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.

Мы уже приводили слова поэта древнего мира Лукреция Кара: «Из ничего даже волей богов ничего не творится». Эти слова взяты из его поэмы «О природе вещей». Около 2 000 лет назад была написана эта оригинальная поэма. В своём поэтическом произведении звучными стихами Лукреций рассказал об учении древнегреческого философа — материалиста Демокрита. Это было учение о мельчайших невидимых частичках, из которых построен весь мир.

Наблюдая различные явления, Демокрит пытался дать им объяснение.

Вот, например, вода. При сильном нагревании она превращается в невидимый пар и улетучивается. Как можно это объяснить? Ясно, что такое свойство воды связано каким-то образом с её внутренним строением.

Или почему, например, мы ощущаем запахи различных цветов на далёком расстоянии?

Размышляя над подобными вопросами, Демокрит пришёл к убеждению, что тела только кажутся нам сплошными; на самом деле они состоят из мельчайших частиц. У различных тел эти частицы различны по своей форме; но они настолько малы, что увидеть их невозможно. Поэтому-то любое тело и кажется нам сплошным.

Такое предположение, что все тела в мире — и земля, и животные, и растения, и воздух, и сам человек — построены из невидимых частиц, очень просто объясняло ранее непонятные явления природы. В самом деле, если вода не является сплошным телом, а состоит из «водяных» частиц, то не представляет особого труда объяснить её превращение в пар. Когда кипящая вода превращается в пар, то это означает, что частицы воды отрываются от её поверхности и улетают в воздух.

Так же легко можно объяснить и то, почему мы ощущаем запахи различных цветов. В этом случае от душистых веществ, находящихся в цветах, отрываются и разлетаются в воздухе отдельные невидимые частички. Эти частички, попадая в нос, и создают ощущение запаха.

К мысли о таком строении окружающих тел Демокрит приходит и другим путём. Размышляя над вопросом, что будет, если мы начнём делить какое-либо вещество, скажем, ту же воду, на всё более мелкие и мелкие части, он невольно задумывался о том, можем ли мы продолжать это деление беспредельно.

Нет! — отвечал философ, — если делить воду достаточно долго на всё более мелкие и мелкие капельки, то можно, наконец, получить такие частички воды, которые будут далее уже неделимы.

Демокрит назвал такие мельчайшие, неделимые далее частички, из которых состоят вода и все другие тела, «атомами», что по-гречески означает «неделимые».

Вот как записал он свое новое учение об атомах:

«Ничего не существует, кроме атомов и пустого пространства; все прочее есть мнение. Сладкое существует только во мнении… во мнении существует тепло, холод, цвета».

«Атомы бесконечны в числе и бесконечно различны по форме».

«Различие всех предметов зависит от различия их атомов в числе, величине, форме и порядке; качественного различия атомов не существует».

Через полтораста лет после Демокрита философ Эпикур внёс в учение об атомах существенную поправку; он высказал мысль, что число различных атомов в мире не бесконечно. Большинство тел природы имеет сложный состав: они состоят из простых, неделимых и неизменных тел. А таких простых тел в природе немного. Кроме того, Эпикур считал, что атомы имеют различную тяжесть, то-есть различный вес.

Вот это учение и записал Лукреций в стихах: