Из всего, что было сказано, мы можем справедливо заключить, что не может быть приведено доказательство, достаточное для доказательства существования кислородного воздуха или любого другого вида воздушной жидкости в ее упругом состоянии в крови. Также мы не можем доказать, что какая-либо часть конденсируемой части кислородного воздуха принимается с дыханием в легких. Однако вероятно, что эта конденсируемая часть может быть принята в желудок с нашей пищей; что, пройдя через различные каналы циркуляции и достигнув наконец поверхности, она там возобновляет свою воздушную природу путем соединения с избыточным теплом тела и испаряется через поры кожи путем неощутимого испарения. Воздушный пар, который проходит через эти поры, действительно, был обнаружен как участвующий в природе фиксированного воздуха; но мы знаем, что этот вид газа всегда содержит основу кислорода, будучи действительно составленным из него; и был бы кислород принят в тело в своем чистом состоянии или нет, результат был бы, несомненно, тем же; ибо союз был бы образован между ним и углеродными частицами, которые должны быть выброшены из тела. Но таким образом мы никогда не можем предположить, чтобы основа кислорода или любого другого воздуха была постоянной частью состава наших тел; также количество его не может быть увеличено путем дыхания каким-либо видом воздуха. Самый легкий способ увеличить количество, кажется, путем питья ферментированных напитков. Таким образом, если тело слишком горячее, избыточное тепло будет иметь надлежащий предмет для воздействия, а именно: конденсируемую часть фиксированного воздуха; и отсюда мы можем, возможно, объяснить весьма приятное и охлаждающее ощущение, производимое питьем этих напитков при некоторых болезнях. Что касается существования углерода, древесного угля или водорода в крови, вероятно, что он существует в равном количестве во все времена, будучи действительно фундаментальным материалом всего тела и, вероятно, только модификацией той пыли, из которой человек был первоначально взят. Когда кровь, следовательно, становится очень черной, когда зубы покрыты черной грязью, руки становятся грязными и т. д., мы можем сказать, действительно, мы слишком верно чувствуем, что в таких случаях существует склонность в теле вернуться к своему первоначальному состоянию разложения; но нет ни одной твердой причины для предположения, что пропорция его материалов варьируется; что существует скопление кислорода в одной части, водорода в другой, или, короче говоря, что природа может допустить, чтобы имело место какое-либо такое несоответствие.
6. Мы должны теперь рассмотреть отчет доктора Гиртаннера о происхождении животного тепла, который состоит в том, что «во время распределения кислорода по системе тепло, которое было соединено с этим кислородом, высвобождается; отсюда животное тепло»; и «что большая способность артериальной крови к теплу обусловлена кислородом, с которым она соединена в легких». — Это ведет нас к рассмотрению более особым образом доктрины тепла, предмета, доселе гораздо менее исследованного, чем того требует важность предмета. То немногое, что мы знаем об этом деле, кажется, почти полностью обязано доктору Блэку, который открыл некоторые весьма примечательные явления, неизвестные прежним философам. Его открытие здесь, как и в случае с фиксированным воздухом, было случайным. Проводя эксперименты на воде различных температур, он обнаружил, что смесь всегда будет арифметическим средним между двумя смешанными количествами. Таким образом, при смешивании воды при 50 градусах с равным количеством при 100, температура смеси была бы 75 градусов; но если вместо использования только воды он брал снег или лед для одного из количеств, смесь больше не была арифметическим средним между двумя температурами, а значительно ниже его; так что количество тепла, казалось, было полностью потеряно и в некотором роде уничтожено. Его внимание было привлечено этим неожиданным явлением, и, продолжая свои эксперименты, он обнаружил, что, когда вода превращалась в лед, она действительно становилась теплее, чем была прежде; и, сохраняя жидкость совершенно неподвижной во время применения холода, он был способен охладить ее до 27 градусов термометра Фаренгейта, что на пять градусов ниже точки замерзания; но при встряхивании этой охлажденной воды она мгновенно превращалась в лед, и термометр поднимался до 32. При обращении эксперимента он обнаружил, что простой текучести в воде недостаточно, чтобы растопить лед. Значительная степень тепла необходима; и даже когда это предварительно дается воде, все становится холодным, как лед, к тому времени, когда лед растает. Результатом его экспериментов, короче говоря, было следующее: Вода, когда заморожена, поглощает сто тридцать пять градусов тепла, прежде чем ее текучесть может быть восстановлена: то есть, предполагая, что фунт льда при температуре 32 смешивается с фунтом воды при температуре 32, путем добавления 135 градусов, так что температура воды увеличивается до 167, лед действительно будет растоплен, но температура всего количества жидкости будет снижена до 32. В этом случае, следовательно, тепло явно принимает два различных способа действия: один, в котором оно действует внутренне на субстанцию тела, не будучи ощутимым на ощупь, в то время как в другом своем состоянии оно не имеет эффекта на внутренние части, но воздействует на тела снаружи. Первое состояние, следовательно, доктор отличил именем скрытого, последнее — именем ощутимого тепла.
Та же теория была применена для объяснения доктрины испарения, и притом самым решительным и удовлетворительным образом. Доктор обнаружил, что при дистилляции воды гораздо больше тепла передавалось той, что находилась в охлаждающей емкости перегонного куба, чем можно было предположить необходимым для нагревания дистиллированной воды до 212 градусов, что является пределом, который вода может выдержать. Продолжая эксперимент, он обнаружил, что количество тепла, поглощенного водой при превращении в пар, поистине удивительно; не менее тысячи градусов; тепло, более чем достаточное, чтобы сделать все количество жидкости, которое перешло, раскаленным докрасна. Некоторые возражения, однако, были сделаны против этой теории даже друзьями доктора. Мистер Уатт, в частности, хотя он не мог отрицать теорию, выведенную из экспериментов доктора Блэка, все же предложил одну, которая, если бы она оказалась успешной, опрокинула бы все. Она была такова: Пусть вода дистиллируется в вакууме, где она кипит при тепле 97 градусов, и операция должна проводиться с гораздо меньшим количеством топлива и с гораздо большей легкостью, чем в обычном режиме. Было сказано, что в этом эксперименте доктор Блэк был в равной степени заинтересован с мистером Уаттом; но в личной беседе с самим доктором он заверил меня, что не имел иного интереса, кроме предсказания, что эксперимент не удастся, что, по-видимому, и случилось. Событие было следующим: Мистер Уатт, решив во что бы то ни стало попробовать эксперимент, приказал сделать медную реторту и приемник, соединенные в одно целое. В приемнике он проделал небольшое отверстие и, нагрев как реторту, так и приемник, погрузил последний в холодную воду. Следствием было то, что значительное количество воды вошло в сосуд и было легко вылито обратно в реторту как предмет для дистилляции. Огонь был теперь применен, вода была вскоре поднята в пар, который наполнил как реторту, так и приемник и в значительной мере вытеснил внешний воздух. Небольшое отверстие в приемнике было теперь закрыто, и сам приемник погружен в холодную воду, дистилляция продолжалась в вакууме; ибо, как только часть пара конденсировалась, пространство, которое он занимал (согласно доктору Блэку, в тысячу шестьдесят шесть раз больше, чем первоначальная вода), становилось абсолютно пустым, и больше пара, разреженного не каким-либо количеством ощутимого тепла, а просто тем, что он содержал в скрытом состоянии, занимало бы место прежнего. Исход эксперимента показал истинность теории доктора Блэка. Вода кипела, и пар поднимался так же хорошо, как если бы был дан доступ воздуху; но с той разницей, что верхняя часть дистилляционного сосуда никогда не нагревалась выше того, что рука могла легко выдержать. С водой в охладителе было совсем иначе. Она стала горячей, как обычно, и количеством тепла, которое она получила, ясно продемонстрировала, что пар, хотя и лишенный большей части своего ощутимого тепла, все же содержал огромное количество в скрытом состоянии. Экономия топлива, следовательно, в практике дистилляции, которая была целью мистера Уатта при проведении эксперимента, была совсем пустяковой и не стоила хлопот по наполнению реторты жидкостью.
Доктрина скрытого тепла, таким образом установленная, предоставила решение многих явлений, которые прежде не могли быть объяснены удовлетворительным образом. Таким образом, плавление всех видов веществ было обнаружено как обусловленное поглощением тепла, в то время как их конденсация сопровождалась обратным. Текучесть во всех случаях объяснялась по тому же принципу; и чем больше тепла поглощалось, тем более текучим становилось вещество. Таким образом, вода, когда в конденсированном или твердом состоянии, поглощает 135 градусов тепла, прежде чем становится текучей. Тысяча градусов больше превращают ее в пар, и наконец, проходя через интенсивный жар печи стекольного завода, она превращается в блестящее пламя и увеличивает жар печи в значительной степени. Отсюда практика на стекольных заводах бросать воду в зольник, пар которой, проходя через горящее топливо, делает печь гораздо горячее, чем она была. Подобным образом объяснялись явления кристаллизации, ковкость металлов, тепло, производимое при их ковке, и твердость, производимая операцией, а также операция отжига и т. д. Одно другое явление, весьма любопытное, будет замечено по причине его связи с предметом этого трактата. Оно таково: Пусть небольшой сосуд, наполненный витриоловым эфиром, будет помещен в больший сосуд с водой, и оба заключены в приемник воздушного насоса. При откачивании воздуха эфир кипит и превращается в пар, в то время как вода замерзает. Это показывает, что тепло не всегда действует одинаково на окружающие тела, но имеет тенденцию входить в некоторые в предпочтение другим; и из других экспериментов оказывается, что это свойство имеет значительную связь с плотностью вовлеченных тел.
Таким образом, один шаг был сделан, и было повсеместно признано, что тепло в некоторых случаях входит в тела, а в других выбрасывается из них; но теперь возник вопрос: Что такое тепло; и какими законами оно регулируется, или из какого источника оно происходит? Здесь доктор Блэк сам был в затруднении; ибо, поскольку он предполагал холод как простое небытие и состоящий только в сравнительно меньшей степени тепла, возникли некоторые явления, которые нелегко допускали решение на такой гипотезе. С ними доктор Блэк не возился много, но другие были смелее. Доктор Ирвинг, профессор химии в Глазго, взялся объяснить всю тайну скрытого тепла на единственном принципе притяжения. Одним из самых озадачивающих явлений на пути теории доктора Блэка было то, что в некоторых случаях тепло и холод, казалось, отталкивали друг друга, и весьма примечательным примером этого было то, что утром, немного перед восходом солнца, когда лучи света проходят через атмосферу, немного выше поверхности земли, воздух тогда становится явно холоднее, чем даже в полночь. Объяснение доктора Ирвинга этого было то, что солнечные лучи притягивали тепло из атмосферы и таким образом делали ее холоднее. Таково, по крайней мере, было объяснение, данное в инаугурационной диссертации доктором Клегхорном, одним из учеников доктора Ирвинга; ибо сам доктор излагал свои мнения только им. В других случаях он предполагал, что различные вещества имеют различные способности для получения тепла; и, как следствие, если форма, или скорее внутренняя конституция тела будет изменена, способность его для получения тепла должна также быть изменена; и так как притяжение существует, или предполагается, что существует, между теплом и всеми другими веществами, ясно, что пока это притяжение существует, если способность какого-либо вещества для получения тепла будет увеличена, оно впитает гораздо больше, чем оно сделало бы, если бы его прежняя конституция осталась. Таким образом, вода в своем жидком состоянии содержит определенное количество тепла; мы можем, следовательно, сказать, что вода имеет способность для получения тепла, равную от одного до десяти, или что мы хотим. Пар имеет способность для содержания тепла в десять раз большую, чем вода. Вода, следовательно, при превращении в пар, впитает в десять раз большее количество тепла, чем содержит вода; и, опять же, при обратном превращении в воду, способность становясь тем, что была прежде, избыточное количество должно быть выброшено, как в экспериментах доктора Блэка. Подобным образом, когда металл расплавляется огнем, способность его для получения тепла изменяется: как следствие, большое количество впитывается и снова изгоняется изменением способности, которое происходит при его становлении твердым; и таким образом, из изменения способности в различных веществах, каждое явление было решено.
Эта доктрина способностей не дала общего удовлетворения. Доктор Блэк сам сказал о ней, что она не является ни вероятной, ни остроумной; несмотря на что, она продолжала быть принятой и даже весьма повсеместно усвоенной. Доктор Кроуфорд, столь хорошо известный своими трудами по этому предмету, принял эту идею, и доктор Гиртаннер, в вышеприведенном отрывке из него, кажется, того же мнения. Доктрина, однако, имела нескольких оппонентов, среди которых были «Ежемесячные рецензенты». В своем отчете о «Первых принципах химии» Николсона они выражаются следующим образом: «Мы только желаем, чтобы в доктрине тепла он избежал, что он мог легко сделать, идеи доктора Кроуфорда о телах, имеющих различные способности для тепла. При плавлении льда, например, количество тепла поглощается без какого-либо увеличения температуры, то есть без делания воды ощутимо теплее, чем лед до его разжижения; что, как говорят, обусловлено тем, что вода имеет большую способность для тепла, или будучи способной удерживать больше его, чем лед; и, подобным образом, при превращении в пар, ее способность далее увеличивается, или она может удерживать больше еще. Это кажется нам весьма нехимической и весьма неадекватной идеей дела: ибо, допуская, что вода имеет большую способность, чем лед, как изменение из одного состояния в другое должно быть осуществлено? Могут ли свойства, которыми тело, как обнаружено, обладает после того, как изменение произошло, быть назначены как причина самого изменения? Или будет сказано, что тепло сначала увеличивает способность, а затем прячется в этой способности столь увеличенной? Мы должны думать, что гораздо лучше сказать, сообразно с явлениями других соединений в химии, что определенное количество тепла, соединяясь со льдом, сначала разжижает его, как определенное количество кислоты только нейтрализует щелочь; что если какое-либо избыточное количество должно быть введено, этот избыток, оставаясь свободным и не соединенным, должен действовать и быть ощутимым как тепло в одном случае, и кислота в другом; и что различные тела требуют различных количеств тепла или кислоты, чтобы быть соединенными с ними, для производства изменений, о которых идет речь».
Таким образом, рецензенты, как и другие, рассуждали априори, и несколько фактов были приведены, чтобы доказать, что никакие такие изменения в способности не могут иметь места. Но как бы сильны ни были приведенные аргументы или как бы ясны ни были эксперименты, мало или никакого внимания не было уделено им, и увеличение или уменьшение способностей повторялось, по-видимому, наизусть, от одного автора к другому, без малейшего исследования или изучения. Доктор Гиртаннер, действительно, говорит, что «кислород, соединенный с артериальной кровью в легких», является причиной большой способности артериальной крови к теплу. Но это назначение весьма сомнительной причины для весьма сомнительного эффекта. Он должен был доказать в первую очередь, что артериальная кровь действительно имеет эту способность; ибо то, что она горячее, чем кровь вен, только показывает, что она расстается с большим теплом окружающим телам, чем венозная кровь; что является доказательством того, что она содержит меньше тепла, если есть какая-либо разница, чем кровь вен. Но правда в том, что способность для содержания тепла зависит ни от оксигенации, ни от гидрогенизации жидкости, а от ее плотности. Чем более текучим и чем более легко расширяемым в пар является любое вещество, тем большее количество тепла оно способно содержать, и наоборот. Это было полностью установлено мистером Уильямом Джонсом, английским священником, чьи наблюдения над общепринятой системой философии содержат много деталей, достойных внимания. Из его экспериментов оказывается, что кусок раскаленного докрасна железа, брошенный в воду, передает гораздо меньше ощутимого тепла ей и сам гораздо более эффективно гасится, чем путем бросания его в равное количество ртути той же температуры, что и вода. Так как ртуть, следовательно, становится гораздо горячее на ощупь, чем вода при бросании куска раскаленного докрасна железа в нее, и так как само железо гораздо более несовершенно гасится металлом, чем водой, следует, что последняя способна содержать гораздо больше тепла, чем первая. Но такие эксперименты не применимы к крови. Хотя кровь артерий может быть несколько горячее, чем венозная кровь, причина очевидна. Тепло передается непосредственно артериальной крови в легких; но во время циркуляции часть его испаряется, и чем дальше любая часть находится от легких, тем прохладнее будет жизненная жидкость, без учета какого-либо изменения способности, которое, действительно, никогда не может быть показано как существующее.
Но самые решительные эксперименты против любого предполагаемого изменения в способностях тел для содержания тепла — это те, что были недавно опробованы графом Румфордом и описаны в «Философских трудах» за 1798 год. Его внимание к этому предмету было привлечено наблюдением большой степени тепла, приобретенного латунной пушкой во время ее сверления, и еще больше интенсивным теплом (гораздо большим, чем у кипящей воды) металлических стружек, отделенных от нее сверлом. Из рассмотрения этих вещей он был естественно приведен к следующим исследованиям: «Откуда берется тепло, фактически произведенное в этой механической операции? Поставляется ли оно металлическими стружками, которые отделяются сверлом от твердой массы металла? Если бы это был случай, тогда, согласно современной доктрине калорика, способность для тепла частей металла, так сведенных к стружкам, должна была бы не только быть изменена, но изменение, претерпенное ими, быть достаточно великим, чтобы объяснить все произведенное тепло. Но никакого такого изменения не произошло; ибо я обнаружил, что путем взятия равных количеств по весу этих стружек и тонких полосок того же блока металла, отделенных с помощью тонкой пилы, и помещения их при той же температуре, что и кипящая вода, и помещения их в равные количества холодной воды (то есть, при 59 1/2 по Фаренгейту), порция воды, в которую были помещены стружки, не была, по всем признакам, нагрета ни меньше, ни больше, чем другая порция, в которую были помещены стружки».