Советский лингвист Виктор Владимирович Виноградов в своём труде «История Слов» ярко и коротко показал три разновидности понятий этого слова и их «эволюцию» в языке:

«Трение, трения. Любопытно совмещение трех разновидностей номинативных значений в слове «трение». Термин механики «трение» был использован для характеристики общественных отношений. Это произошло в литературном языке последней трети XIX в., не ранее 70–80-х годов. Слово «трение» до тех пор выражало лишь прямое значение: «действие по глаголам тереть и тереться», «состояние трущихся один о другой предметов», «движение одного предмета по тесно соприкасающейся с ним поверхности другого». В механике это значение было переработано в понятие, и термин «трение» стал обозначать: «сопротивление движению, зависящее от взаимного прикосновения тел» или «сопротивление движению, возникающее при перемещении тела, соприкасающегося с другим телом» (трение скольжения, сила трения и т. п.) (см. сл. 1867–1868, 4, с. 619; Ушаков, 4, с. 784). При переносе на общественные отношения слово «трение» обычно облекается в формы множественного числа и вырабатывает значение «споры, нелады, столкновения, разногласия между отдельными лицами или учреждениями, препятствующие нормальному ходу дел, враждебные столкновения». М. И.  Михельсон отметил это новое значение в речи А.  Ф.  Кони «Памяти С. И.  Зарудного» (в Собр. юрид. общ. 1899 г.): «Новая судебная практика, как всякое новое дело, вызвала различные трения и шероховатости...» (Михельсон, Русск. мысль и речь, 1902, 2, с. 385).»

С трением человек сталкивается практически всегда и везде. Трение как служит человеку на благо, так и является некоторым препятствием для достижения цели. Раньше всякой философии, которая, по утверждению классиков, является «матерью всех наук» (Цицерон) , было трение. Трудно вообразить себе доисторического «философа» который благодаря некой философии дошёл до понимания того что при трении предмета о предмет выделяется тепло и что благодаря этому можно получить огонь. Чистая практика даже без какой-либо теории , не говоря уже о надстройках над всем этим. Или другой пример - «изобретение колеса». Тут уже трение как препятствие, с которым человек решил побороться. Изобретатель никому не известен по сей день. Археологи год от года или от столетия к столетию, всё глубже ныряя в пласты времён, находят свидетельства его существования. Философия же этого или даже теория, находятся не «перед», а «после», так что утверждение про «мать наук» весьма сомнительно.

Иллюстрация сочетает в себе сразу два противоположных вышеизложенных подхода к трению.

В поисках теории

Можно было бы начать и с Аристотеля или его предшественников , которые отмечали некоторые закономерности в процессах трения, но, на мой взгляд, там ещё всё весьма обобщённо.

Первая попытка теоретизировать , объяснить явление трения, вывести некоторый закон, принадлежит перу Леонардо да Винчи(1452-1519), как утверждают историки. Его рукописи под названием «Атлантический кодекс» (Ilcodice Atlanticodi) хранятся в национальном музее Мадрида. В них записаны его соображения на этот счёт:

... сила трения зависит от материала соприкасающихся поверхностей, а также от степени их обработки и не зависит от площади соприкасающихся поверхностей; она прямо пропорциональна весу груза и может быть уменьшена путем введения «роликов» или смазочных веществ между трущимися поверхностями.

Спустя 200 лет примерно к такому же выводу приходит французский механик Гильом Амонтон(1663-1705). Доказательство того, что трение не зависит от площади контакта трущихся поверхностей, он проводит более тщательно. Однако у Леонардо некоторые отношения коэффициентов больше близки к истине, чем у Амонтона.

Упущение Амонтона исправляет Кулон. Закон трения, сформулированный им, и по сей день не утратившей своей актуальности. Однако, когда Кулону было всего 12 лет от роду, Эйлер , как математик, уже сформулировал то, что спустя время Кулон фактически воплотил в теорию, как физик. Эйлер и Кулон являются полноправными основоположниками науки о трении - трибологии. Но считается, что Кулон и Амонтон ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке, придав ему значение физической константы. По сей день эту формулу можно встретить в любом учебнике физики:

Формула силы трения

Где Fтр - сила трения, μ - коэффициент трения, N - составляющая величина силы прижатия, нормальная к поверхности контакта.

В 19 веке теория дополнялась. Закон Амонтона-Кулона не давал правильного описания силы трения, а коэффициенты трения отнюдь не являлись универсальными характеристиками. Было отмечено, что коэффициенты трения зависят не только от того, какие материалы контактируют, но и от того, насколько гладко обработаны контактирующие поверхности. Выяснилось также, что сила статического трения отличается от силы трения при движении. Видный французский математик Поль Пенлеве выступил в 1895 г. с критикой закона сухого трения. Рассмотрев несколько примеров решения задач с сухим трением и столкнувшись с некоторыми трудностями, он пришел к выводу о логической несовместимости закона сухого трения с основными законами классической механики. Обнаруженные им противоречия вошли в историю сухого трения как «парадоксы Пенлеве». Также выяснилось , что коэффициенты трения в вакууме всегда больше, чем при нормальных условиях.

Комментируя эти расхождения, лауреат Нобелевской премии по физике Ричард Фейнман писал:

Таблицы, в которых перечислены коэффициенты трения «стали по стали», «меди по меди» и прочее, – все это сплошное надувательство. Ибо в них этими мелочами пренебрегают, а ведь они-то и определяют значение μ . Трение «меди о медь» и т.д. – это на самом деле трение о загрязнения, приставшие к меди.

Кандидат физико-математических наук Богданов Константин Юрьевич дополняет:

Можно, конечно, пойти по другому пути и, изучая трение «меди по меди», измерять силы при движении идеально отполированных и дегазированных поверхностей в вакууме. Но тогда два таких куска меди просто слипнутся, и коэффициент трения покоя начнёт расти со временем, прошедшем с начала контакта поверхностей. По тем же причинам коэффициент трения скольжения будет зависеть от скорости (расти с её уменьшением). Значит, точно определить силу трения для чистых металлов тоже невозможно.

Тем не менее, для сухих стандартных поверхностей классический закон трения почти точен, хотя причина такого вида закона до самого последнего времени оставалась непонятной. Ведь теоретически оценить коэффициент трения между двумя поверхностями никто так и не смог.

Трение в невидимом мире

Всё, что мы видим, обусловлено диапазоном длин волн света. Обычный оптический микроскоп, даже с максимально возможным увеличением, не сможет дать визуальное представление о том, что находится в размерности меньше самой короткой длины волны его диапазона. Свет - это видимая область электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 380 нм до 780 нм. Именно в этом диапазоне оптическое излучение способно возбуждать сетчатку глаза человека и создавать зрительный образ. Однако человечество уже относительно давно работает с куда более мелкими размерностями и научилось видеть невидимое. Электронно-лучевой микроскоп изобретён почти век назад и по мере совершенствования способен работать с размерностями в несколько пикометров. Фактически достигнут атомарный уровень размерности. Но как на нём «пощупать» трение? И это на сегодняшний день не проблема. Помимо ЭЛМ, существуют ещё и АСМ - атомно-силовые микроскопы. Кремниевая игла , на которую направлен лазерный луч, скользит по поверхности исследуемого материала своим атомарно острым концом , а колебания отражённого луча фиксируются датчиком. В статьях и книгах Богданова К.Ю. приводятся любопытные результаты по исследованию трения в невидимом мире:

С помощью АСМ с начала 1990 годов проводятся систематические исследования силы трения микрозондов при их скольжения вдоль различных поверхностей и зависимости этих сил от силы прижатия. Оказалось, что для обычно используемых зондов, сделанных из кремния, микроскопическая сила трения скольжения составляет около 60-80% от прижимающей силы, которая составляет не более 10 нН (см. рис. 1 верх). Как и следовало ожидать, сила трения скольжения растёт с размером микрозонда, так как количество атомов, одновременно его притягивающих, увеличивается (см. рис. 1 низ).

Рисунок 1. Зависимость силы трения скольжения микрозонда от внешней силы, N, прижимающей его к графитовой поверхности. Верх – радиус кривизны зонда, 17 нм; низ – радиус кривизны зонда, 58 нм. Видно, что при малых N зависимость криволинейная, а при больших она приближается к прямой, обозначенной пунктиром. Данные взяты из статьи Холшера и Шварца (2002).

Таким образом, сила трения скольжения микрозонда зависит от площади его контакта с поверхностью, что противоречит классическому закону трения. Оказалось также, что сила трения скольжения не становится нулевой, при отсутствии силы, прижимающей микрозонд к поверхности. Да, это и понятно, так как окружающие микрозонд атомы поверхности так близко к нему расположены, что притягивают его даже в отсутствие внешней силы сжатия. Поэтому и основное предположение классического закона – о прямой пропорциональной зависимости силы трения от силы сжатия – тоже не соблюдается в нанотрибологии.