Михаил Васильевич Ломоносов. 1711-1765

Воззреть земля и море тщится И звездный круг к тому приник.

Зная, как озабочена Елизавета вопросом о престолонаследии, Ломоносов заканчивает оду обращением к провидению, чтобы оно сподобило ее «в грядущем лете Петрова первенца лобзать».

В этой оде Ломоносова почти нет обязательных для нее громких сравнений и даже возвышенных мыслей о благе отечества. Лишь в одном месте прорывается пожелание, что теперь

Не будет страшной уж премены, И от российских храбрых рук Рассыплются противных стены И сильных изнеможет лук!

* * *

Весь уклад Петербургской Академии наук втягивал Ломоносова в круг придворных обязанностей. Он был вынужден считаться с интересами двора, чтобы обеспечить себе возможность заниматься науками. Но Ломоносов хорошо сознавал свое призвание. Даже поэтическая деятельность, которая отнюдь не сводилась для него к сочинению официальных од и панегириков, представлялась ему менее значительной, чем его занятия естественными науками. «Стихотворство — моя утеха, физика — мое упражнение», — говаривал он. Его внимание привлекают самые глубокие и острые вопросы физики и химии, и он настойчиво приближается к их решению.

Необходимо было разобраться в самых основных, исходных положениях науки и убедиться, что в них верно и что может послужить для дальнейшего движения исследовательской мысли и что уже устарело, не выдерживает критической проверки и опровергается живым опытом и наблюдениями.

Среди большого числа вопросов, волновавших адъюнкта Ломоносова, все больше и больше завладевала его вниманием проблема тепла и холода.

Вероятно еще до своего отъезда за границу Ломоносов имел возможность ознакомиться со статьей, напечатанной в 1733 году в «Примечаниях к Ведомостям». Статья называлась «О теплоте и стуже» и отражала взгляды петербургских академиков, которые придерживались молекулярно-кинетической теории теплоты как движения частиц. Статья даже объявляет эту теорию единственно правильной и общепризнанной. «Теплота и жар, по мнению всех естествословцев, состоит в нарочито скором и смешанном движении малейших частиц между собою, которое чем скорее бывает, тем больший градус жара производит. Ежели же сие внутреннее движение начнет умаляться, то рождается стужа, которая тогда в самый больший градус приходит, когда сие движение совершенно перестанет и тончайшие частицы между собою в покой приведены будут. Причины, теплоту и стужу производящие, такое же состояние имеют, что внутреннее движение в телах либо умножиться, либо умалиться долженствует».

В статье приводились примеры, почерпнутые из обыденного опыта: упоминались нагревание ножа в точиле, теплые деревянные стружки, «такожде и колеса не токмо для того мажут, чтоб коляска легче итти могла, но и для того, чтоб, когда очень скоро поедут, великий жар не учинился и вся бы коляска не сгорела».

Мысль о том, что «самая сущность тепла есть движение», высказал еще Фрэнсис Бекон в своем философском труде «Новый органон» (1620). Еще более отчетливо говорит об этом Ренэ Декарт в своей книге «Начала философии», вышедшей в 1644 году по-латыни, а в 1647 году на французском языке и с тех пор получившей огромное распространение. Декарт предложил следующее определение: «Под теплотою не следует здесь понимать ничего иного, кроме ускорения движения молекул, а под холодом — их замедление».

Придерживался этого взгляда и известный английский естествоиспытатель Роберт Бойль, который в своей книге «Эксперименты и заметки о происхождении тепла и холода» (1665) утверждал, что «сущность теплоты» состоит в механически видоизмененном местном движении. «Сила молота, — писал Бойль, — используется на то, чтобы привести внутренние молекулы гвоздя в колебательное движение». Этим и объясняются явления теплоты при проковывании, трении и других механических действиях.

Вместе с тем Роберт Бойль признавал существование «материи огня», которую он привлекал для объяснения химических изменений вещества при горении, обжиге металлов и т. д. Бойль полагал, что эта материя весома и присоединяется при горении к веществу, чем и объясняется увеличение веса металлов при обжигании.

Петербургские академики, тяготевшие к материалистическому пониманию физических явлений, разделяли и развивали молекулярно-кинетическую теорию теплоты. Математик и физик Якоб Герман, один из первых академиков, приехавших в Россию, в своем сочинении «Форомия» (1716) устанавливал, что теплота определяется произведением плотности тела на квадрат средней скорости его мельчайших частиц. В 1730 году знаменитый Даниил Бернулли, работавший в то время в Петербурге, в своей «Гидродинамике», напечатанной в 1738 году, предложил математическое обоснование молекулярно-кинетической теории, связывая давление газа с его плотностью и скоростью поступательного движения частиц.

Однако успешное развитие этой теории было вскоре подорвано широким распространением совершенно иных воззрений, носивших отчетливую печать старой метафизики.

По этому поводу Ф. Энгельс заметил: «Первое наивное воззрение обыкновенно правильнее, чем позднейшее метафизическое. Так уже Бекон говорил (а после него Бойль, Ньютон и почти все англичане), что теплота есть движение. Бойль уже считал, что теплота — молекулярное движение. Лишь в XVIII веке во Франции выступил на сцену calorique («теплород»), и его приняли на континенте более или менее повсеместно». [177]

177

Ф. Энгельс. Диалектика природы, 1946, стр. 226.

Теория «теплорода» отвечала общему метафизическому характеру естествознания XVIII века. Она рассматривала теплоту как особую, разлитую в природе фантастическую «материю», свободно переходящую от одного предмета к другому. [178]

Одни отождествляли ее с «элементарным огнем» средневековых схоластов, другие пытались рассматривать ее как разновидность механического мельчайшего эфира, наполнявшего пространство, третьи сближали ее со столь же таинственным «флогистоном», с помощью которого в то время стали объяснять химические явления, связанные с горением.

178

Теория «теплорода» до известной степени носила формальный характер, облегчая калориметрические расчеты, в чем и состояло ее положительное значение. С появлением примитивных паровых двигателей — «огненных машин» — возникла потребность количественных расчетов теплоты, которая и принималась как некоторая условная субстанция (независимо от подлинной природы тепла). См.: Я. Г. Дорфман. Роль Ломоносова в истории развития молекулярно-кинетической теории теплоты, Сб. «Ломоносов», т. III, 1951, стр. 35–36. Однако заметим, что такое понимание «тепловой материи» было, по существу, неотделимо от связанных с ней метафизических представлений, имевших крайне реакционный философский смысл.

Утрата понимания единства явлений тепла и холода привела даже к тому, что нашлись ученые, утверждавшие, что существует, кроме «теплорода», еще особая «холодильная материя», или «хладотвор».

Теория «теплорода» была одним из проявлений метафизического застоя, охватившего естествознание XVIII века. «Сиамские близнецы» — «теплород» и «флогистон» — прочно завладели умами большинства западноевропейских ученых, Даже Леонард Эйлер развивал представления об «огненной материи» в своей диссертации «Об огне», за которую ему в 1738 году была присуждена первая премия по конкурсу, объявленному Парижской Академией наук. Теории «теплорода» придерживался и французский писатель Вольтер, популяризировавший физические взгляды Ньютона.

Западноевропейские ученые стремились теперь разработать и обосновать теорию «теплорода», обходя ее слабые стороны и противоречия. И только упрямый и независимый в своих суждениях русский адъюнкт решил пересмотреть всё сызнова.

Вопрос о природе теплоты и холода волновал Ломоносова давно.

Он познакомился с теорией «теплорода» еще за границей. Марбургский учитель Ломоносова Христиан Вольф вполне, разделял эту теорию, но она не отвечала материалистическим устремлениям молодого Ломоносова, которому претила всякая метафизика.

Приступив по возвращении в Россию к самостоятельной исследовательской работе, Ломоносов почувствовал острейшую необходимость решить в первую очередь вопрос о природе теплоты, так как ясно сознавал его значение для выработки своего физического мировоззрения. Возникавшая в его уме стройная общая картина атомно-молекулярных процессов в природе не могла окончательно сложиться до тех пор, пока не был решен вопрос о существовании «особливых» частных «невесомых» материй.

О настойчивости его поисков свидетельствуют сохранившиеся до нашего времени и лишь недавно напечатанные в новом «Полном собрании сочинений Ломоносова» его «276 заметок по физике и химии», которые он начал вести тотчас же по возвращении из-за границы. Эти заметки позволяют нам проследить за тем, как зрели и формировались взгляды Ломоносова по важнейшим вопросам физики и химии, как зарождалось и росло его целостное физическое мировоззрение.