열을 운동에너지로 바꾸는 기술과 함께 증기기관과 가솔린기관 등이 발전했다면, 운동에너지나 화학적에너지를 이용하여 열을 옮기는 기술 덕택에 탄생한 것이 냉장고와 에어컨이다. 뜨겁다는 것은 과학적으로 어떻게 설명할 수 있는가? 열이란, 그리고 온도란 무엇인가? 우리는 왜, 어떻게 뜨거움을 느끼는가? 불꽃은 뜨거움 그 자체인가, 아니면 그 원인인가, 그 결과인가? 불은 과연 '물질'일까 아닐까불은 인류가 다른 동물들과 달리 문명을 일구도록 해준 핵심 요소 가운데 하나였다. 인간에게 필수적인 여러 가지 물리·화학적 반응도 불 덕분에 일어난다. 따라서 동서양을 막론하고 예로부터 불이 세상을 구성하는 기본 물질 중 하나라고 믿었던 것은 어쩌면 당연한 일이다. 고대 그리스의 자연철학자들은 세계를 이루는 근본물질이 무엇인지 궁리하는 데 골몰했다. 르네상스 시대까지 명맥을 유지한 '4원소설'은 물·공기·흙과 함께 불이 지상의 모든 물체를 구성한다고 설명했다. 고대 중국의 '오행(五行)'에도 불은 당연히 한 자리를 차지했다. 불은 나무·쇠·흙·물과 함께 세상을 구성했고, 색으로는 빨강, 방위로는 남쪽, 오장 중에는 심장 등 다양한 상징체계와 결합했다. 인도에서 비롯된 불교 자연철학에서도 세상이 흙·물·불·바람의 '4대(四大)'로 이루어져 있다고 여겼다. 그러나 한 번 더 생각해 보자. 불은 과연 '물질'이 맞는가? 물·흙·쇠·공기 등 옛날 사람들이 근본물질의 후보로 꼽은 다른 것들과 비교하면 불은 어딘가 다른 점이 있다. 손에 잡을 수도 그릇에 담을 수도 없다. 따로 담을 수도 없으니 그 양을 측정할 수도 없다. 잴 수 있는 것은 뜨거운 정도, 즉 온도뿐이다. 이런 미심쩍은 구석들이 남아있었지만 불이 근본물질 중 하나라는 생각은 쉽게 사라지지 않았다. 원소의 뜻을 새롭게 정의하여 근대화학의 기틀을 닦은 라부아지에도 '칼로릭(caloric)' 즉 열의 원소를 따로 분류하였다. 칼로릭은 불 그 자체는 아니고 형체도 없고 무게도 없는 기체인데, 칼로릭과 결합한 물질은 뜨거워지고 칼로릭을 잃어버린 물질은 차가워진다는 것이 라부아지에의 가설이었다. 열이 특정한 물질을 따라 전달된다는 이와 같은 이론은 여러 가지 화학반응에서 열을 내놓거나 흡수하는 것을 간단히 설명할 수 있었기 때문에 편리했다. 라부아지에는 마찬가지 이유로 빛도 별도의 원소라고 생각했다. 이 이론에 따르면 연소라는 화학반응이 일어날 때 방출되는 빛의 원소와 열의 원소가 우리 눈에 '불'이라는 현상으로 보이는 것이다. 열을 매개하는 원소가 따로 있다는 생각은 불 그 자체가 기본 원소라는 생각보다는 한 발 앞으로 나아간 것이다. 하지만 여기에도 만족하지 못하는 이들이 나타났다. 영국의 벤저민 톰슨 경(럼포드 백작)은 1798년 발표한 '마찰에 의해 일어나는 열의 원천에 대한 실험적 고찰'이라는 논문에서 열이 독립된 물질일 수 없다는 주장을 폈다. 강철봉을 선반으로 깎아서 대포를 만드는 과정을 관찰해 보니 깎을 때마다 열이 나고 그 열기도 줄어들지 않더라는 것이다. 쇳덩어리 안에 담겨 있는 칼로릭이 방출되어 열이 나는 것이라면 그 양은 유한할 것이므로 이런 현상을 설명할 수 없다는 것이 톰슨의 생각이었다.
불은 다른 물질을 측정하는 여러 기준 중 하나가 될 수 있으나 불 그 자체로는 측정이 불가능하여 많은 과학자들로 하여금 불을 정의하는데 많은 가설을 낳게 하였다.