Реклама

  • М. В. Ломоносов – гениальный русский естествоиспытатель

     

    08.11.2011

    Науки юношей питают,

    Отраду старым подают,

    В счастливой жизни украшают,

    В несчастный случай берегут…

    М. В. Ломоносов

    Широко распростирает химия

    Руки свои в дела человеческие…

    «Слово о пользе Химии» (1751) - М. В. Ломоносов

    Правильное понимание М. В. Ломоносова (1711-1765) возможно лишь с учётом всех его многообразных устремлений. «Историк, ритор, механик, химик, минералог, художник и стихотворец, он все испытал и все проник…» - эти пушкинские слова ориентируют на рассмотрение ломоносовского наследия в его совокупности. Великий русский физик С. И. Вавилов, обозревая историю восприятия Ломоносова, отметил, что начиная «со второй половины прошлого века (XIX века) до наших дней поэтическое наследие Ломоносова отодвигается на задний план, и внимание почти целиком сосредоточено на Ломоносове-естествоиспытателе». Он же подчеркивает, что «поэзия Ломоносова пронизана естественнонаучными мотивами, мыслями и догадками… Поэтому часто встречающееся сопоставление Ломоносова с Леонардо да Винчи и Гëте правильно и оправдывается не механическим многообразием видов культурной работы Ломоносова, а глубоким слиянием в одной личности художественно-исторических и научных интересов и задатков».

    В самом детстве в доме соседа, Христофора Павловича Дудина, юный Михаил увидел первые мирские книги - «Грамматику» Мелентия Смотрицкого и «Арифметику» Леонтия Магницкого. Эта «Арифметика» по сути - была популярным учебным пособием не только по арифметике, но и по геометрии, физике, географии, астрономии и прочим естественным наукам. Получив эту книгу, Ломоносов уже не выпускал её из рук, повсюду носил с собою и, читая её постоянно, выучил наизусть. Потом он с благодарностью вспоминал «Грамматику» и «Арифметику» и называл их «вратами своей учёности». Эти книги попали в руки Ломоносова около 1725 года, то есть фактически в момент основания Петербургской Академии наук.

    Лучшими моментами в детстве Ломоносова были его плавания с отцом на море, оставившие в его душе глубокий след. Нередкие опасности закаляли физические силы юноши и обогащали его ум разнообразными наблюдениями. Влияние природы русского севера легко усмотреть не только в языке Ломоносова, но и в его научных интересах: вопросы северного сияния, холода и теплоты, морских путешествий, морского льда, морской фауны и флоры и вообще явления природы.

    Счастливым фактом ранней жизни Ломоносова был вызов со стороны Академии наук 12 способных учеников «Спасских школ». В 1736 году трое из них, в том числе Ломоносов, были отправлены Академией наук в Германию, для обучения математике, физике, философии, химии и металлургии. За границей Ломоносов пробыл пять лет: около 3-х лет в Марбурге, под руководством знаменитого Вольфа, и около года во Фрейберге у известного физика и специалиста по горному делу Генкеля. Примерно год он побывал в переездах, был, между прочим, и в Голландии.

    В Марбургский университет (основанный в 1572 году) Ломоносов прибыл вместе с друзьями 3 ноября 1736 года. Здесь русские студенты должны были пройти общетеоретическую подготовку у профессора Христиана Вольфа, выдающегося немецкого просветителя, известного философа и видного учёного. Вольф читал студентам лекции по математике, физике, астрономии, географии, философии и другим предметам. Он популяризировал идеи и учения Декарта и Лейбница, но, к сожалению, в его лекциях не нашлось места естественнонаучным воззрениям Ньютона.

    Химию русским студентам читал Юстин-Герард Дуйзинг. Главным пособием были «Основания догматической и экспериментальной химии» Георга-Эрнста Шталя, основателя гипотезы флогистона. Ломоносов параллельно самостоятельно изучал сочинения голландского врача и химика Германа Бургаве. Но в учебнике Бургаве «Основы химии» нет упоминания о флогистоне, что оказало положительное влияние на формирование химических понятий и представлений Ломоносова.

    В научном мышлении Ломоносова глубокий след оставило изучение трудов английского естествоиспытателя Роберта Бойля начиная с 1738 года. Этот учёный впервые в истории науки заговорил не только об атомах, но и о корпускулах, которые в современном понимании следует считать молекулами. Кроме того, Бойль дал первое научное определение химического элемента. Ломоносов убеждается в необходимости исследования мельчайших частичек вещества посредством математики, физики и химии. Отсюда берет начало то направление научной деятельности, которое приведет его впоследствии к созданию новой науки - физической химии.

    Курс обучения у Вольфа подошел к концу и Ломоносов со своими товарищами 9 июля 1739 года отправился во Фрейберг. Физик Генкель, к которому направлялись русские студенты, был крупным специалистом по горному делу, но был уже слишком стар. Он вместо обогащения знаний своих воспитанников занимал их мелочными, второстепенными делами и даже заставлял Ломоносова растирать сулему (яд) в ступке. Ломоносов требовал, чтобы студентам давали более сложные и поучительные задания. Однако Генкель не стремился понять характер научных устремлений Ломоносова. Такая личностная несовместимость Ломоносова и Генкеля привела к тому, что в начале мая 1740 года Ломоносов решил покинуть известного специалиста.

    После Фрейберга Ломоносов посетил рудники в Гарце. Тут он на практике изучал минералогию и горное дело, и определенное время обучался у выдающегося металлурга и химика Крамера. 8 июня 1741 года Ломоносов возвращается в Россию.

    Из Германии Ломоносов вынес не только обширные познания в области математики, физики, химии, горного дела, но в значительной степени и общую формулировку всего своего мировоззрения.

    8 января 1742 года Ломоносова зачислили адъюнктом по физике в Академии наук, а в 1745 году его избрали профессором, он стал действительным академиком и к тому же первым русским академиком.

    До конца своей жизни Ломоносов занимался активной научной деятельностью. Его научные интересы были очень широки. В естествознании научные направления М. В. Ломоносова можно классифицировать примерно таким образом: исследования и открытия по физике, по химии, по геологии, по геохимии, по минералогии, метеорологические и астрономические наблюдения и исследования, географические исследования и открытия, исследование и производство цветных стёкол и мозаики.

    Развитию корпускулярно-атомистической теории Ломоносов посвящает несколько своих трудов. Первыми и наиболее значительными из них для начального периода ломоносовского творчества стали «Опыт теории о нечувствительных физических частицах тел и вообще о причинах частных качеств» (конец 1744 г.), «Размышление о причине теплоты и холода» (написано в 1744 г. опубликовано в 1747 г.).

    Материя, по Ломоносову состоит из «нечувствительных физических частиц» (т. е. невидимых). Они, в свою очередь, подразделяются на элементы (то, что мы сегодня называем атомами) и корпускулы (то, что теперь называем молекулами). Здесь Ломоносов смотрел более чем на сто лет вперёд: несмотря на то, что Амедео Авогадро в 1811 году ввел гипотезу о существовании молекул, Международный съезд химиков в Карлсруэ (Германия) только в 1860 году дал точное определение понятия атома и молекулы.

    Михаил Васильевич подчеркивал, что «тела не могут ни действовать, ни противодействовать взаимно без движения», что «никакое изменение не может произойти без движения». Движение бывает трёх типов: поступательное, колебательное и вращательное. Теплоту Ломоносов объяснял «коловратным» (вращательным) движением частиц и категорически отрицал существование огненной материи (флогистона, теплорода, теплотвора). Прекращение движения означает предельную степень холода (абсолютный нуль). По мнению Ломоносова заполняющий пространство мировой эфир передает теплоту на расстояние (например, от Солнца к Земле). Главный вывод Ломоносова: теплота является формой движения материи.

    В 1748-49 годах Ломоносов создал теорию строения газов, вернее - теорию строения воздуха. Его работа «Опыт теории упругости воздуха» 30 сентября 1748 года обсуждалась в Академическом собрании. На этом форуме Ломоносов не дал объяснения того факта, почему упругость воздуха пропорциональна его плотности. Но уже в мае следующего года (1749) он сумел это объяснить. Он представил работу «Прибавления к размышлениям об упругости воздуха». В этой работе он проанализировал опыты Д. Бернулли и пришел к заключению, что для объяснения проблемы из объёма свободного пространства, в котором движутся корпускулы воздуха, надо вычесть объем, занимаемый самими частицами.

    Выдающийся русский химик, биограф Ломоносова, Б. Н. Меншуткин об этих идеях Ломоносова сказал, что это - «не что иное, как современная «кинетическая теория» газового состояния».

    Надо подчеркнуть, что все труды по физике и химии Ломоносов создал в свете атомно-молекулярной теории. Далее необходимо отметить то принципиально важное обстоятельство, что он открыл и экспериментально обосновал закон сохранения массы (веса) веществ при химических взаимодействиях. На основе этого закона ввел в естествознание количественные методы исследования.

    Великий учёный всегда проводил мысль, которая является основой его корпускулярно-атомистической теории: корпускулы и атомы определяют свойства всех тел, их физическую и химическую природу. Это положение он развил в «Слове о пользе химии» (1751). Приведя программу для химических исследований, изложенную Ломоносовым в «Слове о пользе химии», профессор Курилов замечает: «Эти золотые слова, сказанные 160 лет тому назад, сохраняют свою силу, свежесть и для данного момента: они должны служить руководством при составлении учебных планов факультетского преподавания химии; их следует иметь пред собой каждому, кто готовит себя к работам по химической специальности».

    В декабре 1741 года Ломоносов завершил работу над своим важным трудом «Элементы математической химии». Здесь он впервые реализовал свой замысел применить «к химии и физике мельчайших частиц» методы математики. В первом параграфе этого труда Ломоносов впервые в истории естествознания определил химию как науку, а не искусство: «Химия -- наука об изменениях, происходящих в смешанном теле, поскольку оно смешанное». Представитель истинной химии, пишет Ломоносов, «это - не только хороший лаборатор, но и мыслитель, стремящийся к философскому познанию изменений, происходящих в смешанном теле». Тут необходимо разъяснить ломоносовские и современные термины основных химических понятий: «элемент» - атом, «корпускула» - молекула, «начало» - химический элемент или простое вещество, «смешанное тело» - химическое соединение или сложное вещество.

    В «Элементах математической химии» Ломоносов приводит такие определения: «Корпускула - собрание элементов в одну незначительную массу… Корпускулы однородны, если состоят из одинакового числа одних и тех же элементов, соединенных одинаковым образом. Корпускулы разнородны, когда их элементы различны и соединены различным образом или в различном числе; от этого зависит бесконечное разнообразие тел. Начало - тело, состоящее из однородных корпускул». В эти слова вложена основа молекулярной теории, которую через 70 лет сформулировал Амедео Авогадро.

    Далее Ломоносов приводит такие утверждения, которые фактически обосновывают принцип будущих законов химической стехиометрии. Он пишет: «Составное тело есть состоящее из двух или нескольких различных начал, так соединенных между собой, что в каждой отдельной его корпускуле имеется такое же соотношение частей начал (из которых тело состоит), как и во всем составном теле между всеми остальными началами».

    Здесь Ломоносов, опираясь на атомистику, не только предвидит существование стехиометрических законов, но уже заранее дает им атомистическое обоснование.

    М. В. Ломоносов первым в истории науки открыл закон сохранения массы (веса) веществ при химических взаимодействиях. Идею этого закона он изложил в своем письме к выдающемуся математику, русскому академику Леонарду Эйлеру, датированном 5 июля 1748 года: «Все перемены в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимается, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте; сколько часов кто положит на бдение, столько же сну отнимает. Сей всеобщий закон простирается в самые правила движения, ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оную у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение имеет».

    Если глубоко осмыслим последнее предложение, приходим к заключению, что тут сформулирована идея физического закона сохранения количества движения. Дальнейший анализ приведенной цитаты приводит нас к осознанию внутренней связи между сохранением материи и сохранением движения, т. е. мы осмыслим гениальную догадку Ломоносова об эквивалентности массы и энергии.

    Открытый закон сохранения массы веществ в химических реакциях Ломоносов подтверждает экспериментально. Он в 1756 году повторяет опыт Роберта Бойля с той разницей, что взвешивает запаянную реторту с металлом до и после прокаливания, не вскрывая ее. Ломоносов при этом обнаруживает, что масса (вес) запаянного сосуда не изменяется. После этого он отмечает, что «славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере». Ломоносов таким образом доказал, что увеличение веса металла при обжигании обусловлен соединением его с воздухом. Это он выражает такой фразой: «Нет никакого сомнения, что частички из воздуха, текущего непрерывно над подвергаемым обжиганию телом, соединяются с последним и увеличивают вес его…».

    Этот его знаменитый опыт указал на необходимость количественного исследования всех химических процессов. Такой подход мы ощущаем во всех его исследованиях. Так, Ломоносов всесторонне изучал различные свойства растворов, воздействие электрического тока на растворы солей, повышение температуры раствора в процессе растворения определенных химических веществ, понижение температуры замерзания растворов и т. д. Он объяснил процесс растворения веществ разрушением сцепления между частицами растворяемого тела. Он считал, что растворенные вещества вступают в соединения с растворителем, образуя смешанное тело. Ломоносов проводил различие между растворением металлов в кислоте, сопровождающимся выделением газов и тепла, и растворением солей в воде. Свои исследования по растворам он изложил в работах:

    «О действии химических растворителей вообще» (1743), «О действиях растворителей на растворяемые тела» (диссертация, представленная на рассмотрение Академического собрания 7 декабря 1744 года).

    Ломоносова привлекали и процессы, происходящие в глубинных слоях Земли. Он описывал причины землетрясений и дал их научную классификацию. В своем труде «Слово о рождении металлов от трясения земли» он пытается объяснить процессы образования металлических руд и большой роли серы в рудообразующих процессах. Его рассуждения были очень полезными и со временем привели к возникновению такой науки, как геохимия.

    Начиная с 1742 года Ломоносов пишет ряд программных работ по геологии, в том числе: «Первые основания горной науки», «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном», «О слоях земных» и другие. Академик Вернадский высоко ценил работы Ломоносова по геологии и минералогии. Он замечает: «Среди всех работ Ломоносова в этой области знаний резко выделяется его работа о слоях земных. Она является во всей литературе XVIII века - русской и иностранной - первым блестящим очерком геологической науки. Для нас она интересна не только потому, что связана с научной работой, самостоятельно шедшей во главе человеческой мысли, сделанной в нашей среде, но и потому, что она в значительной мере основана на изучении природы нашей страны; при этом она сделана раньше той огромной работы описания России, которая совершена была натуралистами, связанными с Академией Наук, в течение царствования императрицы Екатерины II…”

    Ломоносова активно привлекала и минералогия. В 1731 году профессор химии Иоганн-Георг Гмелин начал составлять каталог минерального кабинета, но через некоторое время отправился в сибирскую экспедицию, поэтому каталогизацию минералов закончил Ломоносов.

    В 1745 году 25 октября Ломоносов подал четвертое по счету доношение о необходимости создания при Академии химической лаборатории с приложением ее проекта. 15 декабря Академическое собрание одобрило просьбу о создании химической лаборатории. Однако проходит еще несколько лет пока эта лаборатория будет построена.

    Случилось это только в 1748 году. Академическая лаборатория Ломоносова - одна из первых в мире, где создавалась большая наука, а также обучалась молодежь.

    Указанная лаборатория была оборудована по всем правилам тогдашней науки и техники. Например, все разновесы, имеющиеся в химической лаборатории, были изготовлены из меди и серебра. Самый маленький разновес, имевшийся в лаборатории, позволял взвешивать препараты с точностью до 0,0003 грамма. В этой лаборатории Ломоносов в 1752-53 гг. читал студентам курс физической химии, сопровождая лекции экспериментами. После окончания лекций слушатели выполняли лабораторные работы. Такой метод проведения учебных занятий успешно укоренился в мировой практике.

    М. В. Ломоносов был создателем физической химии как отдельной науки и учебной дисциплины. Читаемый им курс он назвал «Курсом истинной физической химии», задачи которого он определил так: «Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при помощи химических операций».

    Вызывает особый интерес книга Ломоносова «Первые основания металлургии или рудных дел», написанная в 1742 году, но опубликованная лишь в 1763 году. Эта книга явилась первым оригинальным русским трудом по химии, так как содержала, кроме описания добычи руд, выплавки и обработки металлов, сведения по их химическому разделению, описание печей, посуды, химических реактивов. В этой книге Ломоносов впервые употребил русский химический язык.

    Ломоносов значительно обогатил экспериментальную базу лаборатории. Он создал оригинальный вискозиметр, твердомер, котел для исследования вещества при низком и высоком давлении, пирометр и другое оборудование.

    М. В. Ломоносов прославился как специалист по цветным стеклам и мозаике. Интересно рассмотреть вкратце историю этого его увлечения.

    Обучаясь в молодости в Славяно-греко-латинской академии, осенью 1734 года Ломоносов обратился к архимандриту с просьбой послать его на один год в Киев учиться философии, физике и математике. Его просьбу удовлетворили, и он попал в Киево-Могилянский коллегиум, который славился высоким уровнем преподавания общественных наук. Библиотека коллегиума поражала Ломоносова богатством собранных в ней книг. Однако в Киеве он не нашел новых знаний по естественным наукам, поэтому занялся активным знакомством с достопримечательностями города..

    В Киеве Ломоносов активно изучает неповторимую архитектуру города, мозаичные и живописные шедевры Софии Киевской, собора Михайловского Златоверхового монастыря, Успенского собора Киево-Печерской лавры. На него производит огромное впечатление знаменитая «киевская мусия», т. е. цветное стекло для мозаичного набора. На основе этих впечатлений он разрабатывает позже технологию получения цветных стёкол разного цвета и разных оттенков. Цветное стекло он использует для создания мозаичных картин. В декабре 1752 года Ломоносов пишет небольшую поэму «Письмо о пользе стекла» и прикладывает большие усилия к тому, чтобы построить Усть-Рудицкую фабрику цветных стёкол. Такая фабрика была построена, на которой возродилось мозаичное искусство, уже несколько веков утраченное русскими мастерами. Эта фабрика выполняла разного рода государственные и частные заказы и существовала долго.

    За работы в области цветных стёкол и мозаики Ломоносова в марте 1764 года избрали членом Болонской Академии наук.

    В середине XVIII века учёных и Ломоносова - в том числе, волновали проблемы атмосферного электричества. Об этом свидетельствует появление его статьи «Вечернее размышление» (1743), в ней Михаил Васильевич высказал догадку о природе полярных сияний, которую впоследствии развил научно.

    Несколько позже американский ученый Бенджамин Франклин предлагал экспериментально установить идентичность атмосферного и лабораторного электричества. Он же сконструировал первый громоотвод. Ломоносов и его бывший наставник Георг-Вильгельм Рихман узнали об опытах Франклина и тоже включились в активную исследовательскую работу по атмосферному электричеству. Так, в истории зафиксировано, что Ломоносов летом 1753 года проводил систематические наблюдения за атмосферой во время грозы. Но Ломоносов интересовался не только грозами, но и метеорологией в целом, вполне сознавал всю важность прогноза погоды и стремился заложить метеорологические станции.

    М. В. Ломоносов в своей домашней обсерватории проводил систематические астрономические наблюдения. 26 мая 1761 года он наблюдал прохождение планеты Венеры по диску Солнца и установил, что эта планета окружена воздушной атмосферой. В последующие дни он написал работу «Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санкт-Петербургской императорской Академии наук мая 26 дня 1761 года.

    Ломоносов был организатором многих географических экспедиций и работал над созданием «Российского атласа». 8 мая 1759 года на публичном собрании Академии наук Ломоносов произнес речь на тему: «Рассуждение о большей точности морского пути». Под влиянием воодушевляющей речи Ломоносова Петербургская Академия решила направить три экспедиции в Сибирь. В ответ на избрание Ломоносова академиком Шведской Академии наук в 1760 году 15 июля Ломоносов составил письмо «Рассуждение о происхождении ледяных гор в северных морях», в котором занимается географическими проблемами.

    Значение научной деятельности Ломоносова передовые учёные Европы признали уже при его жизни. Так, Леонард Эйлер писал о нём: «Все записки Ломоносова по части физики и химии не только хороши, но превосходны… Должен отдать справедливость господину Ломоносову, что он обладает счастливейшим гением для открытия феноменов физики и химии». А. С. Пушкин писал о нём: «Между Петром I и Екатериною II он один является самобытным сподвижником просвещения. Он создал первый университет; он, лучше сказать, сам был первым нашим университетом».

    Признание заслуг М. В. Ломоносова при жизни выражалось в том факте, что он был избран членом не только Петербургской Академии, но и двух зарубежных - Шведской (1760) и Болонской (1764). И сегодня в преддверии 300-летия со дня рождения его имя, идеи по-прежнему в анналах мировой науки.

    Литература

    Лебедев Е. Михаил Васильевич Ломоносов. Ростов-на-Дону: «Феникс», Москва: «Зевс». - 1997. - 638 с.

    Мусабеков Ю. С. Черняк А. Я. Выдающиеся химики мира. Библиографический указатель. Москва: «Книга». - 1971. - 360 с.

    Фигуровский Н. А. История химии. Москва: «Просвещение». - 1979.

    - 311 с.

    Волков В. А. Вонский Е. В. Кузнецова Г. И. Выдающиеся химики мира. Биографический справочник. Москва: «Высшая школа». - 1991. - 656 с.

    Семрад О. О. Лендєл В. Г. Кохан А. П. Історія хімії. Ужгород: „Патент”. - 2003. - 207 с.

    Mihail Lomonoszov válogatott írásai. Szerkesztette és a jegyzeteket összeállította Misley Pál. Gyoma (Magyarország): Kner Nyomda „Európa Könyvkiadó”. - 1982. - 434 old. (Избранные труды Михаила Ломоносова. Редактировал и записки составил Мишлеи Павел. Дьëма (Венгрия): Типография Кнера «Книжное издательство Европа». - 1982. - 434 с.)

     



  • На главную
    [© 2014 Писатели