Kirjoitelmassaan Theorema Physicum Anders Chydenius esittää väitteen eli teoreeman, tarkastelee sitä ja pyrkii todistamaan sen oikeaksi. Hänen teoreemansa on: ”Mitä tiheämpi ja painavampi kappale on, sitä nopeammin se ottaa vastaan tietyn määrän lämpöä tai kylmyyttä, joka ei ole ristiriidassa sen luonteen kanssa, ja sitä nopeammin se myös välittää saman ominaisuuden lähellään oleviin esineisiin”. Todistaakseen tämän teoreeman paikkansa pitäväksi Chydenius viittaa Pieter van Musschenbroekin teoksen Elementa Physica ruotsinnokseen. Tekstinsä johdannossa Chydenius myös sanoo: ”Muistelen lukeneeni tri Martinen lämpömittareita koskevasta kirjasta, että …”.
Pieter van Musschenbroek (1692–1761) oli hollantilainen fyysikko, matemaatikko ja lääkäri, joka toimi suurimman osan elämästään Leidenissä. Sähköopissa hänet tunnetaan Leidenin pullon keksijänä. Hänen teoksensa Elementa Physica ilmestyi 1726 ja käännettiin useille kielille, mm. ruotsiksi (1747).
Viittauksellaan tri Martinen kirjaan Chydenius tarkoittaa luultavasti George Martinea (1702–1741), jonka kirjoittama teos sisälsi tutkielmia lämpömittareiden rakentamisesta ja vertailusta sekä esineiden lämmittämisestä ja jäähdyttämisestä. Kirjaa pidettiin hyvin merkittävänä ja siitä julkaistiin useita painoksia vielä pitkään kirjoittajan kuoleman jälkeen. Siitä on olemassa myös ranskankielinen käännös vuodelta 1751.
Chydenius aloitti opiskelunsa Turun akatemiassa 1745. Hänen luonnontieteen opettajiinsa kuului yliopistonapulainen Carl Fredrik Mennander, joka sittemmin siirtyi teologiseen tiedekuntaan ja nousi Turun piispaksi ja Uppsalan arkkipiispaksi. Vuonna 1750 Chydenius matkusti Uppsalaan opiskelemaan. Hän palasi Suomeen 1752. Uppsalan-aikanaan Chydeniusta kiinnosti luonnontuntemus, ja hän kuunteli kemian ja tähtitieteen luentoja. Samuel Klingenstierna oli tuohon aikaan matematiikan professorina, ja Chydenius tutustui hänen oppeihinsa ja luki Musschenbroekin kirjan ruotsinnoksen. Samuel Klingenstierna (1698–1765) oli nimitetty Uppsalan yliopiston matematiikan professoriksi 1728, mutta siirtyi tästä virasta eläkkeelle jo 1752. Klingenstierna tunnettiin taitavana matemaatikkona, ja fysiikan (optiikan) alalla hän vastusti Newtonin käsityksiä kromaattisesta linssijärjestelmästä.
Theorema Physicumin kirjoittamisen aikaan tunnettiin jo lämpömittarit ja lämpöasteikot (Fahrenheit 1714 ja Celsius 1742) ja osattiin siis mitata lämpötiloja ja vertailla erilaisten esineiden ja niiden ympäristön lämpötiloja. Lämmön olemusta ei kuitenkaan osattu selittää. Musschenbroek kirjoitti kokonaisen luvun ”tulesta” (siis lämmöstä) ja sen ominaisuuksista. Hän esitti olettamuksen, ”että tuli on esine”, ja esitti useiden sen ominaisuuksien tukevan tätä olettamusta. Hän mm. selitti, että tuli koostuu hyvin pienistä osasista, jotka voivat tunkeutua kaikissa aineissa ”piilevistä aukoista” niiden sisään. Tätä käsitystä Chydenius vastustaa ja yrittää todistaa, ettei se voi pitää paikkaansa. Sekä Musschenbroek että Chydenius liikkuvat tässä epävarmalla pohjalla. Teoriaa lämmöstä muutettiin tämän jälkeen pian ja lämmön leviäminen (johtuminen) erilaisiin kappaleisiin pystyttiin selittämään tarkemmin.
Esittäessään teoreemansa Chydenius viittaa Musschenbroekin työhön ja huomauttaa, että kirjoittaja esittää asiansa ristiriitaisesti, ja ilmoittaa osoittavansa tämän sisäisen ristiriidan. Tämän jälkeen Chydenius selostaa muutamia tekemiään yksinkertaisia kokeita: hän oli pitänyt raudanpalaa ja puunpalaa huoneessaan, kunnes ne saavuttivat saman lämpötilan, ja vei ne sitten ulos pakkaseen pitäen toista toisessa ja toista toisessa kädessään. Raudanpala jäähtyi paljon nopeammin. Tämän jälkeen hän porasi reikiä lautaan, työnsi nuo kappaleet reikiin ja piti niitä liedessä palavan tulen lähellä. Raudanpala lämpeni paljon nopeammin, kunnes se oli tulikuuma. Kolmannessa kokeessaan hän murskasi munankuoria ja kuumensi niitä upokkaassa pajan ahjossa, mutta uutterasta palkeiden käyttelystä huolimatta hän ei pystynyt polttamaan koko mursketta kalkiksi. Upokkaan keskellä olleet kuoret eivät olleet muuttuneet miksikään.
Näiden kokeiden yhteydessä ei ilmoiteta mitattuja lämpötiloja. Chydenius luottaa käsiensä tuntoaistiin lämpötiloja vertaillessaan sekä siihen kokemusperäiseen tietoon, että ahjossa upokkaan lämpötila nousee korkeaksi. Kokeiden tarkkaa kestoakaan ei kerrota. Niinpä kokeiden tulokset näyttävät väistämättä karkeilta subjektiivisilta arvioilta.
Näiden omien kokeidensa jälkeen Chydenius esittää lisäksi kolme kokemusperäistä tietoa. Ensiksi hän toteaa jokaisen talonpojan tietävän, että jos toista kättä suojaa rautalevy ja toista villatilkku, raudalla peitetty käsi jäähtyy talvella paljoin kylmemmäksi kuin villatilkun suojaama. Tiiltä voidaan kuumentaa, kunnes sen toinen pää on tulikuuma, ja sitten kantaa sitä toisesta päästä pidellen, mutta tämä ei onnistu, jos kappale on rautaa, minkä ”tyhminkin tietää”. Ja omenia ja munia voidaan säilyttää talven yli untuviin pakattuina, mutta kukaan ei luottaisi tällaiseen säilytystapaan, jos niiden peittelemiseen käytettäisiinkin kiviä.
Chydenius lopettaa kirjoitelmansa toteamalla olevansa tyytyväinen, jos on kyennyt saamaan lukijan vakuuttuneeksi teoreemansa paikkansapitävyydestä ja jos joku haluaisi jatkaa aiheen tutkimista. Aikansa tavan mukaan Chydenius suhtautuu nöyrästi luonnon arvoituksiin ja korostaa Theorema Physicumin päätteeksi olevansa valmis peruuttamaan väitteensä heti, jos toteaa tämän aiheelliseksi.
Chydenius päiväsi käsikirjoituksensa ”Alavetelissä 3. elokuuta 1764 Anders Chydenius” ja lähetti sen Tukholmaan Kuninkaalliselle tiedeakatemialle. Akatemia kokoontui 5.9.1764, ja kokouksen pöytäkirjan 2. § kertoo: ”Luettiin kappalainen Chydeniuksen Theorema Physicum, jossa hän haluaa todistaa, että kappaleiden kylmenemisen ja lämpenemisen nopeus ei muutu niiden tiheyden mukaisesti, kuten Musschenbroek selittää.” Tiedeakatemia sai usein tutkimusraportteja jäsenpiirinsä ulkopuolella olevilta henkilöiltä. Kiinnostavista töistä pyydettiin lausunto joltakulta asiaa tuntevalta akatemian jäseneltä ja tieteellisesti korkeatasoisiksi arvioiduille töille annettiin sitten suositus painatusta varten. Chydeniuksen työtä ei pidetty riittävän laadukkaana, vaan se liitettiin akatemian asiakirjoihin toimenpiteitä aiheuttamatta.
PEH
Suom. HE