Ломоносов — энциклопедист

В течение  нескольких лет Ломоносов работал  над проблемами теоретической и практической оптики, химии и технологии производства  оптического  стекла  и  сплавов для  металлических зеркал. Он создает новые конструкции однозеркального телескопа, усовершенствованных двухзеркальных зрительных труб, микроскопов, звездного фотометра, рефрактора, камеры-обскуры, зажигательного стекла и т. д. Он изучает проблемы точного определения долгот на море и проектирует для этого специальный инструмент — морской жезл, который служил для точного определения времени в море.

Ломоносову  принадлежит изобретение новой  системы отражательного телескопа. Изучая зеркальные телескопы системы  И. Ньютона и Д. Грегори, употреблявшиеся  в то время, он пришел к заключению, что они обладают рядом существенных недостатков, главный из которых — наличие в их конструкции малого отражательного зеркала, значительно уменьшающего размеры действующего отверстия инструмента. И Ломоносов разработал собственную конструкцию зеркального телескопа, оптическая система которого состояла лишь из одного вогнутого зеркала и окуляра. Путем наклона главного зеркала по отношению к оптической оси всего лишь на 4⁰ Ломоносов устранил необходимость крепления дополнительных зеркал. Свой новый телескоп он назвал «катадиоптрической зрительной трубой».

Сохранившиеся документы свидетельствуют  о постоянном внимании ученого к усовершенствованию навигационных методов исследований.

Интерес Ломоносова к проблеме безопасности мореплавания не случаен. Бывший помор, совершавший многие опасные морские плавания, хорошо знал трудности отважных путешественников. Поэтому все свои знания он направляет на разработку новых, более совершенных методов ориентации на море, изобретая необходимые приборы и инструменты.

В 1759 г, Ломоносов подготовил большую работу «Рассуждение о большей точности морского пути», в которой он высказал немало важных идей, опередивших науку XVIII в. на целое столетие и во многом не утративших своего значении до настоящего времени.

В этой работе Ломоносов предложил ряд усовершенствований для мореплавателей. Он решает проблему ориентировки на море посредством астрономических наблюдений; создает оригинальную конструкцию нового инструмента с искусственным горизонтом; применяет принцип использования карданова подвеса в предложенной им конструкции корабельной обсерватории; предлагает упростить изготовление морских квадрантов, для повышения точности наблюдений заменить стеклянные зеркала металлическими и т. д.

Ломоносов верил  в прогресс русской пауки, и в  частности астрономии. В речи «Об  усовершенствовании  зрительных труб», написанной в середине 1762 г., он подчеркнул достоинства этой науки:

«Красота, обширность, важность, величие астрономии не только возвышают дух мудрых, возбуждая их пытливость и усердие, не только прельщают умы граждан, просвещенных и находящих отраду в науках, но и необразованную толпу  приводят в изумление» (Т. 4. С. 473).

Труды Ломносова в области астрономии и прикладной оптики отличались глубиной и многообразием. Он высказывал идеи, далеко опередившие науку того времени.

Подчеркивая огромные заслуги Ломоносова в развитии оптики, С. И. Вавилов отмечал: «Перед нами совершенно жизненно и реально выступает фигура замечательного оптика, мыслителя и теоретика в этой области и вместе с тем неустанного оригинального конструктора, овладевшего химической и механической стороной практической оптики» (Вавилов С. И. Соч. Т. 3. С.  175).

 

Геология, минералогии и техника в трудах Ломоносова

 

Геология, минералогия и горное дело находились и поле зрения Ломоносова в течение многих лет. Его работы в этих отраслях знания наряду с глубокими теоретическими обобщениями имели цель направить их на нужды развивающейся промышленности Российского государства.

Определяя задачи геологии, Ломоносов писал: «Велико есть дело достигать во глубину земную разумом, куда рукам и оку досягнуть возбраняет натура, странствовать размышлениями в преисподней, проникать рассуждением сквозь тесные расселины и вечную ночью помрачненные вещи и деяния выводить на солнечную ясность» (Т. 5. С. 530—531).

Внимательно изучив достижения мировой науки, Ломоносов  сумел подняться в теоретических  обобщениях накопившихся геологических  и минералогических фактов до таких  научных высот, до которых естествоиспытатели Западной Европы смогли подняться только через столетие.

Прежде всего в работах Ломоносова по геологии содержатся четко выраженные идеи эволюции, происходящие в природе, хотя до создания эволюционной теории происхождения и развития природы оставалось еще целое столетие.

В сочинении  «О слоях земных» Ломоносов, отвергая идею о неподвижности и неизменчивости мира, писал:

«Напрасно многие думают, что все, как  видим, с начала творцом создано, будто не токмо горы, долы и воды, но и разные роды минералов произошли вместе со всем светом и пото-му-де не надобно исследовать причин, для чего они внутренними свойствами и положением мест разнятся. Таковые рассуждения весьма вредны приращению всех наук, следовательно, и натуральному знанию шара земного, а особливо искусству рудного дела, хотя оным умникам и легко быть философами, выучась наизусть три слова: «Бог так сотворил» — и сие давая в ответ вместо всех причин». Затем он четко формулирует теорию эволюции, лежащую в основе всех явлений природы: «Твердо помнить должно, что видимые телесные на земли вещи и весь мир не в таком состоянии были с начала от создания, как ныне находим, но великие происходили в нем перемены, что показывает история и древняя география, с нынешнею снесенная, и случающиеся в наши веки перемены земной поверхности» (Т. 5. С. 574—575).

Титульный лист и рисунок из «Первых оснований металлургии или рудных дел»

М. В. Ломоносова, 1763 г.

 

Ломоносов, изучая развитие Земли, показал, что  история нашей планеты представляет собой постоянный процесс эволюции, где существуют качественно различные ступени. Общее развитие Земли, согласно концепции ученого, происходит в результате противоречивых процессов: горообразования и гороразрушения, породообразования и породоразрушения и т. д.

Изменения земной поверхности Ломоносов объяснял действиями, с одной стороны, внешних  сил: сильными ветрами и дождями, лесными пожарами и наводнениями, морскими прибоями и т. д., с другой стороны, внутренними силами: землетрясениями, извержением вулканов и др. Советский геолог, профессор Д. И. Гордеев писал:

«М. В. Ломоносов ввел в науку понимание  развития поверхности Земли как сложного процесса, включающего как катастрофически быстрые, так и весьма медленные (эволюционные) изменения, и избежал ошибки нескольких поколений геологов, признававших только тот или другой характер изменений. Такое понимание процесса развития Земли стало проникать в геологию в Западной Европе только в XIX в.» (Гордеев Д. И. М. В. Ломоносов — основоположник геологической науки. М., 1961. С. 27).

Рассматривая  геологические процессы как комплексные  явления, Ломоносов неизменно связывал их в единое целое, вызывающее в конечном счете глубокие преобразования поверхности Земли и ее недр. Геологические труды Ломоносова не только объясняют процессы образования гор и материков, металлических руд и других полезных ископаемых органического и неорганического происхождения.

В работе «О слоях земных» Ломоносов высказал смелую гипотезу о совместном нахождении в земной коре различных минералов, подтверждая ее примером богатых месторождений Урала. Эта идея в начале XIX в. была развита акад. В. М. Се-вергиным и названа «смежностью минералов», а в наше время это явление изучено и получило название парагенезиса.

Решительно  отвергая теории объяснения строения Земли мифическими, божестенными силами, Ломоносов ищет материалистическое происхождение явлениям в недрах Земли. Он был одним из первых ученых, кто четко сформулировал прямую связь происходящих в Земле физических и химических процессов — с образованием руд и минералов. При этом он подчеркнул важную роль воды при окислении, растворении и отложении минералов в горных породах.

Интересны идеи Ломоносова о происхождении  из органических остатков горючих «подземных материй» — торфа, каменных углей, нефти, горючих сланцев. От внимания ученого не ускользнула и возможность химической переработки каменного угля: «Через перегонку дают горные уголья черное, горькое масло и несколько кислой материи. Уголь, вынутый из реторты, перетлевает жаром в пепел, который дает поташу из двух унцов семь гран»  ( Т.5. С. 557).

Рудник  и пробирная лаборатория.

Гравюра первой половины XVIII в.

 

Ломоносов неустанно  стремился к наиболее полному  изучению природных богатств родной земли и использования их на благо  обществу. Он писал: «Пойдем ныне по своему отечеству, станем осматривать положения мест и разделим к произведению руд способные от неспособных; потом на способных местах поглядим примет надежных, показывающих самые места рудные. Станем искать металлов, золота, серебра и прочих; станем добираться отменных камней, мраморов аспидов и даже до изумрудов, яхонтов и алмазов. Дорога будет не скучна, в которой хотя и не везде сокровища нас встречать станут, однако везде увидим минералы, в обществе потребные, которых промыслы могут принести не последнюю прибыль» (Т. 5. С. 620).

Страстным призывом к соотечественникам звучат его слова: «Напрасно хитрая натура закрывает... богатство свое великою твердостию тяжких камней... Рачения и трудов для сыскания металлов требует пространная и изобильная Россия. Мне кажется, я слышу, что она к сынам своим вещает: «Простирайте надежду и руки ваши в мое недро и не мыслите, что искание ваше будет тщетно» (Т. 2. С. 361, 362).

Ломоносов решительно отвергает распространенное к то время мнение, что Россия по своим климатическим и географическим условиям бедна полезными ископаемыми. Он утверждает:

«Не должно сомневаться о довольстве всяких минералов в российских областях; но только употреблять доброе прилежание с требуемым знанием, коим ныне предводительствуемы» (Т. 5. С. 621).

По убеждению  Ломоносова, разработка полочных ископаемых должна опираться на научные знания, а следовательно нужно шире привлекать ученых. Но поскольку к стране немного специалистов в области минералогии и горного дела, то он предлагает правительству собрать за два-три года обширную коллекцию минералов со всех концов России, используя в этой работе местное население. С этой целью он разрабатывает специальную инструкцию и намеревается написать фундаментальный труд «Российская минералогия» с тем, чтобы раскрыть «ученому свету» богатство русской природы и ее полезных ископаемых.

Идеи Ломоносова, связанные с освоением природных богатств России, привлекли внимание правительства Екатерины II. Составленное ученым «Известие о сочиняемой российской минералогии», содержащее точные указания относительно сбора и пересылки образцов минералов, в 1763 г. было разослано по всем частным и государственным металлургическим и металлообрабатывающим предприятиям страны. В сборе образцов руд и минералов приняло участие свыше ста заводов. Вскоре со всех концов России в адрес Ломоносова и Берг-коллегии стали поступать образцы руд, часто с подробным описанием их местонахождения и свойств. Смерть прервала важное начинание ученого. Но и после его кончины в Петербург продолжали высылать образцы минералов и руд.

Замысел Ломоносова о составлении  «Российской минералогии» был осуществлен в начале XIX в. акад. В. М. Север-гиным, который издал минералогический словарь и книгу «Описание минералогического землеописания Российского государства», в которой воплотились замыслы великого предшественника.

Соляные варницы. Рисунок из альбома Э. Пальмквиста 1674 г.

 

В XVIII в. в тесной связи с минералогией начала формироваться кристаллография — наука о строении, физических свойствах и образовании кристаллов.

Еще в юности в родном Поморье Ломоносов наблюдал процессы кристаллизации поваренной соли при ее выварке, изумлялся причудливыми многогранниками горного хрусталя и прозрачными кусками слюды, добывавшейся на побережье Белого моря. Впоследствии он изучил процессы кристаллизации, попытался установить их закономерность и влияние на внутреннее строение вещества. Рассматривая строение селитры, он установил, что она представляет собой конгломерат шарообразных частиц — корпускул, плотно наполняющих  кристаллические многогранники этого вещества. Во всех кристаллах корпускулы расположены в одинаковом порядке, поэтому и углы граней кристаллов также являются идентичными. Так он впервые объяснил закон постоянства углов кристаллов, исходя из их внутреннего строения.

Советский кристаллограф  проф. И. И. Шафрановский писал о диссертации Ломоносова, в которой были изложены идеи о строении и процессах образования кристаллов:

«Сформулированные в ней мысли о структуре кристаллов настолько значительны, что год написания этой диссертации (1749 г.— Г. П.) можно смело считать датой зарождения русской научной кристаллографии» (Шафрановский И. И. История кристаллографии в России. М.; Л., 1962. С. 31).

 

Устройство  для подъема руды и породы из рудника конской тягой.

Гравюра из книги Ломоносова «Первые основания металлургии...» 1763 год

 

Большой вклад  в разработку технических и прикладных проблем металлургии внес Ломоносов. Он задумывался над усовершенствованием методов добычи полезных ископаемых путем механизации процессов производства, он сконструировал новые машины и устройства, облегчавшие труд рабочих. Понятен его интерес к изобретениям паровой машины и теплового двигателя призванным усовершенствовать и облегчить добычу руды.

В 1763 г. вышел  в свет капитальный труд Ломоносова «Первые основания металлургии, или рудных дел», в котором был обобщен большой научный и практический материал. Книга стала подлинной энциклопедией горного дела. Она была предназначена для того, чтобы русские люди «вникнули разумом и рачением в земные недра к большему приращению государственной пользы» (Т. 5. С. 402).