Ломоносов — энциклопедист

.Ломоносов доказал самостоятельность и независимость своих исследований в области атмосферного электричества от работ, проводимых в те же годы американским ученым и общественным деятелем В. Франклином. По этому поводу русский ученый писал:

«Погружению и восхождению атмосферы кратко коснулся славный господин Франклин в своих письмах¹; однако, что я в моей теории о причине электрической силы в воздухе ему ничего не должен». «...Мною истолкованы многие явления с громовою силою бывающие, которых у Франклина нет и следу» (Т. 3. С. 103).

Ломоносов предвидел  безграничные возможности, которые  откроет электричество перед человечеством. Он возлагал на электричество «великую надежду к благополучию человеческому показывающее»  (Т. 3. С. 439).

В 1764 г., подводя итоги своей научной деятельности в «Обзоре важнейший открытий, которыми постарался обогатить естественные науки Михайло Ломоносов», он по поводу работ в области электричества отмечал:

«В  своем Слове об электрических  явлениях, происходящих в воздухе, на основании открытого, объясненного и доказанного им опускания верхней  атмосферы в нижнюю, даются приемлемые (если неугодно назвать их несомненными) объяснения внезапных холодов, сил молний, северных сияний, хвостов великолепных комет и т. д.» (Т.10. С. 404).

Работа Ломоносова «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих», опубликованная на латинском языке, стала известна зарубежным ученым. Л. Эйлер дал высокую оценку исследованиям Ломоносова в области атмосферного электричества. Он писал:

  «Сочинение г. Ломоносова об этом предмете я прочел с величайшим удовольствием. Объяснения, данные им относительно столь внезапного возникновения стужи и прохождения последней от верхних слоев воздуха в атмосфере, я считаю совершенно основательными. Недавно я сделал подобные же выводы из учения о равновесии атмосферы. Прочие догадки столько же остроумны, сколько и верноподобнм, и выказывают в г. авторе счастливое дарование к распространению истинного познания естествоведения, чему образцы, впрочем, и прежде он представил в своих сочинениях. Ныне таковые умы весьма редки, так как большая часть остается только при опытах, почему и не желает пускаться в рассуждения; другие же впадают в такие нелепые толки, что они в противоречии всем началам здравого естествознания. Поэтому догадки г. Ломоносова тем большую имеют цену, что они удачно задуманы и верноподобны» (М. В. Ломоносов в воспоминаниях и характеристиках современ ников. М.; Л., 1962. С. 118-119).

Объяснения явления северного сияния

Рисунки из книги М. В. Ломоносова «Изъяснения, надлежащие к слову о электрических воздушных явлениях»

Отечественные ученые XIX в. хорошо знали и ценили исследования Ломоносова в области атмосферного электричества.

Профессор Московского университета М. Ф. Спасский писал:

«В  половине XVIII столетия (1752 г.) открыто Франклином атмосферное электричество и положено, таким образом, основание к объяснению величественного и вместе с тем страшного явления — грозы. С этим знаменитым именем в науке мы, русские, не без гордости можем поставить наряду имя Ломоносова, который в следующем году (1753 г.) в «Слове» своем о явлениях воздушных, кроме полной теории образования грозовых туч, весьма значительной особенно для тогдашнего времени, высказал весьма много глубоких мыслей относительно метеорологии» (Спасский М. Ф. Речь об успехах метеорологии// Избранные работы по физике атмосферы. М.; Л., 1951. С. 284).

Работы  по химии

В течение  многих лет химия являлась основным занятием ученого. В 1745 г. он получил  звание академика по кафедре химии  Петербургской академии наук. Обстоятельства сложились так, что в первые два  десятилетия деятельности Академия не проводила исследований в области  химии из-за отсутствия экспериментальной базы, да и сама эта наука стала оформляться лишь в первые годы XVIII в. И отечественные, и зарубежные. Ученые еще не выработали общих положений, которые в какой-то мере давали бы возможность объединить всю сумму накопленных знаний. Вести экспериментальные работы в области химии было трудно: отсутствовали количественные методы исследований, не было чистых химических реактивов. Господствующая теория флогистона не могла удовлетворить требование передовых ученых в проведении химических опытов. В 1743 г. Ломоносов так определил состояние химической науки: «Важнейшая часть естественной науки все еще покрыта глубоким мраком и подавлена собственною громадою. От нас скрыты подлинные причины удивительных явлений, которые производит природа своими химическими действиями» (Т. 1. С. 339).

Ломоносов по-новому оценил роль и значение химии, ее место в системе наук, изучающих природу. В то время как западноевропейские ученые еще определяли химию как искусство разлагать смешанные тела на составные части или соединять составные части, русский ученый определяет химию как «науку о изменениях», которая призвана изучать химические явления и процессы. Он так сформулировал определение химии: «Химия — наука об изменениях, происходящих в смешанном теле». И далее поясняет: «Не сомневаюсь, что найдутся многие, которым это определение покажется неполным и которые будут сетовать на отсутствие принципов разделения, соединения, очищения и других выражений, которыми наполнены все химические книги, но те, кто проницательнее, легко усмотрят, что упомянутые выражения, которыми весьма многие писатели по химии имеют обыкновение обременять без надобности свои исследования, могут быть охвачены одним словом: смешанное тело. В самом деле, обладающий знанием смешанного тела может объяснить все возможные изменения его и в том числе разделение, соединение и т. д.» (Т. 1. С. 67).

С необычайной  проницательностью Ломоносов определил  причины слабого развития химии. Прежде всего, это оторванность от других наук. По образному выражению ученого, химия, чтобы стать настоящей наукой, должна «выспрашивать у осторожной и догадливой геометрии», когда «она разделенные и рассеянные частицы из растворов в твердые части соединяет и показывает разные из них фигуры». Она должна «советоваться с точною и замысловатою механикою», когда «твердые тела на жидкие, жидкие на твердые переменяет и разных родов материи разделяет и соединяет». Она должна «выведывать чрез проницательную оптику» когда «чрез слитые жидкие материи разные цветы производит». Только при таких условиях, считает Ломоносов, испытатель природы «чрез геометрию вымеривать, чрез механику развешивать и чрез оптику высматривать» сможет постичь тайны науки (Т. 2. С. 353—354).

Ломоносов возвестил  появление нового ученого-химика. Он писал:

«Химик  требуется не такой, который только из одного чтения книг понял сию  науку, но который собственным искусством в ней прилежно упражнялся», и, наблюдая и исследуя явления, стремился бы «к истолкованию естественных тайн» (Т. 2. С. 354).

По твердому убеждению Ломоносова, задачи химии  не должны ограничиваться лишь теоретическими обобщениями. Развитие химических знаний должно быть направлено на решение практических задач, выдвигаемых повседневной деятельностью общества. «Изучение химии имеет двоякую цель: одна — усовершенствование естественных наук, другая — умножение жизненных благ» (Т. 2. С. 459). Сам Ломоносов успешно сочетал экспериментальные исследования, направленные как на установление закономерностей науки, так и на решение практических задач, способствовавших развитию страны.

Одной из первых крупных работ Ломоносова было изучение процесса растворимости. Он осуществил большую серию опытов по растворению  металлов в кислотах и солей в  воде. Процессы растворения металлов и солей ученый объяснял с механических позиций, характерных для его  времени. Подобно Р. Бойлю, он был уверен и пористой структуре металлов и солей, а также и жидких растворителей. В процессе растворения, как считал ученый, воздух, содержащийся в порах кислоты, внедряется в поры металла и, соединяясь там со «сгущенным» воздухом металла, приобретает «огромную упругость», ломая металл на мельчайшие частицы, которые можно наблюдать в микроскоп. Избытки «воздуха», образующегося при химическом взаимодействии кислоты и металла, являются одним из продуктов реакции.

Но Ломоносов не знал тогда, что  это был водород, свойства которого были изучены А. Лавуазье через два десятилетия после смерчи русского ученого.

Исследования  Ломоносовым процессов растворимости металлов и солей получили высокую оценку Л. Эйлера, который изучил работу своего коллеги и оставил в своей записной книжке краткое резюме: «Славнейший Ломоносов объясняет растворение металлов в растворителях с помощью: 1. вхождения частичек растворителя в поры металла, 2. воздуха, который как и в металле, так и в растворителе, в высшей степени сжат и рассеян, при смешении же объединяется и восстанавливает свою упругость; этой силой частицы металла друг от друга отрываются. Растворение солей в воде, по его мнению, происходит иначе» (Минченко Л. С. Неизвестная запись Эйлера о работах Ломоносова// Ломоносов. Сборник материалов и документов. М.; Л., I960. Т. 4. С. 322).

Рукопись М. В. Ломоносова

«Химические и оптические записки 1757 г.»

«Основанная на химических опытах и  физических началах теория растворов  есть первый пример и образец для  основания истинной физической химии, особенно потому, что явления объясняются  по твердым законам механики, а  не на жалком основании притяжения» (Т. 10. С. 409).

После шести  лет настойчивой и упорной  борьбы с бюрократическим руководством Петербургской академии наук Ломоносову удалось добиться постройки Химической лаборатории. С конца 1748 г. ученый получил в свое распоряжение экспериментальную базу, возведенную и оборудованную по его проекту и под его постоянным наблюдением. Оборудованная новейшими приборами и реактивами, Химическая лаборатория Академии наук, благодаря стараниям Ломоносова, стала не только исследовательским центром, но и базой для

Прошение М. В. Ломоносова о создании .

химической лаборатории. Рукопись

теоретических и практических занятий студентов  Академии. Здесь ученый читал лекции студентам по химии, физике, натуральной минералогии, проводил «химические эксперименты для приращения натуральной науки в Российской империи» (Т. 9. С. 9).

Химическая  лаборатория Академии наук явилась  первым в России подлинно научно-исследовательским  и учебным центром. Здесь Ломоносов  развернул широкую программу  экспериментальных и исследовательских работ. Наряду с опытами, ставящими цель подтвердить и доказать правильность атомно-молекулярной теории, ученый выполняет разнообразные исследования прикладного характера по поручению государственных учреждений и ведомств. Он проводит анализы минералов, многих образцов руд, присылаемых со всех концов России, разрабатывает способы изготовления минеральных красок и цветного стекла, исследует серный колчедан, описывает способ получения и очистки азотной кислоты, заботится об усовершенствовании в стране производства поташа и т. д. Однако наибольших результатов Ломоносов достиг в изготовлении цветного стекла и разноцветных смальт (непрозрачного стекла.— Г. П.) для изготовления мозаик. Подводя итоги своих работ в области химии, он писал:

«Изобрел  все составы к мозаичному делу, для чего сделал больше четырех тысяч  опытов, коих не токмо рецепты сочинял, но и материалы своими руками по большой части развешивал и в  печь ставил» (Т. 10. С. 396).

Важнейший вопрос, который привлекал к себе внимание химиков XVII—XVIII вв.— это вопрос о процессах горения и обжигания металлов, который был тесно связан с законом о сохранении материи и движения.

Ломоносов предпринял попытку опытным путем проверить  принцип сохранения вещества, исследуя химические процессы, химические превращения  металлов в результате их обжигания  в стеклянных сосудах. Повторяя опыты  Р. Бойля, Ломоносов произвел обжиг свинца в закрытых сосудах. Однако он не вскрыл реторту после прокаливания в ней металла, а взвешивал ее вместе с содержимым до и после опыта. В результате было установлено, что вес сосуда с находящимся в нем металлом в процессе прокаливания не изменился. В 1756 г. ученый осуществил обширную программу, связанную с плавлением и кальцинированием металлов в сосудах, из которых откачивался воздух. Но этому поводу Ломоносов сообщал: «Учинены опыты химические со вспоможением воздушного насоса, где в сосудах химических, из которых был воздух вытянут, показывали на огне минералы такие феномены, какие химикам еще не известны» (Т. 10. С. 392—393).

Анализируя  исследования Ломоносова по прокаливанию металлов в условиях вакуума, советский физик — историк науки Я. Г. Дорфман писал: «Гениально намеченные Ломоносовым химические опыты могли бы привести его почти за 30 лет до Лавуазье к открытию кислорода и его роли в окислении и горении... Низкий уровень тогдашней вакуумной техники помешали ему обнаружить отсутствие окисления металлов в вакууме» (Дорфман Я. Г. Закон сохранения массы при химических реакциях и физические воззрения Ломоносова// Ломоносов. Сборник статей и материалов. М.; Л., 1961. Т. 5. С. 192).

Для Ломоносова-естествоиспытателя химия и физика составляли неразрывное  целое. Он шел к химическим исследованиям  от физики, считая, что легче распознать скрытую природу тел, если соединить  физические данные с химическими. Ученый указывал: «Химик без знания физики подобен человеку, который всего искать должен ощупом. И сии две науки так соединены между собою, что одна без другой в совершенстве быть не могут» (Т. 10. С. 140).

Ломоносов был  убежден, что изучение физических свойств  тел раскроет природу веществ, а  изучение состава вещества и происходящих в них химических процессов обнаружит  его физические свойства. Стремясь поставить на службу химии все доступные и известные в его время методы физических исследований и новейшие приборы, русский ученый положил начало развитию физической химии. По его определению: «Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях» (Т. 2. С. 483).