1. Несколько простых вопросов
Подумаем над некоторыми простыми явлениями. Кто из вас не знает, как надевают обруч на новое колесо телеги? Обруч нагревают докрасна на огне, а затем быстро надевают его на деревянное колесо. По мере охлаждения обруч, сжимаясь, всё сильнее и сильнее охватывает колесо.
Или такой пример. Посмотрите на рисунок 3.
Рис. 3. Опыт с железным шаром.
Пока железный шар не нагрет, он без особого труда проходит через кольцо. Но стоит вам разогреть шар на огне, как он останется лежать на кольце. Очевидно, это можно объяснить только тем, что шар расширился от нагревания; его диаметр стал больше, кольцо стало тесным для горячего шара. И, действительно, оставьте нагретый шар полежать на кольце некоторое время, дайте ему охладиться; как только шар остынет, он снова сожмётся и упадёт через кольцо.
Если распилить такой шар пополам, можно убедиться, что он сделан из обыкновенного металла. Вы не увидите на его разрезе никаких раковин, никаких пустых мест. Это— сплошной кусок железа.
В чём здесь дело? Почему сплошное на вид тело расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении? Каким образом железо способно сжиматься и расширяться, оставаясь в то же время одним и тем же куском железа? Не правда ли, над этим общеизвестным, житейским явлением стоит подумать?
А вот другой пример, всем знакомый. Хорошо известно, что рыбы, как и наземные животные, не могут жить без кислорода. Спрашивается: откуда же рыбы, живущие в воде, берут воздух? Ответ ясен: очевидно, из воды. И действительно, воздух обнаруживается в воде на самых больших глубинах. Но как может проникать в неё воздух? Ведь вода, как вы к ней ни приглядывайтесь, кажется нам совершенно сплошным телом. Мы не видим в ней никаких «ходов», по которым воздух мог бы проникать в воду!
И над этим стоит подумать.
И вот вам, наконец, ещё пример. Если вы бросите в стакан воды кусочек каменной соли, он постепенно растворится в воде, исчезнет в ней. Что случилось с солью? Как получается, что кусок твёрдого вещества растворяется в воде, становится в ней невидимым? Ведь соль в этом случае не исчезает и не превращается в какое-то другое вещество. Вода, в которой растворена соль, становится солёной, как и кусок соли. Более того, если выпарить эту солёную воду, то на дне стакана вновь станет видна та же каменная соль, что была растворена в воде. Чем же объяснить, что твёрдое тело — кусок соли — способно растворяться в воде, делаться невидимым и в то же время оставаться солью?
Как объяснить эти простые, всем известные факты? Как могут сжиматься железо, проникать в воду воздух, растворяться в воде соль?
Ответ на эти вопросы и даёт нам в руки дальнейшую разгадку природы окружающих вещей, поможет нам выяснить их внутреннее строение.
Ответ на этот вопрос впервые родился как догадка много веков назад.