Михаил Васильевич Ломоносов – великий гражданин своего Отечества

Михаил Васильевич Ломоносов – великий гражданин своего Отечества

В ноябре 2021 г. исполняется 310 лет со дня рождения Михаила Васильевича Ломоносо­ва — первого русского ученого-энциклопедиста. В историю отечественной и мировой науки и культуры М. В. Ломоносов вошел как великий гражданин своего отечества, как «отец рус­ской литературы и науки», как реформатор.

Служба отечеству определила основное на­правление деятельности ученого, форму и ха­рактер его научных трудов.

Весь свой огромный природный талант естествоиспытателя, несокрушимую волю и энергию М. В. Ломоносов направил на благо родины.

От рыбачьего баркаса до кафедры Петербургской академии наук прошел жизненный путь Ломоносова. Немало унижений, лишений и обид пришлось преодолеть ему на этом пути. Но ничто не могло остановить ученого-патриота в борьбе с предрассудками и обветшалыми традициями, с «неприятелями наук российских».

Михаил Васильевич Ломоносов родился в семье помора 8(19) ноября 1711 г. в деревне Мишанинской (бывшей) Архангельской губернии. Уже в юности у Михайло Ломоносова пробудился интерес к чтению книг. «Арифметика...» Л. Ф. Магницкого и «Грамматика» М. Смотрицкого открыли ему путь к знанию. В конце 1730 г. Ломоносов отправился в Москву, где поступил в Славяно-греко-латинскую академию. Здесь он прилежно изучал латынь, риторику и философию. В 1735 г. в числе двенадцати московских семинаристов Ломоносов был переведен в Петербург, в университет при Петербургской академии наук. В университете он проявил «отменную склонность к экспериментальной физике, химии и минералогии». Осенью 1736 г. Ломоносов был направлен в Германию для изучения горного дела. Он слушал лекции по физике и химии в Маргбургском университете, изучал горное дело, металлургию. Летом 1741 г. Ломоносов вернулся на родину.

С первых же шагов своей научной деятельности он поставил перед собой основную задачу: создать и обеспечить в России возможность научной работы. В декабре 1741 г. М. В. Ломоносов представил в Петербургскую академию наук свою работу «Элементы математической химии». В этом замечательном программном сочинении

молодой ученый провозглашает основной те­зис: «Истинный химик должен быть

теорети­ком и практиком». Что зна­чило, по Ломоносову, быть теоретиком в хи­мии того времени? Чтобы ответить на этот во­прос, необходимо хотя бы в самых общих чер­тах обрисовать состояние химических знаний 40—50-х гг. XVIII в.. т. е. то время, когда хи­мия становится для Ломоносова основной спе­циальностью. Перелистывая страницы химиче­ских руководств конца XVII и начала XVIII в., Ломоносов убедился, что химия традиционно трактовалась как химическое искусство описы­вать свойства (качества) различных тел и способы их выделения и очистки. В химии в то время господствовала флогистонная теория, призванная объяснить явление горения и окис­ления металлов. Качественный анализ являлся основным методом исследования химиков. В химических лабораториях работали химики, которые «выше углей и пепла головы своей поднять не смели». «Для чего толь многие учи­нены опыты в физике и в химии? — спраши­вал Ломоносов... Для того ли только, что­бы, собрав великое множество разных вещей и материй в беспорядочную кучу, глядеть и удивляться их множеству, не размышляя о их расположении и приведении в порядок». Ни методы исследования, ни способ описания химических операций, ни стиль мышления химиков того времени не удовлетворяли М.В. Ломоносова. Поэтому он отходит от старого и намечает грандиозную программу преобразования химического искусства в науку, цель которой - не описание веществ и явлений, а объяснение их.

Но чтобы изучить причины химических пре­вращений веществ, нужно было выработать теорию, которая позволяла бы открыть «дверь» в таинственный мир «первоначальных частиц».

Особую роль при этом М. В. Ломоносов от­водил химии. «Так как внутреннее строение тел выведывает главным образом химия,- пи­сал он,-то без нее труден, даже невозможен, доступ к их глубинам».

В трудах Декарта и Бойля М. В. Ломоно­сов увидел исходную идею для разработки своей атомно-корпускулярной теории вещест­ва. «С тех пор, как я прочитал Бойля,- вспо­минал Ломоносов,- овладело мною страстное желание исследовать мельчайшие частицы. О них я размышлял 18 лет».

Но атомистические представления Бойля-Лемери сводились преимущественно к созда­нию наглядной картины химических явлений посредством образов, заимствованных из об­ластей механики. Формы атомов считались бес­конечно разнообразными в соответствии с раз­нообразием химических явлений. Такие пред­ставления неизбежно оставались лишь на­глядными иллюстрациями химических явле­ний, основанными на воображении.

М. В. Ломоносов видел в учении об атомах не наглядную иллюстрацию химических явле­ний, а теорию, помогающую в познании сущ­ности химических процессов. «Во тьме должны обращаться физики, а особливо химики»,-говорил Ломоносов, не зная внутреннего не­чувствительного частиц строение».

Согласно атомистической концепции Ломо­носова, материя состоит из неделимых, абсо­лютно твердых атомов, механическое движение которых является причиной всех явлений в природе.

«...Нечувствительные физические частицы,- по Ломоносову,-должны различаться массою, фигурою, движением, силою инерции или рас­положением».

Свою концепцию о поступательном, колеба­тельном и вращательном движении атомов М. В. Ломоносов распространил на три агре­гатных состояния вещества. В области газов он разработал кинетическую теорию и связал ее с механическими представлениями о причи­не теплоты. Гипотеза Ломоносова о враща­тельном тепловом движении атомов газа по­лучила признание у западноевропейских уче­ных конца XVIII в. и первой половины XIX в. Она получила развитие в трудах Г. Дэви, других ученых.

В 1743—1745 гг. М. В. Ломоносов изучит природу растворов и жидкостей. В марте 1745 г. на конференции Академии наук М. В. Ломоносов читал свою «Диссертацию о дейст­вии химических растворителей вообще», со­провождая чтение опытами. Эта диссертация --первая работа ученого в области физической химии. «Среди важнейших химических опера­ций»,- говорил Ломоносов,- выделяется раст­ворение тел, которое прежде всего заслужи­вает физического исследования».

Распространенную тогда корпускулярную теорию растворения Бойля - Лемери М. В. Ло­моносов не принял, ибо на вопрос о том, ка­кими силами растворитель отрывает частицы растворяемого вещества, эта теория не дает «никакого сколько-нибудь вероятного объясне­ния, кроме произвольно приписываемых раст­ворителям клиньев, крючочков, и не знаю ещё каких инструментов».

М. В. Ломоносов высказал правильное пред­положение о процессе растворения солей в во­де, согласно которому «частицы соли отделяют­ся друг от друга действием частиц воды... и, сцепляясь с водными частицами, вместе с ними начинают двигаться поступательно и разносятся по растворителю». В этих словах можно усмотреть исходную мысль о гидратации растворенных веществ, развитую в дальнейшем в химической теории растворов Д. И. Менделеева.

М. В. Ломоносов, более чем за 100 лет до Менделеева, Вант-Гоффа и Аррениуса, утверж­дал: «Основанная на химических опытах и физических началах теория растворов есть пер­вый пример и образец для основания истинной Физической Химии...»

Распространив атомно-корпускулярную кон­цепцию на твердые тела, на основной объект изучения химии — химические элементы и их соединения, М. В. Ломоносов дал классиче­ские определения: что такое химический эле­мент и химическое соединение.

«Бесконечное разнообразие тел», по Ломоно­сову, зависит от того, что в «корпускулах» (молекулах) «элементы» (атомы) «со­единены различным образом или в различном числе». «Основание того, что свойственно при­родным телам,- писал он,- нужно искать в качествах корпускул и способе их взаимного расположения». Эти положения, как мы знаем, оказались самыми жизнеспособ­ными- чем ближе к современности, тем глуб­же сознавалась их фундаментальность.

В химии, подчеркивал Ломоносов, все «вы­сказанное должно быть доказываемо». Поэто­му уже в 1742 г. Ломоносов разработал и пере­дал Академии наук проект постройки химиче­ской лаборатории, в которой он «мог для пользы отечества трудиться в химических экс­периментах».

Потребовалось шесть лет упорной и настой­чивой борьбы, чтобы наконец в 1748 г. откры­лась первая в России научная Химическая ла­боратория, где М. В. Ломоносов с января 1749 г. начал вести исследования и читать лекции студентам.

В 1749-1750 гг. в Химической лаборатории М. В. Ломоносов выполнил большую серию опытов по изысканию «разноцветных стекол и мозаичному художеству». В одном из отчетов Ломоносов писал: «Изобрел все составы к мо­заичному делу, для чего сделал больше четы­рех тысяч опытов, коих не только рецепты сочинял, но и мате­риалы своими руками по большей части раз­вешивал и в печь ставил... и, сверх сего, мо­заичное художество, как делать из оных со­ставов картины живописные, великими и не­усыпными трудами привел в совершенство против римского, чего там больше двухсот лет доходили». Ломоносов по­строил Усть-Рудицкую фабрику цветных сте­кол и тем самым создал основу для новой от­расли русской промышленности — производства цветных стекол и мозаик.

6 сентября 1751 г. на Публичном собрании Академии наук М. В. Ломоносов произнес свое знаменитое «Слово о пользе химии», в котором изложил свои взгляды на задачи и значение химии для развития химических про­изводств. Через все «Слово» красной нитью проходит мысль ученого о неразрывной связи теории и практики.

«Изучение химии»,- говорил М. В. Ломоно­сов,- имеет двоякую цель: одна - усовершен­ствование естественных наук, другая -умно­жение жизненных благ».

8

Так впервые публично М. В. Ломоносов от­рекается от господствующего традиционного взгляда на задачи химии. Перед его взором другая химия — физическая, к созданию ко­торой он приступил в 1752 г.

Весной 1752 г. М. В. Ломоносов разрабаты­вает подробный план к курсу физической хи­мии, состоящий из введения и двух основных частей: «Физическая химия, часть опытная» и «Физическая химия, часть теоретическая».

Здесь М. В. Ломоносов во всем первый. Он первый составляет «Программу физической хи­мии»; он первый составляет и читает в 1752— 1753 гг. «Курс истинной физической химии»; он первый выполняет серию эксперименталь­ных физико-химических исследований; он пер­вый дает в 1752 г. определение физической химии: «Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях».

Таким определением Ломоносов открывал свой курс физической химии, впервые в мире прочитанный студентам Академии наук в 1752-1753 гг. Достоинство этого определения за­ключается в том, что в нем указаны цели исследования: изучить и объяснить то, что про­исходит с веществом при химических превра­щениях, используя положения и методы физики.

В наше время, когда изучение сущности химических превращений стало одной из основных задач химии, определение физической химии Ломоносова принимается как наиболее совершенное выражение глобальной цели современной химии.

В мае 1752 г. М. В. Ломоносов подал в конференцию Академии наук заявление, в ко­вром писал: «...Я считаю весьма полезным, чтобы в химических моих лекциях, которые должен читать учащемуся юношеству, всюду, где только возможно, присоединять к химическим опытам физические... во всем курсе экспериментальной химии, созданном моими трудами, требуется:

1) определять удельный вес химических тел;

2) исследовать взаимное сцепление частей | а) путем излома, б) путем сдавливания, в) путём стачивания на камне, г) а для жидкостей- путем счета капель;

3) описывать фи­гуры кристаллизующихся тел;

4) обрабатывать тела длительным нагреванием;

5) всюду наблюдать градусы теплоты;

6) изучать тела, особенно металлы, продолжительным растиранием. Одним словом, я предполагаю сделать попытку исследовать все, что может быть измерено, взвешено и определено математической практикой».

В 1756 г. в Химической лаборатории М В. Ломоносов провел серию опытов по кальцина­ции (окислению) металлов, о которых писал: «деланы опыты в заплавленных накрепко стек­лянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металлов от чистого жару; оными опы­тами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере...».

Из всех этих опытов М. В. Ломоносов сде­лал вывод, что Р. Бойль ошибался, Объясняя увеличение массы обжигаемых веществ присо­единением к ним огненных частиц.

Как сам М. В. Ломоносов объяснял причи­ны увеличения веса веществ при их обжиге? В историко-химической литературе часто при­водится следующая выдержка из" письма М. В. Ломоносова к Л. Эйлеру: «...нет никако­го сомнения, что частицы из воздуха, непре­рывно текущего на кальцинируемое тело, сме­шиваются с последним и увеличивают его вес». Пожалуй, ни одна цитата из сочинений Ломоносова не вызвала столь про­тиворечивых и ошибочных суждений, как при­веденная выше. Первым, кто из этих слов Ло­моносова сделал далеко идущие выводы, был Б. Н. Меншуткин. Он высказал предположе­ние, что «увеличение веса металлов при обжи­гании происходит именно от воздуха».

В чем здесь заключалась ошибка, которую многократно повторили последующие авторы работ о Ломоносове? Ошибка заключается в том, что причину изменения веса вещества при химических операциях Ломоносов объяснял не присоединением воздуха, а влиянием «тяготительной материи».

«Если учесть опыты в замкнутом сосуде, при которых также увеличивается вес кальци­нируемого тела,-писал М. В. Ломоносов,- то можно будет ответить, что, вследствие унич­тожения сцепления частиц кальцинированием, их поверхности, ранее закрытые взаимным со­прикосновением, оказываются уже свободно подверженными тяготительной жидкости и по­тому сильнее пригнетаются к центру земли».

Такое представление вписывалось в логику развития естественнонаучных знаний 50-х гг. XVIII в., когда химические «опыты еще не под­вели ученых к пониманию окислительно восста­новительных процессов с участием воздуха. В то время флогистон, если можно так ска­зать, вытеснил воздух из химических воззре­ний и в какой-то степени тем самым задержал изучение состава воздуха. М. В. Ломоносов жил в эпоху физики газов. Поэтому безуспеш­ной будет попытка отыскать в работах Ломо­носова идею о взаимодействии воздуха и ме­талла при обжиге как причине увеличения его веса. Чтобы в полной мере оценить значение характера опытов Ломоносова, необходимо на­помнить, что они проводились в тот период развития химии, когда в ней господствовало качественное изучение веществ. В своих хими­ческих диссертациях, написанных до 1751 г., М. В. Ломоносов выступал как сторонник уче­ния о флогистоне, но в своих физико-химиче­ских исследованиях «он словом и делом — про­тивник всего флогистического периода (т. е. направления и способов исследования этого периода)».

Сейчас, зная в деталях развитие химии в XVIII в., мы ясно сознаем, что грандиозный замысел построить в середине XVIII в. строй­ное здание «истинной физической химии» ока­залось невозможным осуществить. Химию флогистонного периода не представлялось воз­можным сдвинуть в область количественных физико-химических измерений усилиями одно­го ученого. К этим объективным причинам присоединились и субъективные.

В диссертации «Слово о происхождении света» (1756) Ломоносов заявил, что для пол­ного понимания его теории цветов «необходи­мо нужно предложить всю мою систему физи­ческой химии, которую совершить и сообщить ученому свету препятствует мне любовь к Российскому слову, к прославлению Российских героев и к достоверному изысканию деяний нашего Отечества».

В 1760 году Ломоносов был избран членом Шведской академии наук, а в 1764г. – членом Болонской академии. Умер М.В. Ломоносов в Петербурге 4 (15) апреля 1765 года.