Исторические личности - Ломоносов М. В.

Развивая материалистические представления об основных закономерностях, наблюдаемых в природе, Ломоносов исходил из принципов атомистики — материалистического учения о прерывистом, дискретном строении вещества. Это учение берет начало в работах античных философов. Идея атомизма была впервые высказана в трудах Левкиппа, Анаксагора, Демокрита, Эпикура, Лукреция Кара и других философов-материалистов древнего мира. Это была натурфилософская атомистика. Она возникла на умозрительной, чисто философской основе, подкрепленной лишь некоторыми наблюдениями живой природы.
В то время еще не было развитого эксперимента, необходимого при изучении явлений природы. Не было также накоплено и большого количества фактических данных для строго научного обоснования идей атомистики. Тем не менее создание атомистической теории явилось величайшим достижением античной науки, укрепившим ее материалистические основы. Краеугольным камнем этой теории было незыблемое утверждение о том, что всякое вещество слагается из мельчайших однородных, плотных, неделимых и вечных частиц материи, которые Левкипп, живший в V в. до н.э., назвал атомами. Атомисты древности считали существование мельчайших частиц материи объективной реальностью. Их учение было направлено против идеалистических и религиозных концепций познания природы.
Ученые XVII—XVIII вв. многое сделали, чтобы связать абстрактную теорию атомного строения вещества, разработанную мыслителями античного мира, с опытными данными нового естествознания, относящимися к свойствам видимых тел.
Естествознание XVII—XVIII вв. по существу было механистическим. Важнейшей наукой в то время считалась механика — учение о механическом движении материальных тел и происходящих при этом взаимодействиях между ними. Наряду с механикой большое развитие получили тогда связанные с ней старейшие области знания: математика и астрономия. Все явления природы рассматривались на основе законов механики. Это относилось и к видимым макротелам и к предполагаемым мельчайшим частицам материи — атомам, которые также наделялись прежде всего механическими свойствами.
Рассматривая материю как конгломерат мельчайших частиц, ученые по-разному объясняли характер их взаимодействия. Однако с помощью одних только законов механики оказалось невозможным убедительно подкрепить философскую идею атомного строения материи выводами опытного естествознания. Для этого нужно было использовать экспериментальные данные физики и особенно химии, которая в то время еще переживала период своего становления как науки. Тем не менее «механическое» естествознание и механистический материализм XVII — XVIII вв. представляли собой большой шаг вперед от средневековой схоластики и псевдонаучных воззрений и теорий к прогрессивной науке нового времени, оказывавшей все большее влияние на развитие техники и производительных сил.
Ломоносов хорошо знал атомистические воззрения античных философов. Ему были известны труды основоположников механического материализма. Он был знаком с идеалистической философией Лейбница и Вольфа, пытался найти рациональные на-1 чала в их учении. Наибольшее влияние на Ломоносова, по-видимому, оказали труды Р. Бойля, именно они навели русского ученого на идеи атомистики. «С тех пор, как я прочитал Бойля,— писал впоследствии Ломоносов,— овладело страстное желание исследовать мельчайшие частицы. О них я размышлял 18 лет». Плодом этих размышлений явилась законченная атомно-кинетическая концепция Ломоносова, способствовавшая развитию новых форм учения о дискретном строении вещества и непрерывном движении мельчайших частиц — атомов (сам Ломоносов называл эти частицы элементами).
В работах Бойля нашли яркое отражение новые воззрения в науке, пришедший на смену средневековой схоластике и пережиткам алхимического периода.
Бойль был первым из тех, кто начал широко применять экспериментальный метод в химии. При этом для доказательства свою логических построений он пользовался не только количествен| ным, но и качественным анализом. Бойль отчетливо представлял роль химии в практической деятельности людей. Однако в химии он видел не утилитарную область знаний, призванную решать частные задачи практики — приготовление лекарств, кислот, красителей и других веществ, а самостоятельную науку, имеющую свои закономерности, свои методы исследований. Экспериментальные работы Бойля, их теоретические обобщения, сделанные им открытия способствовали зарождению подлинно научной химии.
В отличие от Бойля Ломоносов во всех своих научных трудах противопоставлял «божественной силе» могущество человеческого разума и огромные познавательные возможности науки. Русскому ученому «удалось во многих вопросах открыть новые пути к глубоко материалистической, а иногда даже диалектической концепции явлений природы, положив в основание теорию строения материи, сильно опередившую свое время». Работы Ломоносова развили и дополнили труды Бойля, посвященные объяснению строения материи и свойствам ее мельчайших исходных частиц. В своих теоретических представлениях, утверждающих материалистическую картину мира, Ломоносов, как указывает историю науки Н. А. Фигуровский, «исходил из следующих главных концепций, которые принимал в качестве бесспорных: 1) атомно-молекулярной теории строения вещества; 2) кинетической теории| материи и 3) принципа сохранения вещества и движения» Остановимся более подробно на этих концепциях великого русского ученого.
Рассматривая проблему материального единства мира, М. В. Ломоносов на основе анализа наиболее общих свойств тел и явлений природы попытался дать определение самого понятия «материя». «В начале рассуждения о материи,—писал он,—надо поместить определение ее: материя есть протяженное, непроницаемое, делимое на нечувствительные части (сперва, однако, сказать, что тела состоят из материи и формы, и показать, что последняя зависит от первой)» 9. В другой работе Ломоносов дал более общее определение материи: «...материя есть то, из чего состоит тело и от чего зависит его сущность» 10 .
Ломоносов различал два вида материи. Один из них он называл «собственной материей», второй — «посторонней материей». «Материя собственная,—писал он,—есть та, из которой состоит тело, а посторонней называется та, которая наполняет промежутки тела, не заполненные собственной материей» ". Русский ученый считал, что абсолютно пустого пространства не существует; все пространство полностью занимают два указанных вида материи. Ими определяется бесконечное разнообразие тел природы и многочисленных процессов и явлений, происходящих в ней.
«Постороннюю материю», заполняющую промежутки тела, а также пространство между телами, Ломоносов называл эфиром. По его представлению, эфир являлся текучей и весьма подвижной материальной средой, в которой могли проходить электрические, световые и в известной мере тепловые процессы. Идея существования эфира как своеобразного вида материи была весьма плодотворной и для обоснования некоторых положений материалистической философии и для дальнейшего развития естествознания. Вплоть до начала XX в. она состояла на вооружении философского материализма и естествознания. Однако исследования в области оптики и электромагнитных явлений доказали несостоятельность этой гипотезы. Современная наука утверждает, что в пространстве наряду с материальными телами существуют различные физические поля, являющиеся особыми формами материи. В них и протекают тепловые, световые и электромагнитные явления. Такой материальной средой является, например, электромагнитное поле.
Разработанная Ломоносовым атомно-кинетическая концепция строения вещества характеризует единство физической картины мира, рассматривает мир как непрерывное движение материи, прежде всего ее мельчайших частиц. Атомистика Ломоносова явилась дальнейшим развитием учения о дискретном строении материи.
В «Элементах математической химии» (1741) и ряде последующих работ Ломоносов рассматривал вещество не просто как определенную комбинацию атомов, а как сочетание относительно крупных материальных частиц — корпускул, которые, в свою очередь, состоят из более мелких частиц — элементов. Таким образом, из неделимых элементов (атомов) образуются более сложные, делимые материальные частицы — корпускулы, называемые ныне молекулами.
М. В. Ломоносов дал четкое определение мельчайших частиц материи и их сочетаний, образующих все многообразие существующих в природе тел. «Элемент,—писал он,—есть часть тела, не состоящая из каких-либо других меньших и отличающихся от него тел... Корпускула есть собрание элементов, образующее одну малую массу... Корпускулы однородны, если состоят из одинакового числа одних и тех же элементов, соединенных одинаковым образом» 12. В последней фразе Ломоносов дал понятие простого тела. Далее в той же работе ученый привел признаки сложного тела. «Корпускулы разнородны,— указывал он,— когда элементы их различны и соединены различным образом или в различном числе; от этого зависит бесконечное разнообразие тел» 13.
В «Элементах математической химии» русский ученый дал определение понятию сложного, или, по принятому тогда выражению, смешанного, тела, называемого теперь химическим соединением. «Смешанное тело,—писал он,—есть то, которое состоит из двух или нескольких различных начал, соединенных между собой так, что каждая отдельная его корпускула имеет такое же •отношение к частям начал, из которых она состоит, как и все смешанное тело к целым отдельным началам»14. Таким образом, по Ломоносову, соотношение между «целыми отдельными началами» всего вещества должно быть таким же, как и соотношение между элементами внутри корпускулы, т. е. атомами внутри молекулы. Ломоносов многое сделал для дальнейшей разработки атомистической теории. Он связал в единое целое материю и движение, заложив этим основы атомно-кинетической концепции строения материи, позволившей с материалистических позиций объяснить многие процессы и явления, наблюдаемые в природе. Считая движение одним из коренных, неотъемлемых свойств материи, Ломоносов никогда не отождествлял материю и движение. В движении он видел важнейшую форму существования материи. Движение он считал источником всех изменений, происходящих в материи. Весь материальный мир — от огромных космических образований до мельчайших материальных частичек, из которых состоят тела, Ломоносов рассматривал в процессе непрерывного движения. Это в одинаковой мере относилось как к неодушевленным веществам природы, так и к живым организмам.
Русский ученый рассматривал животный и растительный мир природы, все живые и развивающиеся организмы как конгломерат, т. е. механическое соединение, состоящее из простых неорганических тел, которые, в свою очередь, представляли собой совокупность мельчайших частиц. Ломоносов утверждал, что «хотя органы животных и растений весьма тонки, однако они состоят из более мелких частиц, и именно из неорганических, т. е. из смешанных тел, потому что при химических операциях разрушается их органическое строение и из них получаются смешанные тела. Таким образом, все смешанные тела, которые производятся из животных или растительных тел природою, или искусством, так же составляют химическую материю. Отсюда явствует, как широко распространяются обязанности и сила химии во всех царствах тел».
Атомно-кинетическая концепция Ломоносова, основанная на материалистических принципах строения всех видов материи, прочно вошла во все области естественных наук, явилась основой материалистической философии. Одним из наиболее устойчивых законов природы ученый считал причинную связь между материальными объектами, выражаемую их многочисленными свойствами и особенностями.
Особенную роль причинных связей Ломоносов видел в живой природе, в мире органических веществ. Именно, здесь, утверждал Ученый, «частицы тел оказываются устроенными и связанными Друг с другом так, что причина одной части заключена в другой, с ней связанной. В неорганических телах частицы, кроме взаимного сцепления и расположения, не имеют причинной связи». Таким образом, принцип материального единства мира ученый распространял и на живые организмы.
Все изменения, происходящие в живом и мертвом веществе, Ломоносов связывал с процессами движения. Однако в эпоху механистического материализма, когда все процессы природы рассматривались в соответствии с законами механики, Ломоносов не смог отойти от общепринятых традиций. И для него процесс движения представлялся прежде всего как перемещение тел в пространстве. Он различал три формы движения. «Для каждого тела,— считал ученый,— можно представить себе и могут существовать лишь три движения, к которым сводятся все остальные виды движения: 1) поступательное, когда все тело непрерывно меняет свое положение; 2) вращательное, когда тело, оставаясь в том же положении, вращается вокруг постоянной или переменной оси; 3) колебательное, когда тело на ничтожном пространстве движется взад и вперед частыми чередованиями».
Ломоносов утверждал, что движение материи существует вечно. В своих работах он безоговорочно отвергал идеалистические измышления о «первотолчке», т. е. о действии потусторонних, божественных сил, в наличии которых был уверен великий предшественник Ломоносова И. Ньютон. В труде «О тяжести тел и об извечности первичного движения» Ломоносов различает первичное и производное движение. Первичным движением он считал такое движение, которое не порождается другим движением, существует вечно. Под производным движением ученый понимал то движение, которое зависит от другого движения, от действия различных сил. например силы тяжести в случае ускоренного движения падающего тела.
Отсюда можно заключить, что было нечто внешнее, что его двигало, и, следовательно, первичное движение не было первичным, что однако содержит противоречие. Поэтому необходимо принять противоположное утверждение и признать, что первичное движение никогда не может иметь начала, но должно длиться извечно».
У Ломоносова, как и у его предшественников, философов-материалистов XVII—XVIII вв., в основе учения о движении лежат законы механики. На основе этих законов Ломоносов стремился объяснить и протекающие в живом организме сложные физиологические и биологические процессы. Однако русский ученый пытался преодолеть узкие рамки современного ему механистического материализма. Он рассматривал явления нагревания и охлаждения как результат теплового движения частиц самой материи. В электрических и световых явлениях он также видел своеобразные формы движения частиц, из которых состоит окружающая среда — эфир. Ломоносов решительно отвергал мифическую невесомую жидкость — «теплород», равно как «электрическую жидкость» и «световое вещество». Явления теплопередачи, электричества и света, несмотря на их огромное качественное различие, Ломоносов объяснял разными видами движения материальных частиц.
Таким образом, в философских построениях доломоносовского периода движение рассматривалось в отрыве от материи. В атомно-кинетической концепции, разработанной основоположником русской науки, убедительно доказывается, что источник движения заключен в самой материи. Единая картина мира, разработанная Ломоносовым, основана на констатации непрерывной связи и единства материи и движения, на признании их вечного существования.
Выдающимся научным достижением Ломоносова является открытый им закон сохранения материи и движения. Первая формулировка этого всеобщего закона природы содержалась в письме Ломоносова к Л. Эйлеру, датированном 5 июля 1748 г.
«Все встречающиеся в природе изменения происходят так,— писал ученый,— что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю от бодрствования, и т. д. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения: тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому». В дальнейших своих исследованиях Ломоносов неоднократно ссылался на закон сохранения, экспериментально подтверждал его истинность. В многочисленных исследованиях и высказываниях, характеризующих существо процессов движения в их взаимосвязи с материей, Ломоносов значительно опережал выводы современного ему естествознания. В его работах были сделаны первые шаги в раскрытии диалектики природы, которую он пытался рассматривать не как застывшую, окостенелую систему, а в процессе непрерывного развития. «Тела,— писал он,— не могут ни действовать, ни противодействовать взаимно без движения... Природа тел состоит в действии и противодействии... а так как они не могут происходить без движения... то природа тел состоит в движении, и, следовательно, тела определяются движением»24. Однако Ломоносов, как уже говорилось, жил в век механистического материализма. Он понимал движение как простое механическое перемещение тел. В этих условиях не представлялось возможным полностью раскрыть подлинную физическую картину диалектического единства, глубокой неразрывной связи материи и движения. Ломоносову принадлежит не только формулировка всеобщего закона природы, но и осуществление экспериментального подтверждения этого универсального закона. Опытную проверку принципа сохранения вещества наиболее убедительно можно было произвести путем исследования химических процессов. Именно при химических превращениях вещество одного тела частично или полностью переходит в другое тело.
Повторяя опыты Р. Бойля, Ломоносов производил обжиг свинца в закрытых сосудах. Однако он не вскрывал реторту после прокаливания в ней металла. Он взвешивал ее вместе с содержимым до и после опыта. В результате было установлено, что вес сосуда с находящимся в нем металлом в процессе прокаливания не изменился. В отчетном рапорте президенту Петербургской академии наук о работах, осуществленных в 1756 г., Ломоносов писал: «Между разными химическими опытами, которых журнал на 13 листах, деланы опыты в заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металлов от чистого жару; оными опытами нашлось, что славного Роберта Боила мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере».
Одновременно с опытами по прокаливанию свинца в запаянных сосудах, содержащих воздух, Ломоносов предпринял серию экспериментов по кальцинации металлов в условиях частичного вакуума. В рукописях Ломоносова, относящихся также к 1756 г., сохранилась программа намеченных им физико-химических исследований. На одной из страниц под заголовком «Химические

М. В. Ломоносов в Химической лаборатории за проверкой опытов Р. Бойля. Линогравюра Н. Г. Наговицина, 1958 г. операции, которые нужно сделать в пустоте» намечено «плавить: 1. Олово. 2. Свинец. 3. Смесь из обоих. 4. Золото. 5. Серебро. 6. Медь. Свинец и олово нагревать до каления. Цинк, висмут, королек (по-видимому, королек сурьмы.—Лег.), кобальт»27. Эта обширная программа плавления и кальцинации металлов в сосудах, из которых откачивался воздух, начала осуществляться уже в 1756 г. К сожалению, лабораторный журнал Ломоносова и записи о результатах его опытов по прокаливанию металлов в условиях вакуума, по-видимому, пропали; во всяком случае, до сих пор они не обнаружены. Однако нетрудно представить себе, что и в этих опытах вес кальцинируемого свинца, олова и других металлов также увеличивался. Это объясняется тем, что поршневые воздушные насосы, применявшиеся Ломоносовым и его современниками, не могли обеспечить создания в закрытой реторте необходимого вакуума.
В обобщенной формулировке всеобщего закона природы Ломоносова заключена глубочайшая мысль о наличии внутренней закономерной связи между сохранением материи и сохранением движения. В своих работах великий русский ученый неизменно подчеркивал неуничтожимость и несотворимость как материи, так и движения.
Основоположник отечественной науки М. В. Ломоносов стоял у истоков всеобщего закона природы. Открытие этого закона явилось величайшим научным подвигом русского ученого. Оно в полной мере соответствовало творческому методу Ломоносова — сначала выдвигалась гипотеза, намечавшая основные направления научного поиска, затем следовали опытная проверка и экспериментальное подтверждение выдвинутой гипотезы и, наконец, гипотеза превращалась в теорию — точно сформулированный закон природы.
Заслуга Ломоносова состоит также в том, что давнишнюю философскую идею о вечности и неуничтожимости материи он подкрепил данными физико-химических экспериментов. Благодаря этому отвлеченные философские построения приняли конкретную форму естественнонаучного закона.
Ломоносов выступает как ученый, заложивший своими идеями фундамент общей картины естествознания XIX в., сделавший такие открытия и высказавший такие мысли и гипотезы, которые получили подтверждение и конкретизацию в позднейших физических и химических открытиях, каждое из которых, взятое в отдельности, уже составляло целую эпоху в науке».