Михаил Васильевич Ломоносов. 1711-1765 - Александр Морозов

В результате этой работы, как подчеркивает Ломоносов, «устраняется смутная идея о некоторой бродячей, беспорядочно скитающейся теплотворной материи».

«Размышления о причине теплоты и холода» Ломоносова представляли собой единственную целостную и последовательную молекулярно-кинетическую теорию теплоты на протяжении всего XVIII века, однако метафизические представления о «теплороде» прочно засели в умах западноевропейских ученых, став тормозом для развития правильного понимания тепловых процессов в природе и технике.[216]

«Теплород» пережил «флогистон» на много десятилетий. Его приверженцы продержались до самой середины XIX века.

Их не смутило ни изобретение паровой машины, ни открытие железных дорог.

Однако сокрушительная критика «теплорода», данная Ломоносовым, не прошла бесследно для науки. Она, несомненно, содействовала падению авторитета «флогистона», этого близкого родственника «теплорода», а многими даже отождествлявшегося с ним. Профессор Я. Г. Дорфман приводит ряд доводов, что и Лавуазье мог получить первый толчок к критике «флогистона» от знакомства с трудами Ломоносова.[217]Но характерно для узости и ограниченности мировоззрения Лавуазье, что, изгоняя из химии «флогистон», он все же счел возможным почтительно поместить в самом начале своего списка неразложимых химических элементов теплоту и свет как особые виды материи.

Опираясь на свою атомно-молекулярную теорию, Ломоносов смело прокладывал новые пути в физике и химии. В доложенной им еще в феврале 1749 года диссертации «Опыт теории упругости воздуха» Ломоносов связывает свои атомистические представления с разрабатываемой им теорией теплоты как движения частиц. Упругой силой воздуха Ломоносов называет стремление воздуха распространяться во все стороны. Он полагает, что это свойство проявляют не единичные частички, а их совокупность. «Составляющие воздух частицы в упругое расширение расскакиваются не вступлением другой какой материи, которая бы самого воздуха была мельче, но взаимным самих на себя действием».[218] Чтобы наглядно пояснить суть этого действия, Ломоносов указывает на «волчки», которые мальчики пускают на льду. «Два одинаковых волчка, приведенные в быстрое вращательное движение, после медленного сближения и соприкосновения всегда тотчас же отскакивают».

Ломоносов развивает гениальную теорию о мгновенном и непосредственном взаимодействии частиц воздуха, обусловленном теплотой. Ломоносов убежден, что одно тело не может действовать на другое без соприкосновения. Но в то же время несомненно, что атомы воздуха находятся далеко один от другого, так как воздух может быть значительно сжат в своем объеме под давлением. Это противоречие может быть устранено только допущением, что не все атомы находятся одновременно в одном и том же состоянии. «Очевидно, — писал Ломоносов, — что отдельные атомы воздуха в беспорядочном чередовании сталкиваются с ближайшими через нечувствительные промежутки времени, и когда одни находятся в соприкосновении, иные друг от друга отскакивают и наталкиваются на ближайшие к ним, чтобы снова отскочить; таким образом, непрерывно отталкиваемые друг от друга частыми взаимными толчками, они стремятся рассеяться во все стороны». При этом Ломоносов указывает, что «воздушные атомы действуют друг на Друга взаимным соприкосновением сильнее или слабее, в зависимости от увеличения или уменьшения степени теплоты, так что если бы было возможно, чтобы теплота воздуха вовсе исчезла, то атомы должны были бы вовсе лишиться указанного взаимодействия. А отсюда следует, что взаимодействие атомов воздуха обусловлено только теплотою».

Эта замечательная картина поведения частичек воздуха, обусловленная их тепловым состоянием, в основном совпадает с принятой лишь в середине XIX века «кинетической теорией» газов. [219]

Свое понимание теплоты Ломоносов стремился связать с экспериментальными наблюдениями. В заметках к исследованию «О твердом и жидком», составленных в начале 1760 года, он упоминает свои «опыты к произведению искусственного холода», сделанные им еще в 1747 году. Он пользуется всяким новым поводом для дальнейшей разработки волновавших его вопросов. Поэтому его живо заинтересовали наблюдения академика И. А. Брауна, которому в декабре 1759 года удалось заморозить ртуть. Ломоносов сразу оценил значение этого открытия, так как в науке еще держались старых представлений об «особых свойствах» ртути, к числу которых относилась и абсолютная незамерзаемость. Ломоносов же давно был убежден, что все состояния тел зависят лишь от «изменения теплоты и стужи».

Браун охотно принял предложение Ломоносова производить опыты сообща. 26 декабря, когда мороз достиг очень большой силы (-41,3° по шкале нашего времени), Ломоносов погрузил ртутный термометр в «холодильную смесь» из снега, «крепкой водки» (азотной кислоты) и «купоросного масла» (серной кислоты). «Не сомневаясь, что она уже замерзла, — описывает этот опыт Ломоносов, — вскоре ударил я по шарику медным при том бывшим циркулом, отчего тотчас стеклянная скорлупа расшиблась и от ртутной пули отскочила, которая осталась с хвостиком бывшия в трубке термометра достальныя ртути, наподобие чистой серебряной проволоки… Ударив по ртутной пуле после того обухом, почувствовал я, что она имеет твердость, как свинец или олово. От первого удара, даже до четвертого, стискивалась она без седин, а от пятого, шестого и седьмого удара появились щели… Итак перестав больше ртуть ковать, резать стал ножом, и по времени около 20 минут стала она походить на амальгаму или на тесто, и вскоре получила потерянную свою жидкость, то есть растопилась на таком великом морозе».

Результаты своих наблюдений Ломоносов и Браун доложили 6 сентября 1760 года на годичном собрании Академий наук. Браун выступил с описанием внешних условий опыта, Ломоносов взял на себя изложение теоретических вопросов. «Коллега Браун, муж в философских и физических делах весьма прилежный, весьма ученый, весьма искусный в опытах, счастливый своими удачами, говорит о замороженной им ртути; и я предлагаю свои размышления, касающиеся различного сцепления тел, обусловливающего различную твердость и жидкость их», — указывает Ломоносов в латинском наброске своей речи (которая была потом произнесена по-русски).

Ломоносов особенно подчеркивает заслуги Брауна в этом выдающемся открытии, так как желает защитить его от недобросовестных нападок и происков тех академиков-иностранцев, которым была поперек горла их давнишняя дружба. В 1764 году в составленной им «Истории Академической канцелярии» Ломоносов писал, вспоминая об этом: «А что на Брауна уже не первой раз они нападают за его несклонность к их коварствам, то свидетельствует их поступок, когда он ртуть заморозил: ибо Миллер писал в Лейпциг именем Академии без ее ведома, якобы начало его нового опыта произошло от профессора Цейгера и Епинуса; и Брауну, якобы, по случаю удалось как петуху сыскать жемчужное зерно».