Пытливый юноша усвоил у Вольфа не только принцип «вольного философствования», но и целый ряд методологических и общенаучных идей. В их числе возможность аксиоматического построения физики по образцу геометрии Евклида. Ломоносов считал своего учителя автором «математического метода» в естествознании, хотя приоритет в аксиоматизации физики (не реализованной до сих пор) принадлежал крупному французскому ученому XVII в. Рене Декарту. В 1756 г. в рабочих заметках по теории света и электричества Михаил Васильевич не без гордости вспоминал: «Сам создатель метода (Вольф. — Э.Т.) не раз одобрял мою твердость в нем. И старец удивлялся мне, тогда еще юноше». Не меньшее впечатление на марбургского студента производила систематичность профессора, широкая картина мира, представавшая в его «натуральной философии».

Последний термин требует комментария. В наше время в литературе употребляется его сокращенный вариант «натурфилософия», подразумевающий «философию природы, особенностью которой является преимущественно умозрительное истолкование природы, рассматриваемой в ее целостности». В XVII-XVIII вв. происходит выделение ряда отраслей естествознания (прежде всего механики и астрономии, а затем физики и химии) из натурфилософии, но последняя все же мыслится в тесном единстве с ними. Естествоиспытатели пытались избавиться от «умозрительности», однако «целостность» оставалась привлекательной, во всяком случае для тех, про кого сейчас сказали бы, что он «философски настроен». Среди них оказался и Ломоносов. Вдохновителем в данном случае был не Вольф, а замечательный английский физик и химик Роберт Бойль (1627—1691), один из тех, кто возродил древнюю традицию атомизма. Его книги, с которыми русский студент познакомился в период обучения в Германии, произвели на него еще более грандиозное впечатление, чем лекции Вольфа. В тех же заметках 1756 г. читаем: «С тех пор, как я прочитал Бойля, овладело страстное желание исследовать мельчайшие частицы. О них я размышлял 18 лет». Амбициозный юноша не просто устремился вслед за «славным Робертом Бойлем», но поставил себе, скорее всего неосознанно, цель превзойти его.

Между тем, встав на путь создания «корпускулярной философии», т.е. объяснения явлений (говоря современным языком) физики конденсированного состояния на основе механики микрочастиц (по Ломоносову, «нечувствительных» частиц), избежать «умозрений» оказалось невозможно. Корпускулы (атомы, или «физические монады») были «ненаблюдаемы» и относительно них необходимо было выдвигать гипотезы. На первой же странице второй студенческой диссертации Ломоносова обнаруживаем: «Корпускулы совершенно недоступны для зрения, поэтому свойства их и способ взаимного расположения должно исследовать при помощи рассуждения».

Через несколько лет, в черновых записях уже не студента, а адъюнкта физики та же мысль выражена намного эмоциональнее: «Сколь трудно полагать основания! Ведь [при этом] мы должны как бы одним взглядом охватывать совокупность всех вещей, чтобы нигде не встретилось противопоказаний. Сравнить с делением и извлечением корней кубических и более высоких степеней». Отметив сложные отношения адъюнкта с математикой, продолжим цитату: «Я, однако, отваживаюсь здесь на это, опираясь на положение или изречение, что природа крепко держится своих законов и всюду одинакова». Этот методологический принцип, судя по ссылке в незаконченной работе «Опыт теории о нечувствительных частицах тел и вообще о причинах частных качеств», Ломоносов извлек из «Математических начал натуральной философии» Исаака Ньютона. На этом принципе основана теория тяготения великого английского ученого, одинаково применимая и к падению камней вблизи поверхности Земли, и к движению небесных тел.

Первой опубликованной работой Ломоносова по физике стал перевод книги его марбургского учителя. «Волфианская экспериментальная физика» (1746 г.) стала первым учебником по этой дисциплине на русском языке. С этим трудом связано и первое упоминание ученого в зарубежной научной литературе, относящееся к 1746 г. Основное значение его перевода заключалось в том, что он создал русскую научную терминологию в области физики, заложил основы русского научного языка.

Диссертация «Размышления о причине теплоты и холода» — одно из основных сочинений Ломоносова в области физики. В январе 1745 г. он прочитал ее на заседании Конференции Академии наук, после чего состоялось обсуждение. Аргументация, с помощью которой ответственность за теплоту автор возлагал на вращательное движение «нечувствительных» частиц (а поступательное и колебательное движения были от этой ответственности освобождены), показалась критикам не вполне убедительной.

Приведем краткое изложение «Размышлений». Вначале на простых примерах автор демонстрирует, что «необходимо, чтобы достаточное основание теплоты заключалось в движении какой-то материи». Далее устанавливается, что «сие движение есть внутреннее, то есть в теплых и горячих телах движутся нечувствительные частицы, из которых состоят сами тела». Отвергнув поступательное и колебательное движения корпускул как причину теплоты, он с помощью метода исключения приходит к выводу: «теплота состоит во внутреннем вращательном движении <...> связанной материи». В качестве первого следствия этого утверждения Ломоносов приходит к заключению о том, что частицы материи представляют собой твердые шары: «Для нашего теплотворного движения самой подходящей является шарообразная форма корпускул материи, так как такие частицы могут взаимно касаться только в одной точке и не производят по отношению друг к другу почти никакого трения». В доказательство «авторовой теории предложены и истолкованы 14 свойств и перемен, которые теплота показывает». Среди них нагрев твердого тела трением и невозможность нагрева трением жидкости, уменьшение твердости при нагревании, плавление и испарение.

Ученый затрагивает и вопрос о тепловом расширении тел, но откладывает его рассмотрение, поскольку считает, что для его полного объяснения требуется связать явление теплоты с явлением упругости воздуха, «включенного в поры тела». Тут же содержится, на наш взгляд, самый яркий результат кинетической теории тепла Ломоносова: предсказание существования абсолютного холода: «Далее нельзя назвать такую большую скорость движения, чтобы мысленно нельзя было назвать другую, еще большую. Это по справедливости относится, конечно, и к теплотворному движению; поэтому невозможна высшая и последняя степень теплоты как движения. Наоборот, то же самое движение может настолько уменьшиться, что тело достигает, наконец, состояния совершенного покоя и никакое дальнейшее уменьшение движения невозможно». Автор поясняет: «высшей степени холода на нашем земноводном шаре не существует». Ученый опровергает современные ему взгляды на природу теплоты, связанные с гипотезой о теплотворной материи.

Если «взять за скобки» приписывание причины теплоты именно вращательному движению частиц материи, «ошибки», характерной для переходного этапа физики от натурфилософии к науке, то нельзя не отметить, что в этой работе автором выдвинута одна из первых в истории науки молекулярно-кинетическая теория тепловых процессов. Сам ученый высоко оценивал «Размышления». Составляя в 1764 г. «Обзор важнейших открытий, которыми постарался обогатить естественные науки Михайло Ломоносов», он поместил на первое место объяснение причин теплоты и холода.

Два с половиной года диссертация пролежала без движения. Летом 1747 г. в числе других работ петербургских ученых, ожидавших очереди, чтобы быть напечатанными, оказались две работы Ломоносова: «Размышления о тепле и холоде» и «Диссертация о действиях химических растворителей вообще». В июле того же года руководство Академии наук подписало приказ, в одном из пунктов которого говорилось: «Пиесы профессоров Ломоносова и Рихмана списавши послать к почетным Академии членам Эйлеру, Бернулию и к другим, какое об оных мнение дадут и можно ли оные печатать, ибо о сем деле из здешних профессоров ни один рассудить довольно не в состоянии». И, конечно, обрадовал Михаила Васильевича не просто благожелательный, но даже хвалебный отзыв лидера тогдашней европейской науки Леонарда Эйлера.

Еще в середине XX в. считалось, что естественнонаучные труды Ломоносова были неизвестны за пределами России. Положение изменилось в 1950-1970-е годы, когда появились работы советских и немецких историков науки по оценке его творчества за рубежом. В частности, было показано: вышедший в 1750 г. первый том журнала Петербургской АН «Новые комментарии» с четырьмя работами Ломоносова был сразу же отреферирован лейпцигским журналом «Neue Zeitungen von gelehrten Sachen». В 1751 г. журнал «Hamburgisches Magazin» прорецензировал опубликованные в указанном томе статьи.

 

 

Яркое противопоставление «философского рассмотрения прекрасной природы» «безоглядному стремлению к наживе» и четкое установление порядка действий: сначала «полное знание дела», а уж потом «умножение удобств жизни» свидетельствуют против появившихся в последние годы утверждений, что Михаил Васильевич «основным приоритетом науки считал не поиск Истины, а ее практическую пользу». С другой стороны, процитированные фразы ставят под сомнение распространенные в середине XX в. и сохранившиеся до нашего времени взгляды на «физическую химию» Ломоносова как на «самостоятельную научную дисциплину». Представляется очевидным, что он задумывал ее как научную базу всей химии.

Проект Ломоносова был явно редукционистским (*Редукционизм — методологический принцип, согласно которому сложные явления могут быть полностью объяснены на основе законов, свойственных более простым (например, биологических явлений — с помощью физических и химических законов) (прим. ред.)): профессор химии Императорской Академии наук хотел свести процессы «смещения тел» к процессам физическим, а последние — к механическим. Еще отчетливее, чем во «Введении...», третья, теоретическая часть которого осталась ненаписанной, эта тенденция выражена в ранней работе «Элементы математической химии» (1741 г.). Термин «математическая» употреблен здесь автором в смысле «доказательная», что было для него синонимом научности.

С каким научным багажом начал Ломоносов свою работу в области химии? Эти знания он получил не только из лекций марбургских профессоров Христиана Вольфа и Юстина Дуйзинга, но и в результате тщательного изучения современной ему физико-химической литературы, причем знания его в этой области науки охватывали все известное тогда содержание. Химия в то время еще оставалась искусством, когда методом проб и ошибок пытались опытным путем произвести анализ и синтез исследуемых веществ. Она использовала из накопленного алхимией и иатрохимией ("Иатрохимия (ятрохимия) — направление в медицине XVI-XVIII вв., представители которого рассматривали процессы, происходящие в организме, как химические явления (прим. ред.)) нужный ей эмпирический материал, а также номенклатуру и знаки химических веществ. В их названиях царила путаница, это отмечал и сам Михаил Васильевич. (Напомним, начало современной классификации химических веществ было положено лишь в 1787 г., когда группой ученых Парижской академии наук, возглавляемой ее президентом Антуаном Лавуазье, была предложена первая рациональная химическая номенклатура, во многом сохранившаяся до нашего времени. В ее основу положен элемент, позднее названный кислородом.)

Тогда также не знали окислов и оснований, путали спирты с кислотами, которые на Руси часто называли водками. Не знали других газов кроме воздуха, не знали состава воды и плохо разбирались в солях. Длительное время кислоты, щелочи и соли (в нынешнем смысле) составляли одну обширную группу, носившую название «солей». Все особенности современной ему химии были присущи и произведениям Ломоносова в этой области.

Важно отметить, что в ходу у химиков того времени продолжали существовать так называемые «первоначальные материи» (соляная, серная и ртутная) и «стихии» Аристотеля (вода, воздух, земля, огонь). Ломоносов тоже их знал и при случае использовал в своих трудах еще и потому, что воду, землю и воздух тогда не могли разлагать на составные части и считали их элементами.

Первым этапом к переходу химии от искусства к науке, как известно, стала созданная немецким химиком Георгом Шталем в 1697—1703 гг. теория флогистона. Согласно ее автору, это очень тонкая материя, находящаяся во всех телах, в воздухе, именно в ней заключено начало горючести. Особенно много флогистона содержится в древесном угле, маслах и жирах. Негорючие тела, особенно окалины металлов, или не имеют флогистона, или потеряли его при химических процессах. В общем, Шталь смотрел на флогистон, как на невесомое начало невещественного характера, обусловливающее даже окраску и металлический блеск тела. Ломоносов изучал книги Шталя и воспринял его взгляды, которые теоретически объясняли целый ряд химических явлений. Он широко использовал эту теорию в двух своих химических сочинениях «О металлическом блеске» и «О рождении и природе селитры».

Основной оригинальной работой, выполненной Ломоносовым в русле «физической химии», была диссертация «О действии химических растворителей вообще», написанная в 1743 г., переработанная в 1749 г. и напечатанная в 1750 г. Сам автор оценивал ее как «первый пример и образец для основания истинной физической химии, потому что в ней явления объясняются по твердым законам механики, а не на жалком основании притяжения». На основании идей, близких к тем, что содержались в трудах о причине теплоты и холода и об упругости воздуха, ученый объяснял разницу между явлениями растворения металлов в кислотах и солей в воде: в первом случае растворитель нагревается, во втором охлаждается.

Работы Ломоносова по химии переводили на немецкий язык и обсуждали до конца XVIII в. О международном признании его трудов свидетельствует и избрание его в 1760 г. почетным членом Шведской королевской академии наук (в том же году он направил в Стокгольм «Рассуждение о происхождении ледяных гор в Северных морях»), а в 1764 г. почетным членом Академии наук Болонского института.

Рассматривая физические и химические работы Ломоносова, нельзя обойти вопрос о законах сохранения, которым присвоено его имя. Выдающийся ученый-физик и организатор науки, президент АН СССР Сергей Вавилов в статье «Закон Ломоносова» (газета «Правда» от 5 января 1949 г.) писал: «Значение и особенность начала, провозглашенного Ломоносовым, состояли не только в том, что этим началом утверждались законы сохранения и неуничтожимости материи, движения и силы в отдельности. Некоторые из этих истин издавна, еще в древности, угадывались передовыми умами». В той же статье указывается, что идея законов сохранения быта высказана древними философами Индии, воспринята в Древней Греции и через Аристотеля усвоена христианскими богословами. В науку Нового времени она пришла вместе с принципом баланса, возникшим в бухгалтерской практике XV в. Французский философ XVI в. Мишель Монтень считал эту идею общепринятой («как полагают естествоиспытатели, зарождение, питание и рост каждой вещи есть в это же время разрушение и гибель другой») и в качестве ссылки приводил цитату из римского поэта, философа I в. до н.э. Лукреция Кара. Как общепринятый воспринимал закон сохранения материи и движения и Михаил Васильевич, когда формулировал его в известном письме Эйлеру 1748 г. и в работе 1760 г. «Рассуждение о твердости и жидкости тел». Вавилов в упомянутой статье указывал в качестве основной заслуги нашего соотечественника придание этому закону сохранения всеобщего характера, рассматривая его или «начало» Ломоносова как философский, или методологический принцип.

Более популярно наименование закона сохранения массы при химических реакциях как «закон Ломоносова-Лавуазье». Оно основано на следующей записи в отчете за 1756 г.: «Деланы опыты в заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металла от чистого жару; оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере». Для наших современников интерпретация этого опыта в духе «закона Ломоносова-Лавуазье» очевидна, но сам экспериментатор такой интерпретации не дал, да и не мог дать. Тогда еще не было известно, что окисление металлов при обжиге является химической реакцией. Приходится согласиться с автором статьи из Краткого энциклопедического словаря (СПб.: Наука, 1999): «Ломоносов не открывал закона сохранения веса веществ при химических реакциях, а приведенная запись из отчета свидетельствует ни о чем большем, чем об экспериментаторских способностях Ломоносова».

Освобождение ученого от груза приписанных ему «универсальных законов» вызывает иногда... «обиду» на него. Его обвиняют в «разбросанности», «жажде объять своей неуемной энергией все». Один из таких авторов пишет: «Вне сомнения, у Ломоносова хватило бы дарований, займись он только физикой или химией, навсегда связать свое имя с конкретным научным открытием в одной из этих наук».
Запоздалые советы великому естествоиспытателю основаны на простой забывчивости: кроме «отстававших» в XVIII в. физики и химии, Ломоносов был не чужд и «передовой» астрономии, проявил себя в ней «усердным» наблюдателем и «вписал свое имя в историю науки».

 

Перевод большого астрономического текста с немецкого языка был осуществлен Ломоносовым в 1744 г. В первых числах января того года над Петербургом появилась необычной яркости комета. Работавшие в стенах Петербургской АН астрономы провели наблюдение за ней буквально с первого дня. Лучше других с этой задачей справился профессор Готфрид Гейнснус. Его описание в переводе Ломоносова вышло отдельным изданием. В нем Михаил Васильевич либо разъяснял специальные термины (discus — «видимая плоскость», hypothesis — «произвольное мнение»), либо комбинировал «разъяснительный» перевод с транслитерацией иноязычного термина (perihelium — «ближайшее расстояние от Солнца», «перигелий»), создавая русскую астрономическую терминологию так же, как за год до этого физическую.
Прохождение Венеры по солнечному диску (т.е. между Землей и Солнцем) предсказал еще немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-1630). Последователи его идей предвычислили очередное такое событие. Оно выпадало на 26 мая 1761 г. Была разработана большая международная программа наблюдений и вычислений солнечного параллакса (видимого изменения положения Солнца в связи с перемещением глаза наблюдателя при вращении Земли). Ожидаемые результаты предполагалось использовать для точного определения «астрономической единицы» -расстояния Земли от Солнца по методу английского астронома Эдмунда Галлея. Число астрономов-наблюдателей в 40 пунктах Европы, Азии, Америки составило 112 человек. Ломоносов энергично способствовал активному участию в этом деле России. По его предложению были направлены экспедиции в Тобольск, Иркутск и Селенгинск. Два астронома вели наблюдения в Петербурге.

Михаил Васильевич повествует о себе в третьем лице: «Кроме сих астрономических наблюдений господин коллежский советник и профессор Ломоносов любопытствовал у себя больше для физических примечаний, употребив зрительную трубу о двух стеклах длиною в 41/2 фута. К ней присовокуплено было весьма не густо копченое стекло, ибо он намерился только примечать начало и конец явления и на то употребить всю силу глаза, а в прочее время прохождения дать ему отдохновение». Он подробно описывает «тонкое, как волос, сияние, которое увидел при вхождении «заднего края» Венеры на солнечный диск и появление «пупыря» (яркого ободка) на краю ее диска при схождении с диска светила. Наконец, он четко и правильно интерпретирует свое наблюдение: «По сим примечаниям господин советник Ломоносов рассуждает, что планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою, таковою (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного».

Работа Ломоносова с сообщением об этом открытии была представлена в канцелярию Академии наук 4 июля 1761 г., а 17 июля была напечатана тиражом 200 экземпляров.

О наличии атмосферы на Венере писали и некоторые другие ученые. На это указывает сам Михаил Васильевич, который в рукописи, озаглавленной «Роспись сочинениям и другим трудам советника Ломоносова», опубликованной впервые в 1948 г., отметил: «Наблюдения физические, при прохождении Венеры по Солнцу учиненные, где примечена великая атмосфера около Венеры, что и другие обсерваторы в Европе согласно приметили». Комментаторы IV тома Полного собрания сочинений М.В. Ломоносова (М.: Издательство АН СССР, 1955 г.) детально обсуждают вопрос о приоритете Ломоносова, рассматривая «наиболее существенные из опубликованных наблюдений».

 

Астроном и математик Степан Румовский (почетный член Петербургской АН с 1767 г.) сообщал о «светлом кольце» вокруг диска Венеры, но не интерпретировал это явление. Шведский естествоиспытатель Тоберн Бергман, проводивший наблюдения в Упсале, 19 ноября 1761 г. доложил Лондонскому Королевскому обществу: «...думаем, что мы наблюдали Венеру, окруженную атмосферой». Доклад этот опубликован в 1762 г., следовательно, автор его уступает Ломоносову по времени публикации. Французский ученый Шапп дОтерош проводил наблюдения в Тобольске, на пути оттуда остановился в Петербурге, где 8 января 1762 г. сделал доклад на заседании Академии наук, в котором сообщил, что он «заметил часть диска Венеры, который еще не вступил, и небольшую атмосферу в виде кольца вокруг этого диска». Комментаторы считают, что французский астроном, «прибыв в Петербург, не мог не ознакомиться с результатами наблюдений Ломоносова, так что его объяснения ободка явлением нельзя считать оригинальным; на последнее, впрочем, он и не претендует». С учетом тогдашних средств сообщения, мог бы и претендовать, авторства Ломоносова это не нарушило бы. О Шаппе дОтероше историки могут написать: «одновременно и независимо в Тобольске...». Но немецкий наблюдатель Шретер и английский астроном Гершель, обнаружившие удлинение рогов серпа Венеры в 1790-х годах, имеют право только на «независимо», но не «одновременно».

Публикуя «Явления Венеры на Солнце...», Михаил Васильевич снабдил его «Прибавлением», предназначенным для защиты системы Коперника и других астрономических открытий от религиозных фундаменталистов, воспринимающих Шестоднев и остановку Солнца Иисусом Навином буквально. Согласно Ломоносову, геоцентрическая догма присуща католической церкви: «Богословы западныя церкви принимают слова Иисуса Навина, глава 10 стих 12, в точном грамматическом разуме и потому хотят доказать, что Земля стоит».

«Но сей спор имеет начало свое от идолопоклоннических, а не от христианских учителей», — продолжает Ломоносов и бросает на чашу весов остроумную басню с известной моралью: «Кто видел простака из поваров такого/Который бы вертел очаг кругом жаркого?». Со ссылкой на православных отцов церкви Василия Великого и Иоанна Дамаскина ученый отстаивает необходимость метафорического истолкования библейских текстов. В наше время, когда открытые экзопланеты исчисляются уже сотнями, а некоторые из них находятся в зоне, допускающей жизнь, все эти вопросы становятся снова актуальными (главным образом для богословов, а не для астрономов). Нельзя не порекомендовать заинтересованным лицам чтение трудов гениального предка.

И в заключение: неоспорим факт, что русскими учеными за три века, прошедшие со дня рождения «великого помора», получено огромное количество результатов, обогативших мировую науку, ибо наша отечественная наука — неотъемлемая ее часть. А открывается этот список результатами самого Ломоносова (корпускулярная теория теплоты, предсказание «абсолютного холода», открытие атмосферы Венеры). Он стремился к универсальному знанию. По его инициативе в 1755 г. был основан Московский университет. «Он сам был нашим первым университетом».