«Рассказы о русском первенстве» — читайте интересные статьи из этой книги, с продолжениями! Вы узнаете о реальном вкладе русских ученых и изобретателей в развитие мировой  науки и техники.  Русские физики создали множество замечательных теорий, правильность которых была подтверждена впоследствии новыми методами наблюдения и эксперимента.

В благородном стремлении открыть истину передовые русские ученые, намного опережая свое время, не раз восставали против принятых в их время теорий, смело прокладывали дорогу новому. Гигантским броском в будущее было все творчество Михаила Васильевича Ломоносова — этого необыкновенною в своей мощи и разносторонности гения, который, по словам Пушкина, «соединяя необыкновенную силу воли с необыкновенной силой понятия,.. обнял все отрасли просвещения… все испытал и все проник». Опережая свое время на целые столетия, творил Ломоносов. В письме к Эйлеру от 5 июля 1747 года Ломоносов писал: «Все перемены в Натуре случающиеся такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте; сколько часов положит кто на бдение, столько же сну отнимет. Сей всеобщей естественной закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает».

В этих строках изложены величайшие законы природы — закон сохранения вещества и закон сохранения энергии.

Западная наука пытается по частям расхитить приоритет Ломоносова. Закон сохранения вещества, говорит она, открыл Лавуазье. Но Лавуазье был четырехлетним ребенком в год, когда рукой Ломоносова был начертан этот закон. Кроме того, сейчас документально установлено, что не может идти речь и о независимом открытии Лавуазье. Лавуазье был знаком с трудами Ломоносова.

Закон сохранения энергии, как считали на Западе, открыл Мейер. Но Мейер жил в XIX веке и знал о воззрениях Ломоносова через популярную книжку Эйлера «Письма к немецкой принцессе».

Величие идей Ломоносова, изложенных им в письме к Эйлеру, не исчерпывается открытием законов сохранения вещества и энергии.

Академик С. И Вавилов пишет. «Ломоносов на века вперед как бы взял в общие скобки все виды сохранения свойств материи. Глубочайшее содержание великого начала природы, усмотренного Ломоносовым, раскрывалось постепенно и продолжает раскрываться в прогрессивном историческом процессе развития науки о природе». Начало сохранения раскрывается и в установленном современной физикой законе эквивалентности массы и энергии. В современной физике вырисовывается и еще один закон сохранения — закон сохранения электрического заряда. Алгебраическая сумма зарядов остается неизменной при любых превращениях вещества. При встрече, например, отрицательно заряженного электрона и позитрона — носителя положительного заряда— эти частицы превращаются в фотон — частицу незаряженную. И до этой реакции и после нее алгебраическая сумма зарядов равна нулю.

«Этапы раскрытия широчайшего начала, замеченного Ломоносовым, несомненно, еще не исчерпаны, — пишет С.И. Вавилов, — и дальнейшая история науки встретится с новыми частными законами сохранения и с новым, еще более широким синтезом и объединением».

Далеко вперед ушел Ломоносов и как творец атомической теории, как основоположник теории теплоты, газов и электричества.

Ко времени Ломоносова в физике был подробно разработан только один ее раздел — механика, наука о простых, механических движениях.

В оптике же, в учениях о теплоте, электричестве, газах и жидкости господствовали иногда самые фантастические идеи. Ученые говорили о световой и электрической жидкости, о теплороде, носителе тeплоты, и даже о некоей «упругой жидкости», являвшейся якобы причиной расширения газов.

Ломоносов не мог удовлетвориться только накоплением фактов, новых явлений и описанием их.

Соединяя в себе замечательного экспериментатора с великим теоретиком, Ломоносов стремился проникнуть в самую суть разнообразных явлений природы, отыскать общий ключ к их объяснению.

Ломоносов утверждает, что явления, происходящие в веществе, можно будет объяснить только тогда, когда будут решены вопросы: что такое вещество, как оно построено, из чего состоит.

На основной вопрос естествознания он отвечает созданием своей атомической теории.

В руках у Ломоносова атомическая теория становится могучим орудием познания мира, ключом к объяснению и химических и физических явлений

Необычайно разностороннее творчество Ломоносова являет собой в то же время пример необыкновенной цельности.

Все, чем занимается гениальный ученый, будь то геология, химия, физика или метеорология, — все он пронизывает единой идеей, стремясь объяснить все явления с точки зрения атомической теории.

«В наше время причина теплоты, — писал он, — приписывается особой материи, называемой большинством теплотворной, другими — эфирной, а некоторыми — элементарным огнем… Это мнение в умах многих пустило такие могучие побеги и настолько укоренилось, что можно прочитать в физических сочинениях о внедрении в поры тел названной выше теплотворной материи, как бы притягиваемой каким-то любовным напитком; и, наоборот, — о бурном выходе ее из пор, как бы объятой ужасом», — смеется он над сторонниками гипотезы теплорода». И продолжает: «Мы охотно согласились бы с ними, если было бы так же легко, как предположить, и показать, чем именно теплотворная материя вдруг загоняется в нагреваемые тела.

Спрашиваю: каким образом, в самую холодную зиму, когда всюду лютый мороз… порох, зажженный малейшей внезапно проскочившей искрой, вспыхивает вдруг огромным пламенем. Откуда и в силу какой удивительной способности материя эта собирается в один момент времени? Действительно ли она слетается весьма стремительно, по какой бы это ни происходило причине, из самых отдаленных мест и, зажигая, расширяет порох? Но ведь в этом случае необходимо, или чтобы другие тела, окружающие порох, раньше его нагрелись от прилетевшего огня и расширились; или чтобы этот летучий огонь ничего кроме пороха, не мог зажигать и расширять и должен был бы позабыть свою природу. Вполне очевидно, что это противоречит, прежде всего, опыту, а затем здравому смыслу».

А что же такое тепло? Пользуясь своей атомической теорией, Ломоносов дает замечательно ясный, простой, как показало будущее, верный ответ.

В 1744 году в своей диссертации «Размышление о причине теплоты и холода» он пишет: «Теплота состоит во внутреннем движении собственно материи… Внутреннее движение, в смысле количества, может увеличиваться и уменьшаться, почему разные степени тепла определяются скоростью движения… Для произведения любого градуса теплоты достаточна различная скорость движения материи».

Ломоносов говорит, что теплота состоит во вращательном движении частиц, составляющих тело, — ведь только предположив такой характер движения частиц, можно объяснить тот факт, что форма тела и его внешний вид при нагревании не меняются.

Распространение теплоты по Ломоносову было прямым следствием того, что частицы при соприкосновении передают друг другу свое вращение.

Далеко проникает смелый взор Ломоносова- ученый предугадывает существование предельно низкой температуры — абсолютного нуля, по современной терминологии. Такая температура, говорит он, соответствует состоянию покоя частиц, составляющих вещество.

Механическая теория тепла дает ему возможность гениально просто определить и причины плавления твердых тел и испарения жидкостей; он объясняет эти явления ослаблением сцепления частиц веществ под действием нагрева.

Ломоносов распространяет открытый им закон сохранения энергии и на тепловые явления, за 60 лет до Роберта Мейера показывает, что и здесь запас энергии остается неизменным.

Так, неся смерть теории теплорода, рождалась одна из величайших теорий физики — механическая теория тепла.

Ломоносов не был понят современниками. Еще долгое время физики продолжали говорить о теплороде. Даже в 20-х годах XIX столетия пользовались этим понятием. Теплород фигурировал в трудах такого крупного ученого, как Сади Карно. Только в середине XIX века механическая теория теплоты находит повсеместное признание, становится основой всей термодинамики и энергетики.

С созданием этой теории на Западе связывают три имени — Клаузиуса, Мейера, Гельмгольца.

Но история неопровержимо свидетельствует: создателем механической теории теплоты был Ломоносов.

Дерзновенная мысль Ломоносова не останавливается в своем полете. Он применяет атомистику как надежное орудие и для истолкования явлений, происходящих в газах.

В 1748 году в работе «Попытка теории упругой силы воздуха» ученый писал: «мы будем основываться на движении — и увидим, что при помощи этого важного свойства нам удастся более правильно объяснить то, что до сих пор составляло лишь предмет пожеланий».

Стремление газа расшириться и давление, оказываемое им на стенки сосуда, есть непременное следствие постоянного движения молекул газа, считает Ломоносов.

Постоянно сталкиваясь между собой и отскакивая друг от друга, частицы стремятся разлететься во все стороны…

Удары частиц о стенки сосуда и есть причина давления, производимого газом.

Гениально связывает ученый теорию газов со своей теорией теплоты: большему нагреву газа соответствует и большая скорость его частиц, а значит, и большая сила их ударов. Потому-то давление газов при нагревании возрастает.

Рассматривая газ как бесчисленный рой хаотически движущихся частиц, Ломоносов подвергает теоретическому анализу опытный закон Бойля-Мариотта, говорящий об обратной пропорциональности между давлением газа и его объемом.

Замечателен способ, которым пользовался Ломоносов. Здесь неприемлемы обычные методы механики. Невозможно рассчитывать действие каждой отдельной частицы, да это и не нужно.

На помощь физике нужно призвать статистику. Рассчитывая суммарное действие молекул, физик должен иметь в виду, что в каждый момент число молекул, летящих в каком-либо направлении, должно быть, в силу хаотичности их движения, равно числу молекул, движущихся в любом другом направлении. Поэтому равные участки стенок сосуда получат за единицу времени одно и то же число ударов. Так Ломоносов положил основу совершенно новому методу расчета физических явлений — статистическому.

На применении этого метода выросла ныне целая дисциплина — статистическая физика.

Ломоносов гениально предугадывает, что при больших давлениях должны наблюдаться отступления от закона Бойля-Мариотта. Когда газ сильно сжат, промежутки между частицами делаются чрезвычайно малыми и сблизить их еще больше очень трудно. Поэтому при больших давлениях обратная пропорциональность между объемом: газа и давлением будет нарушаться. И в этом Ломоносов был прав. В 1872 году, через 107 лет после его смерти, эти отступления от закона Бойля-Мариотта были действительно обнаружены голландцем Ван-дер-Ваальсом.

Ломоносов преобразил и учение об электричестве.

В своей «Теории электричества, разработанной математическим путем», ученый пишет, что электрические явления и свет суть волновые колебательные процессы.

Подробнее о работах Ломоносова в этой области мы будем говорить в главе «Родина электротехники», так же как и о деятельности многих других русских физиков, посвященной теории и практике электричества.

Источник: Болховитинов В. и др. Рассказы о русском первенстве. Москва: Изд-во ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия», 1950. 424 с. С. 20-25.