергия механического движения его атомов или молекул. Именно такого понимания теплоты и придерживается современная физика. Словом, точная систематизация знаний о тепловых состояниях вещества была получена только благодаря выходу в какое‑то новое «качество», только благодаря проникновению на более фундаментальный уровень строения материи. Поэтому и вновь сформированная количественная шкала объединяла собой уже не агрегатные состояния воды, но явления, принадлежащие именно этому уровню. Между тем здесь, в круге физических явлений, обнимаемых этой шкалой, различия между водой и любыми другими химическими соединениями по существу исчезают, ведь что бы ни попало в сферу нашего внимания, в контексте температуры мы будем видеть только движение неких абстрактных материальных частиц и не более того. Иными словами, частиц, которые лишены всякой химической определенности. Все качественные отличия молекул и атомов в этом контексте полностью исчезают из поля нашего зрения, точно так же, как все индивидуальные особенности новобранцев исчезают из поля зрения того ротного старшины, который начинает строить их по ранжиру.