М.В. Ломоносовта його вклад в розвиток хімічної науки, фізики та техніки
МихайлоВасильович Ломоносов народився в селі Мишанинському Куроостровської волостіХолмогорського повіту Архангельської губернії 8 листопада 1711 року. Йогобатько Василь Дорофійович походив з селян, що займалися в основному рибнимпромислом, мати — Олена Іванівна Сивкова — була дочкою дячка сусідньої волості.
З ранніх років Михайло допомагав отцеві в його важкій і небезпечнійсправі. Рано навчившись читати, допитливий і вдумливий хлопчик дуже швидкоперечитав всі книги, які тільки він міг дістати в селі. У 14 років він дійшовдо меж книжкової премудрості, до російської фізико-математичної енциклопедіїтого часу — «Арифметики» Магніцького і слов'янської граматикиСмотрітського.
На батьківщині Ломиносов далі вчитися не міг. Як селянському синові йомувідмовили в прийомі в Холмогорську славяно-латинскую школу.
У зимову холоднечу 1730 року Михайло Васильович майже без грошей, пішкивідправився до Москви. Щоб поступити в Заїконоспаську слов'яно-греко-латинськуакадемію, він видав себе за сина холмогорського дворянина.
Успіхи Ломоносова в навчанні були вражаючі. І в 1735 році, по запитупрезидента Петербурзької Академії наук барона Корфа, Михайло Васильович разом зіншими дванадцятьма учнями «в науках гідними» був направлений доПетербургу як студент університету, організованого при Академії наук
У університеті Ломоносов прагнув якомога більше накопичити вражень, «випробувати»закони науки в їх безпосередньому прояві, довідатися до першопричин явищ. Частозасиджувався допізна в академічних майстернях, лабораторіях, бібліотеці.
Ця рідкісна працездатність вихованця Спаських шкіл була відмічена і, колиз'явилася можливість послати за межу трьох найбільш підготовлених студентів дляспеціалізації в області хімії, металургії і гірничорудної справи, президентакадемії без коливань прийняв кандидатуру Ломоносова.
Майже 5 років тривало закордонне життя Михайла Васильовича. Це час,головним чином, був проведений в університеті Марбургськом в Германії. Студентислухали лекції з механіки, гідравліки, теоретичної фізики і логіки. З великимінтересом вивчали посланці північної столиці теоретичну хімію, відвідувалилабораторні заняття по експериментальній хімії, вчилися ставити досліди,узагальнювати аналізи, робити науково обгрунтовані виводи і висновки. Хімія досередини XVIII століття ставала чи не найвпливовішою і перспективнішою наукою.Хімія здавалася наукою реального чарівництва, її квапили, щедро фінансували.
У 1741 році Ломоносов повернувся до Росії. Через півроку після повернення до Петербургу30-річний учений був призначений ад'юнктом Академії по фізичному класу.
/>
ПрошенняМ. В. Ломоносова по всановленню хімічної лабораторії, його план цієїлаборатории та її макет. Музей М. В. Ломоносова. Санкт-Петербург
Основним напрямом в своїй науковій роботі Ломиносів вибрав хімію.Значення цієї дисципліни у зв'язку з розвитком промислового виробництвазростало з кожним роком. Але для впровадження хімічних дослідів потрібна булаекспериментальна база, лабораторія. Михайло Васильович розробив проектлабораторії і в січні 1742 року передав його на розгляд в академію. І лишечерез шість років, після його неодноразових прохань і протестів, керівництвоПетербурзької академії погодилося на споруду хімічної лабораторії. Вона булапобудована і відкрита завдяки зусиллям Ломоносова в 1748 році.
Хімічна лабораторія стала місцем, де Михайло Васильович в 50-х роках звеличезним захопленням зайнявся зовсім новим і дуже своєрідним справою — мозаїкою. Завдання це цілком підходило характеру і смакам Ломоносова: у нійперепліталося образотворче мистецтво з хімією кольорового скла, оптикою ітехнікою. Так, після 4 тисяч дослідів, Ломоносов зумів розробити технологіювиготовлення кольорових прозорих і непрозорих (званих смальтамі) стекол. Отриману ним смальту ученийвирішив використовувати для виготовлення мозаїчних картин. У 1753 р. Ломоносовотримав дозвіл на будівництво фабрики кольорового скла і земельний наділ з 211душею селян чоловічої статі. До 1754 р. будівництво фабрики в основному булозакінчене, і на ній почали виготовляти скло, бісер, пронизування і інші вироби,але головне — на фабриці почали виготовляти бруски із смальт різного кольору, зяких набиралися мозаїчні картини. Паралельно з будівництвом фабрики вУсть-Рудицах Ломиносов разом з Ріхманом займався вивченням природи електрики,що отримується з атмосфери і від електростатичних машин. Займаючись вивченняматмосферної електрики, М. В. Ломоносов ставить завдання написання праці,присвяченої загальній теорії електрики. До роботи над латинським рукописомучений приступив тільки в квітні 1756 року, але вже в травні перемкнувшись на «Слово о явлениях воздушных, отэлектрической силы происходящих», — залишає першу, не завершивши.
У незавершенийрукопис «Теории електрики, изложеной математически» дослідникомвключені окремі розроблені ним на той момент положення: «о тождественности атмосферного иискусственного электричества, о предопределяющем электрические явления движениичастиц эфира» и т.п… Рукопис починається з плану, щовключає вісім розділів, з яких М. В. Ломоносовим закінчена була тільки перша ічастково — друга. Розглядаючи іменування шести решти розділів, можна прийти довисновку про те, що учений мав в припущенні спробу розгляду всіх відомих на тойчас електричних явищ, забезпечуючи їх осмисленням, що спирається на розуміннябудови речовини в світлі корпускулярної теорії: «1. Содержит предварительные данные; 2.Об эфире и огне; 3. О строении чувствительных тел; 4. О получении производногоэлектричества; 5. О получении производного электричества; 6. Объяснениеискусственных явлений; 7. Объяснение природных явлений; 8… О будущих успехахучения об электричестве».
У роботах М. В. Ломоносова, присвячених дослідженню електрики особливоцінною є спрямованість їх від якісних спостережень до встановлення кількіснихзакономірностей — формування основ теорії електрики. Займаючись незалежно цимидослідженнями, він з Г. В. Ріхманом і Б. Франклін добилися найбільшпереконливих результатів.
В ході цих сумісних с М. В.Ломоносовим досліджень в 1745 році Г. В. Ріхманом розроблений перший приладелектровимірювання експериментального спостереження — «електричнийпокажчик», який, на відміну від електроскопу, що вже використався, бувзабезпечений дерев'яним квадрантом з градусною шкалою для вимірювання «ступеняелектрики» (Р. В. Ріхман). «Громова машина», тобто електроскоп зшовковою ниткою, що відхиляється від вертикалі тим більше, чим сильнішеатмосферний заряд, створена ними, мала принципові відмінності з приладами іншихучених, у тому числі і з «електричним змієм» Б.І. Франкліна, даваламожливість стабільного спостереження при будь-якій зміні електрики, щомістилась в атмосфері за будь-якої погоди.
Роботи М. В. Ломоносова охоплювали майже всі області знання, у тому числіі питання створення літального апарату. У 1754 р. він побудував модель, працюючу по принципу вертолітаіз співвісними гвинтами, яка повинна була літати.
Думка про таку машину виникла у Ломоносова у зв'язку з його роботами пофізиці і метеорології. Він знаходив засіб, за допомогою якого можна було бпідняти над землею метеорологічні реєструючі прилади. Літальні апарати легші заповітря тоді ще не мали практичного застосування, і учений звернувся до ідеїстворення літальної машини важче за повітря.
Дані, що дійшли до нас про таку машину, створеною Ломоносовим, дужемізерні і в основному містяться в п'яти документах, з яких два найбільш цінні.Так, в протоколі засідання Російської Академії Наук від 1 липня 1754 р. 2 єнаступний запис (у новому перекладі з латинського):
«Пан Радник Ломиносов показав придуману ним машину, яку він називає аеродромічноюі призначення якої повинне бути в тому, щоб роботою крил, що приводяться всильний рух пружиною, які зазвичай бувають в годиннику, горизонтально впротилежних напрямах, притискувати повітря і піднімати машину у напряміверхньої повітряної області з тим, щоб можна було досліджувати умови верхньогоповітря метеорологічними приладами, до цієї аеродромічеськой машиниприєднаними. Машина підвішувалася на шнурку, протягнутому через два блоки, і утримуваласьв рівновазі важками, підвішеними з протилежного боку. При заведеній пружинінегайно піднімалася вгору і тим обіцяла бажану дію. Це ж дія, по думцівинахідника, ще більш зросте, якщо збільшиться сила пружини і якщо відстань міжкрилами в обох парах їх буде більше, і якщо коробка, в яку вкладена пружина,для зменшення ваги буде зроблена з дерева, про що він обіцяв поклопотатися».
Іншим документом, в якому є відомості про цю машину, є річний звіт за1754 р., в якому Ломоносов пише:
«Робив дослід машини, яка б, підіймаючись догори сама, могла бпідняти маленький термометр, щоб дізнатися градус теплоти на вершині, яка злишком на два золотники полегшувалася, проте до бажаного кінця не приведена».
Справжній рисунок машини, виконаний свого часу Ломоносовим, не виявлений;рисунок же, що приводився неодноразово в різних книгах, зроблений вже у нашчас. По цих причинах конструктивна схема машини в деталях невідома, але судячипо приведених описах, вона аналогічна схемі співісного вертольота. Машина маланевеликі розміри, оскільки при проведенні дослідів вона під дією несучихгвинтів розвантажувалася на два з гаком золотника (9-10 г), що складало, мабуть, чималу частку її загальної маси.
У подальші роки М. В. Ломоносов, зайнятий багатьма іншими дослідженнями,до цієї теми більше не повертався.
Як геніальний учений, Ломоносов пристрасно вірив через людський розум, впізнаваність миру. При цьому він визначав і вірні шляхи досягнення істини.Ломоносов рекомендував у вивченні дійсності спиратися на досвід, виводити здосвіду уявне міркування. "Із спостережень встановлювати теорію, через теорію виправлятиспостереження — є кращий всіх спосіб до дослідження правди", — писав він. Даний вислівсвідчить про те, що Ломоносов виступав за союз, як ми б сказали тепер, теорії іпрактики. І в цьому джерело багатьох його успіхів у сфері наукових досліджень.
На перший план тут треба поставити, ймовірно, хімічні дослідження.Михайло Васильович Ломоносов був найвидатнішим хіміком свого часу. Він іофіційно значився в академії як професор хімії. Хімія була його улюбленою,пристрастю, але це, звичайно, не каприз, не чудасія. Річ у тому, що хімія, щопоказує, як «з декількох узятих тіл породжуються нові», вела допізнання внутрішньої структури речовин, що було (і залишається тепер)заповітною метою багатьох наук про неживу матерію.
Але як підступитися до того, що приховане від людського ока за «семипечятями» владичицею-природою? Потрібні експерименти. Епоха Ломоносовавимагала видимих результатів, придатних для практичного використання увиробництві. Цим пояснюється наполегливість, з якою Ломоносов добивавсявідкриття при академії хімічної лабораторії, без якої неможливе проведеннянавіть елементарних хімічних аналізів.
Ще до споруди лабораторії Михайло Васильович запропонував ряд новиххімічних рішень. Так, він розробив досконаліші способи вагового аналізу. Удисертації «Про дію хімічних розчинників взагалі» (1744) Ломоносовприйшов до висновку про те, що розчинення металів в кислоті здійснюється задопомогою тиску повітря. Отримавши в своє розпорядження хімічну лабораторію,учений зміг підтвердити колишні свої наукові припущення і висловити нові.
Особливо велике значення має відкритий ним закон про збереження матерії,точніше — ваги і руху. Обґрунтування цього закону вперше дане Ломоносовим в листі до Л.Ейлеру.Там він писав: "… Але зміни, що все зустрічаються в природі, відбуваютьсятак, що якщо до чого-небудь щось додалося, то це віднімається у чогось іншого.Так, скільки матерії додається до якого-небудь тіла, стільки ж втрачається уіншого, скільки годин я витрачаю на сон, стільки ж віднімаю у неспання і такдалі Оскільки це загальний закон природи, то він розповсюджується і на правиларуху: тіло, яке своїм поштовхом порушує інше до руху, стільки ж втрачає відсвого руху, скільки повідомляє інше ним двинутому". У роботі " Об отношении количества материи ивеса "(1758) і в "Рассуждении о твердости и жидкости тел " (1760) відкритий Ломоносовим «загальнийприродний закон» отримав повне обгрунтування. Обидві роботи булиопубліковані на латинській мові, отже, були відомі і за межами Росії. Алеусвідомити значення зробленого Ломоносовим багато учених тих років так і незмогли.
Не менш цінними були дослідження Ломоносова в області фізики. Власне фізикаі хімія в дослідах, в теоретичних аналізах ученого доповнювали один одного. Уцьому також позначалося його новаторство як ученого, який не залишав без увагиніяких сторін експерименту. У результаті він став родоначальником нової науки — фізичній хімії.
До наших днів дійшов перелік того, що Михайло Васильович Ломоносов самвважав найбільш важливим серед своїх результатів в області природних наук. Надругому місці в цьому списку коштують дослідження по фізичній хімії і,особливо, по теорії розчинів.
У теорії розчинів важливе значення має розділення розчинів на таких, приутворенні яких теплота виділяється, і на таких, для складання яких потрібновитратити тепло. Ломоносов досліджував явища кристалізації з розчинів,залежність розчинності від температури і інші явища.
У основі всіх його теоретичних висновків були закони постійності матеріїі руху.
Думку свою про незмінність речовини учений доводив хімічними дослідами. У 1756 році він робить такийзапис: «Делал опытыв заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли весметаллов от чистого жару. Оными опытами нашлось, что … без пропущения внешнеговоздуха вес отожженного металла остается в одной мере». Збільшення ваги металу приобпаленні він приписував з'єднанню його з повітрям.
У 1761 р. учений світ Європи готувався спостерігати одне з рідкісних явищприроди — проходження Венери по диску Сонця. Академією були споряджені двіекспедиції до Сибіру, а Ломоносов спостерігав це явище у себе в домашнійобсерваторії. В результаті Ломоносову першому в світі вдалося встановити, що" планета Венераокружена знатною воздушною атмосферою ". Успіх цього спостереження привернувЛомоносова до питань практичної астрономії.
Літом 1761 р. Ломоносов закінчив підготовку до друку керівництва угірській справі «Перші підстави металургії або рудних справ», в якомувін помістив два додатки, другий з них — «О слоях земных», на думкуВ.І. Вернадського, з'явився «блискучим нарисом геологічної науки XVIIIстоліття».
У 1761-1763 рр. він займався удосконаленням ньютоніанського ігрегоріанського телескопів, фотометрією зірок, конструював навігаційні прилади.
Академік С. І. Вавілов, що вивчав праці Ломоносова багато років, зробиввисновок, що "… по об'єму і оригінальності своєї оптико-будівельноїдіяльності Ломоносов був одним з самих передових оптиків свого часу і,безумовно, першим російським творчим опто-механіком".
Ученим було сконструйовано і побудоване декілька принципово новихоптичних приладів, їм створена російська школа наукової і прикладної оптики. М.В. Ломоносов створив катоптрико-діоптричну запалювальну систему — своєрідну сонячну піч, за допомогоюякої можна було отримати недосяжні тоді іншим способом високі температури;прилад «для згущування світла», названий їм «ночезрительной трубой», що призначалася для розгляду наморі видалених предметів в нічний час або, як мовиться в його статті томуприсвяченою: «Физическаязадача о ночезрительной трубе» (1758) — що служила можливості «розрізняти внічний час скелі і кораблі» — 13 травня 1756 року він демонстрував її назасіданні Академічних зборів (цей проект викликав ряд заперечень з бокуакадеміків С.Я. Румовського, А.Н. Гиршова і Н.І. Попова, а академік Ф. У. Т.Епінус намагався довести «нездійсненність на практиці» цьоговинаходу). М. В. Ломоносов до кінця своїх днів продовжував займатися створеннямприладів для нічних спостережень, але йому не призначено було побачитиреалізацію цій своєї ідеї — для спорядженої за його ж проектом полярноїекспедиції
/>
/>
Рисунки М.В. Ломоносоваіз рукописів: катоптрико-діоптричний запалювальний інструмент і однозеркальнийтелескоп. 1762
капітана 1 рангу В. Я. Чичагова разом з іншими приладами було зібрано 3 ночнозоровітруби; оптичноу системи, «через яку дізнаватися можна рефракцію світлихпроменів, що проходять крізь рідкі матерії».
М. В. Ломоносовим розроблений і побудований оптичний батоскоп або новий "інструмент, яким бибагато глибше бачити можна дно в річках і в морі, ніж як видимий просто". Великийінтерес представляє створена ученим конструкція «горизонтоскопа» — великого перископа з механізмом длягоризонтального огляду місцевості.
Отже М. В. Ломоносов — талановитий винахідник і приборобудівник, в той же час стоїть у витоківросійської теоретичної оптики.
М. В. Ломоносов, що добре знав телескопи І. Ньютона і д. Грегорі, запропонував своюконструкцію. Вінпише в кінці весни — початку літа 1762 року: «Я всегда лелеял желание, чтобы этипревосходные небесные орудия, коих изобретение составляет славу Ньютона иГрегори, не по размерам только, как это обычно происходило, возрастали, нополучили и иные, почерпнутые из сокровищ оптики усовершенствования».
Суть і відмінність від двох попередніх запропонованого ним удосконаленняполягали в тому, що нова конструкція мала лише одне увігнуте дзеркало,розташоване під кутом біля 4° до осі телескопа, і відбиті цим дзеркалом променіпотрапляли в розташований збоку окуляр, що дозволяло збільшити світловий потік.Дослідний зразок такого телескопа був виготовлений під керівництвом М. В.Ломоносова в квітні 1762 року, а 13 травня учений демонстрував його назасіданні Академічних зборів. Винахід цей залишався неопублікованим до 1827року, тому, коли аналогічне удосконалення телескопа запропонував У. Гершель,таку систему почали називати його ім'ям.
Записка Ломоносова з переліком його головних результатів в науці їм незакінчена, а її можна було б продовжувати дуже довго, перераховуючи величезнубезліч фактів, думок, припущень, знайдених або висловлених великим ученим вхімії, фізиці, астрономії, метеорології, геології, мінералогії, географії,історії, мовознавстві і інших науках.
Історія, звичайно, не повторюється. І, ймовірно, вже не буде людей зтаким універсальним діапазоном наукової діяльності, як у Ломоносова. Наукизараз пішли далеко уперед, і одній людині просто неможливо досягти вершинодночасно в декількох областях пізнання. І завжди Михайло Васильович Ломоносов- учений, філософ, поет — викликатиме глибокий інтерес як особа, щопродемонструвала силу людського розуму, як борець з тьмою і неуцтвом.