Градусы и температура

История о том, как научились измерять температуру, интересна и необычна. Термометры были придуманы за много лет до того, как люди поняли, что именно они измеряют.

Измеряя углы на небе, расстояния на Земле или даже время, люди знали, что они делают. О температуре же этого сказать было нельзя. Температура связана с весьма неопределенными понятиями тепла и холода, которые располагались в сознании человека где-то "рядом" с запахом, вкусом. Но запах и вкус почти не измеряли (по крайней мере, точно). Никто не спрашивал и не пытался определить, во сколько раз одно блюдо вкуснее другого или на сколько запах сена отличается от запаха роз. Теплые и холодные тела всегда можно было расположить в один ряд и на ощупь установить, какое из двух тел теплее.

Человек с незапамятных времен знал, что когда два тела плотно соприкасаются, то между ними устанавливается (как мы сейчас говорим) тепловое равновесие. Опуская в воду руку, можно оценить, до какой степени вода нагрета.

Печь нагревает воздух в комнате. Металлический стержень, нагреваемый с одного конца, нагревается целиком. Всюду в природе существуют потоки тепла. В этом естествоиспытатели давно видели проявление великих законов природы.

О том, что такое потоки тепла, что такое тепловое равновесие и что означает степень нагрева тела, существовали разные мнения.

Античные ученые и схоласты средневековья сопоставляли с теплом и холодом свойства притяжения и отталкивания. Такое определение мало что могло объяснить. В нем таилось глубокое заблуждение, что тепло и холод - это разные вещи. Понять, что холод - недостаток тепла, а не другая субстанция, было не так легко. Такая ошибка повторялась не раз. Верили в две электрические жидкости - положительную и отрицательную, в два магнетизма - северный и южный, в два типа лучей - калорические и фригорические (т. е. лучей тепла и лучей холода). Наука долго не могла избавиться от этого заблуждения.

И все же в этих понятиях отражалось новое понимание связи между нашими ощущениями и эффектами внешнего мира. Вот что писал философ XVII века Пьер Гассенди: "Холод производит особый и хорошо нам знакомый эффект на органы чувств; так как холод антагоничен теплу, то атомы, ему соответствующие, должны быть по своей природе противоположны создающим ощущение тепла. Тепло имеет свойство распространяться, а холод обычно сжимается; атомы, им соответствующие, должны иметь особые массы и особые формы, должны двигаться особым образом и генерировать то, что мы называем теплом".

Гассенди мог лишь догадываться о движении атомов и не имел представления о кинетической энергии, но все же не сомневался в объяснении тепла движением частиц, которых никто еще не видел. Такую смелость нельзя не отметить, Ведь и в наши дни мы объясняем свойства элёментарных частиц, обращаясь к кваркам, которых также не обнаружили в свободном состоянии.

Наверное, врачи были первыми, кому понадобилась сравнительная и притом довольно точная шкала теплоты тела. Они очень давно заметили, что здоровье человека как-то связано с теплотой его тела и что лекарства способны изменять это качество. Лекарствам приписывалось охлаждающее или согревающее действие, и степень этого действия определялась градусами (ступенями - по-латыни), Однако холод и тепло не были противоположными качествами тепло умерялось влажностью, а холод - сухостью.

Великий врач древности Гален - он жил во II веке - учил, что действие лекарств надо оценивать по восьмиградусной шкале: четыре градуса тепла и столько же градусов холода. Лекарства надо было смешивать, чтобы они могли понизить жар или согреть испытывающего озноб.

Смешивание жидкостей вообще играло большую роль в учении Галена. Так, ученый утверждал, что темперамент человека создается смешением четырех жидкостей^*, о которых говорил еще Гиппократ. Смешивание в должном отношении полатыни называется temperatura. Отсюда и происходит термин, прочно вошедший в актив современной науки, температура. (Система жидкостей и градусов была не слишком логична, но все-таки идея была высказана - градусы появились в науке.) Однако в науке этот термин долго не использовался. Лишь в XVII веке стали говорить о температуре в современном смысле, новое слово понадобилось только тогда, когда научились измерять степень нагретости тела.

^*( Жидкостей было четыре: кровь, слизь, черная желчь, желтая желчь; они порождали сангвиников, флегматиков, меланхоликов и холериков (четыре темперамента).)

Врачи очень поздно поняли, что здоровые люди имеют практически одну и ту же температуру. Степень нагретости тела относили не к состоянию здоровья человека, а к его темпераменту. Врачи долго не понимали и того, что высокая температура - горячка, есть проявление болезни, а не сама болезнь.

В 1578 г. Иоганн Гослерус издал книгу "Логика медика", в которой подробно описал такие взгляды. Он писал, что четвертый градус тепла считается нормальным для жителей экватора, а четвертый градус холода - для жителей полюса. Нуль градусов он приписывал для живущих на широтах 40-50°. Каждый градус тепла и холода он делил на три части, так что в итоге у него было 12 градусов тепла и столько же холода (по одному градусу на 10° широты). Таким образом, у Гослеруса получилась некая 24-градусная шкала, но как он измерял температуру, мы не знаем. Но он полагал, что нормальной температуре жителя Антверпена (51°28' северной широты) отвечает первый градус холода -и из этого значения врач должен исходить, прописывая лекарства. Таким образом, от древних врачей осталась (хоть и плохо определенная) 24-градусная шкала теплового действия лекарства.

Интересно, что вопросы, волновавшие ученых Запада, совсем не трогали философов Китая и Японии. У них не было никаких инструментов для того, чтобы определить, насколько тело теплое.

Сопоставление явлению шкалы и числа, описание явлений формулами и числами было чуждо их философской системе. В этой системе не было места температуре: ученые и врачи спокойно обходились без этого понятия. В Китае термометр появился лишь в 1670 г., куда его привез миссионер Фердинанд Вербье. В те же годы в Японии математик Такаказу Секи писал книги, не уступающие европейским, но математические строгости не нашли плодородной почвы и исчезли.

Но все же интересно, что наука могла развиваться двумя разными путями, восточным и западным, и что только в XX веке эти пути сливаются в единый путь.

Уже в наше время от восточных философов в физику пришли слова цвет и аромат, слова, которые относят к скрытым свойствам элементарных частиц. В китайских книгах цвет, аромат и звук характеризовали формы активности материи.

Такие наблюдения наводят на интересные размышления, но нам пора вернуться к нашей теме.

Если открыть "Словарь церковно-славянского и русского языка", изданный в середине прошлого века, то мы прочтем там, что температура есть "мера сгущения теплорода, показываемая в градусах термометром".

Посмотрим также слово "теплород": "вещественная причина жара, тепла и холода; непостижимо тонкая жидкость, изливающаяся из Солнца и проникающая во все тела физического мира, невидимая, невесомая и только осязанием ощущаемая".

Так могли писать через два века после Галилея!