Текст книги "Михаил Васильевич Ломоносов. 1711-1765"

Автор книги: Александр Морозов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 21 (всего у книги 56 страниц)

Воспользовался ли так или иначе Лавуазье мыслями Ломоносова или пришел к своим положениям независимо, оказанная им услуга в деле внедрения закона сохранения вещества в практическую работу европейских химиков ни в коей мере не может поколебать безусловный приоритет Ломоносова в его открытии.

Только через сорок один год после Ломоносова Лавуазье поставил те же вопросы значительно уже, ограниченнее, не только без философской глубины, но и без действительного углубления в сторону конкретной разработки закона. В своем элементарном курсе химии, при описании процесса брожения виноградного сахара, Лавуазье, отметив, что вес взятого сахара равен весу образовавшегося спирта «и углекислоты, писал, что это происходит «потому, что ничто не творится ни в искусственных процессах, ни в природных, и можно выставить положение, что во всякой операции имеется одинаковое количество материи до и после операции, что качество и количество начал остались теми же самыми, произошли лишь перемещения, перегруппировки. На этом положении основано все искусство делать опыты в химии: необходимо предполагать во всех настоящее равенство между началами исследуемого тела и получаемого из него анализом». [198]198
  Цитировано по кн.: М. В. Ломоносов. Физико-химические работы, 1923, стр. 108. (Примечания Б. Н. Меншуткина.)


[Закрыть]

Для Ломоносова, также неизменно проверявшего свои опыты весами, было недостаточно установить, что в каждом процессе в начале и конце вес взятых веществ остается неизменным. Ему важно было определить сущность этого явления. Устанавливая, что закон сохранения вещества простирается на правила движения, Ломоносов, несомненно, стремился осознать отношение вещества и движения. Сама мысль о неотделимости движения от материи приобретала у Ломоносова более глубокий смысл, чем у его предшественников. Если Декарт не имел представления о превращении внешнего движения во внутреннее (молекулярное) и знал лишь одну форму движения – механическое перемещение, то химик Ломоносов, несомненно, предугадывал переход одних видов движения в другой.

В своей диссертации «О действии химических растворителей вообще» Ломоносов, наблюдая тепловые эффекты при растворении солей, отмечает: «Когда какое-либо тело ускоряет движение другого, то сообщает ему часть своего движения; но делает это, лишь само теряя точно такую же часть. Поэтому частички воды, ускоряя вращательное движение частичек соли, теряют часть своего вращательного движения. А так как последнее – причина теплоты, то нисколько не удивительно, что вода охлаждается при растворении соли». [199]199
  Ломоносов представлял себе работу разрушения кристаллической решетки в виде «трения», которое частицы воды производят в частицах соли. Взгляды Ломоносова оказываются очень близкими к современной молекулярно-кинетической теории растворов. См: М. И. Усанович. Диссертация М. В. Ломоносова «О действии химических растворителей вообще», «Вестник Казахского филиала Академии наук СССР», 1945, № 4, стр. 54.


[Закрыть]Таким образом, предложенный Ломоносовым всеобщий закон природы включает в себя и закон сохранения энергии, вошедший в науку лишь в середине XIX века.

На универсальность закона Ломоносова и широту его понимания материальных процессов, совершающихся в природе, указывал С. И. Вавилов:

«Значение и особенность начала, провозглашенного Ломоносовым, состояли не только в том, что этим началом утверждались законы сохранения и неуничтожаемости материи, движения и силы в отдельности… В отличие от своих предшественников Ломоносов говорит о любых «переменах, в Натуре случающихся», об их общем сохранении, и только в качестве примеров он перечисляет отдельно взятые сохранение материи, сохранение времени, сохранение силы».

Закон Ломоносова выразил самые глубокие тенденции в развитии всего последующего прогрессивного естествознания и материалистического понимания природы. «Ломоносов, – писал академик Вавилов, – на два 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». [200]200
  С. И. Вавилов. Закон Ломоносова, «Правда», 5 января 1949 года.


[Закрыть]

3. Физическая химия

«Моя химия – физическая».

М. В. Ломоносов

29 декабря 1753 года Леонард Эйлер писал Шумахеру о Ломоносове: «Ныне таковые умы весьма редки, ибо по большей части остаются при одних опытах и нисколько не хотят о них рассуждать, другие же, напротив, пускаются в такие нелепые рассуждения, которые противны всем основаниям здравого естествознания». [201]201
  П. С. Билярский. Материалы для биографии Ломоносова, СПб., 1865, стр. 248 (Перевод наш.)


[Закрыть]

Эйлер прекрасно подметил начавшийся уже в его время разрыв между опытом и теоретическим обобщением, индуктивным и дедуктивным методом познания, постепенный отход естествознания от широких философских проблем. Западноевропейское естествознание все более уходило в частности, стремилось изучить мир в деталях, но мало заботилось об их взаимной связи. Неполнота и недостаточность реальных сведений и наблюдений, слабость экспериментального исследования природы порождали множество бесплодных и фантастических гипотез, тем более непродуктивных, что они уже не опирались на целостную философскую систему. Представители опытных наук, устав от мудрствований и умозрительных теорий, лопающихся, как мыльные пузыри, при соприкосновении со вновь открываемыми фактами, начинали вообще сторониться «философствования» и даже гордились тем, что они избегают «гипотез». Но, как заметил впоследствии Ф. Энгельс, говоря о естествознании XIX века, «философия мстит за себя задним числом естествознанию за то, что последнее покинуло ее», [202]202
  Ф. Энгельс. Диалектика природы, 1948, стр. 162.


[Закрыть]и поэтому те, кто подчас кичился своим превосходством над философами и якобы оставался при одних опытах, на самом деле влачил за собой в науку «остатки давно умерших философских систем». [203]203
  Ф. Энгельс. Диалектика природы, 1948, стр. 166.


[Закрыть]Стремление остаться в рамках только опытной науки вполне уживалось с общим метафизическим характером естествознания XVIII века в котором, наряду со все увеличивающимся запасом реальных знаний, процветали метафизические представления о мире и отдельных силах природы.

Ломоносов необычайно ценил опытное знание. Причину огромных успехов естествознания он видел прежде всего в том, что «ныне ученые люди, а особливо испытатели натуральных вещей, мало взирают на родившиеся в одной голове вымыслы и пустые речи, но более утверждаются на достоверном искусстве», т. е. на точном эксперименте. «Главнейшая часть натуральной науки – физика, – продолжает он, – ныне уже только на одном оном свое основание имеет. Мысленные рассуждения произведены бывают из надежных и много раз повторенных опытов». [204]204
  Предисловие к «Волфианской експериментальной физике» В кн.: М. В. Ломоносов. Полное собрание сочинений, т. I, M – Л., 1950, стр 424.


[Закрыть]«Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рожденных единственно воображением», – утверждает он в своих черновых заметках по физике, относящихся к 1741–1743 гг. Однако Ломоносов тут же указывает, что считает необходимым «сообразовывать опыты с нуждами физики», иными словами, требует теоретического осмысления опытных данных. «Те, кто, собираясь извлечь из опыта истины, не берут с собой ничего, кроме собственных чувств, по большей части должны остаться ни с чем, ибо они или не замечают лучшего и необходимейшего, или не умеют воспользоваться тем, что видят, или постигают при помощи остальных чувств».

Ломоносов сознавал необходимость гипотез для развития науки: «Они позволительны в предметах философских, и это даже единственный путь, которым величайшие люди успели открыть истины самые важные. Это как бы порывы, доставляющие им возможность достигнуть знаний, до которых умы низкие и пресмыкающиеся в пыли никогда добраться не могут». (Статья «О должности журналистов».)

В этом отношении Ломоносов, в отличие от современных ему близоруких эмпириков, отрицавших значение гипотезы, был представителем мыслящего и развивающегося естествознания, ибо, как заметил Энгельс, «формой развития естествознания, поскольку оно мыслит, является гипотеза». [205]205
  Ф. Энгельс. Диалектика природы, 1948, стр. 193.


[Закрыть]

Ломоносов настаивает на строгой обоснованности и логической проверке предлагаемых гипотез. «Я при объяснении явлений буду поступать так, чтобы не только они легко объяснялись из основного положения, но и доказывали самое это положение», – определяет он свой метод в черновых заметках по физике.

Истинное познание было возможно для Ломоносова только на основе единства теории и опыта. «Из наблюдений устанавливать теорию, через теорию исправлять наблюдения – есть лутчей всех способ к изысканию правды», – пишет он в своем «Рассуждении о большей точности морского пути» (1759).

Отчетливое понимание методов научного изучения природы, роли в нем опыта и гипотезы возвышали Ломоносова над большинством его западноевропейских современников. Отличительным свойством всей его научной работы было сочетание широкого философского подхода к изучению природы с верностью эксперименту. Ломоносов не только не игнорировал опыта, как иногда, к сожалению, думают, но был прекрасным и тонким экспериментатором: находчивым, последовательным, исключительно точным в своих наблюдениях и крайне осторожным в выводах. Измерения Ломоносова не только не уступают по точности измерениям лучших экспериментаторов его времени, но и значительно превосходят их. Так, например, определения растворимости разных веществ, найденные Ломоносовым, значительно превосходят измерения его современника Эллера, работавшего в Берлине над изучением растворов и опубликовавшего свои результаты в 1764 году. Для расширения воздуха от нагревания можно было вывести из данных Ломоносова коэффициент 0,00358, близкий к новейшему (0,00367), тогда как в то время довольствовались грубо приближенным определением Мушенбрека – 0,005.

Только необыкновенная глубина и ясность теоретического мышления Ломоносова, отчетливое представление о целях, задачах и методах научной химии, страсть к экспериментальным исследованиям сделали Ломоносова отцом и основателем физической химии – этой совершенно новой для его времени науки, фактическое возникновение и развитие которой относят лишь к последней трети XIX века.

Еще в 1882 году немецкий естествоиспытатель Дюбуа-Реймон говорил в Берлинской Академии наук, что «в противоположность современной химии, физическую химию можно назвать химией будущего». Но эта «химия будущего» была вполне реальной и осязаемой наукой для Ломоносова, четко разработавшего ее основные положения и наметившего конкретную программу экспериментальных работ.

Физическая химия для Ломоносова – это «наука, дающая объяснение на основании физических начал и опытов тому, что происходит при смешении тел вследствие химических операций». Ей принадлежит огромная роль в общем познании природы. «Она может быть названа также химической философией, но в совершенно другом смысле, чем та философия, где не только объяснения, но даже самые операции обычно производятся тайным образом».

Ломоносов шел к химии от физики. Уже в своей диссертации «О рождении и природе селитры» (1749) он уверенно говорил: «Мы считаем возможным научно и вполне связно изложить почти всю химию, обосновав ее на собственных ее положениях, принятых недавно в физике; мы не сомневаемся, что можно легче распознать скрытую природу тел, если мы соединим физические истины с химическими». За несколько месяцев до смерти, в проекте академического регламента, составленном в сентябре 1764 года, Ломоносов писал: «Химик без знания физики подобен человеку, который всего должен искать ощупом. И сии две науки так соединены между собою, что одна без другой в совершенстве быть не могут».

Но Ломоносов говорит не только о родстве или содружестве физики или химии. Они составляют для него неразрывное целое. Изучение физических свойств тел раскрывает природу вещества, а изучение состава вещества и происходящих в нем химических процессов раскрывает причину физических его свойств. Следуя этому определению, Ломоносов изучает физические явления, происходящие во время (или в результате) химических превращений, и стремится поставить на службу химии все доступные и известные в его время приборы и методы физического исследования.

Намеченная Ломоносовым широкая программа физико-химических опытов, совершенно новые цели и задачи, которые ставил он перед исследователем, потребовали также создания целой серии новых приборов, отвечающих новым методам изучения природы.

Ломоносов с большой находчивостью и остроумием изыскивает всё новые возможности для осуществления исследований, о которых никто до него и не помышлял. Он с успехом использует несложные приспособления, находит новое, неожиданное применение старым, давно известным приборам, внося в них изменения, отвечающие поставленным им целям.

Он обзаводится целым набором весов и термометров, пускает в ход простой и более сложный микроскоп, воздушный насос, «електрическую махину». В его распоряжении оказывается механическое приспособление с четырьмя ступками и пестиками, сделанными из меди, железа, свинца и олова, для растирания различных веществ в воде, спирте, маслах.

Особенно необходимы ему приборы для изучения «взаимного сцепления» частиц твердых и жидких тел, или, иными словами, молекулярного строения тел, обусловливающего различие их физического состояния при одинаковых и различных температурах и давлении. Для определения твердости он производит опыты «на излом, на сдавливание, на стирание камнем», применяет различные тиски, производит испытание на разрыв Фаллических проволок путем подвешивания грузов, причем как на существенный недостаток своих первых опытов указывает что им «не отмечалось время, которое протекло между наложением последнего груза и моментом разрыва, это было бы очень важно отметить, так как если наложенный последний груз чуть больше, чем требуется, то проволока мгновенно обрывается, а если чуть меньше, то проволока последовательно утончается и потом уже разрывается».

Ломоносов придумывает особое «точило» около полутора футов в диаметре «для исследования твердости камней разных и стекол». Испытуемый предмет помещался на точильном камне сверху. На прижимавшую его горизонтальную планку накладывался груз различного веса. Таким образом при шлифовке определялась твердость тела по длине пути (числу вращений круга) и нагрузке. Основанные на тех же принципах приборы находят применение и в современных механических испытаниях.

Для исследования «вязкости жидких материй» Ломоносов изобретает особый прибор – вискозиметр, названный им также «инструментом для получения одинаковых капель и их сосчитывания».

Прибор состоял из воронки с помещенным внутри ее на специальном стержне стеклянным шариком. Поднятием и опусканием шарика можно было регулировать скорость истечения жидкости через узкое отверстие воронки.

Этот оригинальный прибор, поражающий своей изящной простотой, обеспечивал точность и надежность опытов характеризующих вязкость и поверхностное натяжение жидкостей Простота и остроумие конструкции позволяли с помощью этого прибора производить измерения консистенции самых различных жидкостей, что делало его поистине универсальным. В частности, Ломоносов ставил перед собой задачу изучения «вязкости» не только однородных жидкостей, но и растворов в кислотах, щелочах, средних (нейтральных) жидкостях, масле, спирте и т. д. Интересно, что уже в наше время советскими учеными при изучении поверхностного натяжения расплавленных стекол был применен платиновый прибор, основанный в главных своих чертах на принципе, указанном Ломоносовым.

Для одновременного получения высоких давлений и высоких температур Ломоносов решил воспользоваться «Папиновым котлом», названным так по имени французского изобретателя его Дени Папина (1647–1712). Папинов котел нашел некоторое применение в технике, но еще не стал принадлежностью химической лаборатории. Ломоносов первый вводит его в лабораторную практику, усовершенствовав применительно к этой цели его конструкцию и создав, таким образом, первый автоклав. По чертежу Ломоносова «Папинова махина, в лучшее состояние приведенная», была изготовлена на Сестрорецком заводе. 30 января 1753 года Ломоносов лично отправился в Сестрорецк принимать сделанную «по его инвенции» (изобретению) стальную «Папинову махину». В программу работ по физической химии он включает «кристаллизацию» в «Папиновой махине», плавление солей и различные наблюдения над состоянием растворов. [206]206
  Ломоносов считал созданный им автоклав настолько необходимым в лабораторном обиходе, что в последние годы своей жизни получил его из академической лаборатории для того, чтобы пользоваться им для проведения опытов у себя дома.


[Закрыть]

Для измерений температуры Ломоносов сконструировал собственный термометр, наиболее рациональный из всех существовавших. Он принял для градуирования две основные точки: температуру плавления льда, которую он обозначил через 0°, и температуру кипения воды, обозначенную им через 150°, тогда как в большинстве других термометров отсчет велся от одной какой-либо точки и притом температура кипения воды принималась за 0° с отсчетом вниз (в термометре Делиля плавление льда обозначалось как 150°). Термометр Ломоносова облегчал точные измерения и связанные с ними расчеты. Он устранял путаницу при отсчете градусов при повышение температуры выше точки кипения воды. При создании своего термометра Ломоносов исходил из ясных представлений о природе теплоты, которых были лишены его современники. Ломоносов указывал, что повышение температуры может быть теоретически безгранично, тогда как понижение ее имеет свой предел, соответствующий абсолютной неподвижности частиц. Ломоносов уже в мае 1752 года заказал десять изобретенных им термометров, которыми стал пользоваться с начала 1753 года.

Во времена Ломоносова микроскоп применялся главным образом в биологии, где с его помощью были произведены значительные открытия. Во всех остальных областях производились лишь бессистемные наблюдения над всевозможными предметами, которые только удавалось поместить под микроскоп, нередко без всякого разбора. Песчинки, мушиные крылья, мельчайшие насекомые и инфузории, кристаллы, мыльная пена, обрезки бумаги и различных тканей изучались под микроскопом, описывались и зарисовывались, наполняя обширные «микрографии», издававшиеся во многих странах Западной Европы.

Ломоносов первый ввел микроскоп в практику химических исследований. Уже в проекте химической лаборатории, составленном в 1745 году, Ломоносов отмечает как одну из задач «смотреть сквозь прибыльные (т. е. увеличительные. – А. М.)стекла» на «части мелких материй». В его программе лекций по физической химии предусматриваются микроскопические исследования растворов, кристаллов, аморфных порошкообразных масс, получающихся при прокаливании солей, изучение окалин и т. д.

Честь введения микроскопа в химию несправедливо приписывалась немецкому химику Маркграфу, наблюдавшему в 1749 году в подсушенных корнях свеклы выкристаллизовавшиеся частицы сахара. Но, не говоря уже о том, что это были, по сути дела, всё те же биологические работы с микроскопом и не являлись ничем принципиально новым, сейчас можно считать вполне установленным, что Ломоносов наблюдал под микроскопом еще в 1744 году подлинную химическую реакцию взаимодействия железной проволоки с азотной кислотой. Кроме того. Маркграф применял микроскоп «к случаю», эпизодически, а Ломоносов выдвигал проблему систематического применения микроскопа как особого нового метода физико-химического исследования. Потребности этого исследования подсказали ему новые особенности в конструкции самого микроскопа. Для микроскопического изучения бурно протекающих химических реакций Ломоносов стремился найти возможность быстрого перехода от одного увеличения к другому, не прерывая наблюдения. И Ломоносов пришел к новой идее конструкции микроскопа в виде медной пластинки с серией объективов, вставляющейся в специальную щель в нижнем конце трубки. [207]207
  С. Л. Соболь. История микроскопа и микроскопических исследований в России в XVIII веке, Изд. Академии наук СССР, М.—Л., 1949. стр. 173–188.


[Закрыть]

Сконструировав еще в 1741 году «катоптрико-диоптрический зажигательный инструмент», представлявший собой остроумную комбинацию плоских зеркал и двояковыпуклых линз, Ломоносов нашел ему применение и в своей химической лаборатории, используя солнечные лучи для получения весьма высоких температур. Своим «зажигательным инструментом» Ломоносов пользовался для плавления кристаллов. После открытия лаборатории Ломоносов занялся изучением химических соединений методами физики. Для этой цели Ломоносов с 1752 по 1756 год работал над изобретением особого оптического прибора, или, как он выражался, «машины, чрез которую узнать можно рефракцию светлых лучей, проходящих сквозь жидкие материи», т. е. рефрактометра для жидкостей.

Прибор этот был предложен Ломоносовым вниманию академической Конференции 17 февраля 1752 года, и академики, одобрив идею и чертеж машины, «за полезно рассудили» изготовить ее в инструментальной палате Академии «для чинения опытов в сей материи». Но только в сентябре 1756 года механик Клейн представил, наконец, прибор, сделанный им под «надзором» Ломоносова.

С помощью своего рефрактометра Ломоносов разрабатывал метод анализа прозрачных твердых тел и растворов по их коэффициенту светопреломления, прокладывая тем самым, по его собственным словам, «дорогу к сочинению физической химии». Вопросом этим Ломоносов не переставал интересоваться до конца своей жизни. Еще в 1760 году им был предложен «новый способ наблюдения преломления лучей во всякого рода прозрачных телах».

Ломоносов первый занимается изучением кинетики физико-химических процессов. Он вводит в химию не только весы, но и часы для определения скорости протекания реакций. В первой главе «Опыта физической химии» он считает необходимым рассмотреть такие вопросы, как: «продолжительность сохранения теплоты растворами по сравнению с водой», «какие растворы быстрее замерзают при охлаждении» и т. д. А в своей «Программе физико-химических опытов» он ставит перед собой задачу выяснить, «скорее или тише» происходит кристаллизация в электризованных растворах. Он предполагает последовательно изучить скорость процессов «ожижения, кипения, замерзания, кристаллизации, растворения, извлечения, амальгамирования, возгонки, дистилляция, горения».

Разрабатывая проблемы физической химии, Ломоносов изучал влияние на вещество высоких и низких температур и давления, производил опыты в пустоте, изучал явления вязкости, капиллярности, кристаллизации, форму и удельный вес кристаллов, образование растворов и растворимость в разных условиях, сопровождающие тепловые явления, преломление света и действие электричества в растворах, – словом, всё то, что составило главное содержание этой науки лишь через полтора века. Он ставил опыты последовательными сериями и сводил результаты многочисленных измерений в особые таблицы. В своем отчете о трудах в 1753 году Ломоносов писал: «Делал новые физико-химические опыты, дабы привести химию сколько можно к философскому познанию и сделать частью основательной физики; из оных многочисленных опытов, где мера, вес и пропорция показаны, сочинены многие цифирные таблицы на 24 полулистовых страницах, где каждая строка опыт содержит».

Ломоносов не только разрабатывает теоретические положения физической химии и ведет экспериментальную работу в этой области, но в 1752–1754 гг. читает первый в мире курс этой науки. Ломоносов долго и тщательно готовится к занятиям, указывая, что он решил поместить в своем курсе «только то, что приводит к научному объяснению смешения тел», а потому исключает из изложения все, что относится к «наукам экономическим, фармации, металлургии, стекольному делу и т. д.», что должно составить особый курс технической химии. «В химических моих лекциях, которые я должен читать учащемуся юношеству, – писал Ломоносов, – я считаю очень полезным присоединить, где возможно, к химическим опытам физические». При прохождении этого курса «опытной химии», по мнению Ломоносова, надо будет:

«1. Определять удельный вес химических тел.

2. Исследовать сцепление между частичками их: а) посредством ломания тел, б) сдавливания, в) стачивания на бруске, г) счета капель жидкости.

3. Описывать фигуры кристаллических тел.

4. Подвергать тела действию Папиновой машины.

5. Всюду наблюдать градусы теплоты.

6. Исследовать тела, особенно металлы, долгим стиранием.

Одним словом, испытывать все, что только можно измерить, взвешивать и определять вычислением».

Сохранился также набросок программы на латинском языке, по которой Ломоносов производил опыты в пустоте. Он придавал им большое значение, так как в составленной им в 1764 году «Росписи» своих важнейших трудов указывал: «Делал химические опыты по дестиллации и сублимации без воздуха и приметил неизвестные еще в ученом свете перемены; еще не изданы».

Его внимание приковывает связь химии с электричеством, а его пытливый ум занимает вопрос не только о том, «содействует ли сколько-нибудь электрическая сила растворению солей», но и «каков будет цвет электрических искр и огоньков, вызванных в растворах солей и соляных жидкостей».

«Без химии путь к познанию истинной причины электричества закрыт», – проницательно заметил Ломоносов еще в 1756 году, задолго до того, как западноевропейская наука пришла к мысли о связи между собой химических и электрических явлений. Но, как заметил впоследствии Ф. Энгельс, именно «понимание этой тесной связи между химическим и электрическим действием, и наоборот, приведет к крупным результатам в обеих этих областях исследования». [208]208
  Ф. Энгельс. Диалектика природы, 1948, стр. 133.


[Закрыть]

Ломоносов не упустил из виду и такую область новейшей физической химии, как изучение коллоидов. «Застудневание растворов, сцепление студней, цвет, запах», – записывал он.

Особое внимание Ломоносов уделял теории и экспериментальному изучению растворов. «Среди важнейших химических операций выделяется растворение тел, которое прежде всего заслуживает физического исследования», – писал он еще в своей диссертации «О действии химических растворителей вообще», прочитанной им 22 марта 1745 года в академической Конференции и напечатанной впервые в 1750 году. Ломоносов идет своим собственным, независимым путем, так как он твердо убежден, что «всё, что до сих пор было предложено относительно причин растворения, не стоит на твердой почве». И он ставит перед собой задачу «создать более точную теорию этого предмета, подробнее рассмотрев химические и физические опыты, которые могут дать что-либо для объяснения растворения». Впоследствии в составленном им «Конспекте важнейших теорем, которыми постарался обогатить естественные науки М. В. Ломоносов», он указывал: «Основанная на химических опытах и физических началах теория растворов есть первый пример и образец для основания истинной физической химии, где именно явления объясняются по твердым законам механики, а не на жалком основании притяжения». [209]209
  Б. Н. Меншуткин. Труды М. В. Ломоносова по физике и химии. Л., 1936, стр. 486.


[Закрыть]С провозглашением теории всемирного тяготения Ньютона начались попытки непосредственного перенесения открытых им законов на взаимодействие химических «корпускул». Сам Ньютон в 1704 году осторожно высказал эту мысль, задав вопрос: «Не действует ли между частицами тел также некая сила притяжения?» Но уже с 1732 года известный химик Г. Бургаве откровенно пользуется понятием взаимного притяжения частиц для объяснения химических реакций. В химии этот принцип сочетается со старинными антропоморфическими представлениями античных философов о дружбе, вражде, склонности, взаимном расположении и любви тел, в течение долгого времени питавшими воззрения алхимиков и астрологов. Так рождается понятие «химического сродства».

Ломоносов, подозрительно относившийся ко всему туманному и неопределенному, ко всему, что отдавало метафизикой или отражало ненаучные представления о природе, не мог включить это понятие в свою физическую химию и потому ни разу не пользуется выражением «химическое сродство». Способность к соединению тел он стремится объяснить их атомно-молекулярной структурой, а не таинственным и непостижимым избирательным «сродством», значившим в его глазах не более, чем одно из «скрытых качеств», к которым любили прибегать схоласты для объяснения всего, не поддававшегося объяснению.

Разумеется, Ломоносов не может принять и основанную на этих представлениях химическую теорию растворов, предложенную Бургаве и Шталем. Не удовлетворяют его и физико-механические теории растворов, развивавшиеся Гассенди и Робертом Бойлем. Ломоносов понимает раствор как особое химическое соединение. «Растворение имеет место, когда жидкое тело действует на другое – твердое или тоже жидкое – так, что последовательно отрывает его частицы от сцепления и связи с другими, присоединяет их к себе и с разрушенным и присоединенным телом образует смешанное тело».

Ломоносов предлагает разделить все растворы на две большие группы – растворы, образующиеся с выделением тепла (экзотермические), и растворы с поглощением тепла (эндотермические). К первым он относит растворение металлов в кислотах, т. е. явно химические превращения, ко вторым – растворы солей.

Это разделение растворов и указание на принципиальное отличие происходящих процессов по энергетическому признаку имело значение исторического события. Только в 1789 году Антуан Лавуазье, несомненно знакомый с первым томом «Новых комментариев» Петербургской Академии наук, где было напечатано исследование Ломоносова о растворах, впервые после него начинает различать растворение металлов в кислотах и растворение солей в воде. При этом, как и Ломоносов, Лавуазье указывал на «вскипание» жидкостей при растворении металлов и на поглощение тепла при растворении солей.

Для объяснения механизма растворения Ломоносов предложил довольно стройную теорию, перекликающуюся с современной молекулярно-кинетической теорией растворов. Многого он не знал, да и не мог знать по состоянию науки своего времени. Приписывая огромное значение газам («воздуху»), образующимся при «вскипании» жидкостей во время «растворения» металлов в кислотах, он не знал о химическом происхождении этих газов в результате взаимодействия кислоты и металла. Но его гениальное физическое предчувствие подсказало ему по существу правильную идею о способности металлов поглощать и удерживать в своих порах большие объемы газов, что было доказано научными исследованиями первой половины XIX века. Исходя из своей теории «упругой силы воздуха», Ломоносов предложил верное, в основных чертах, толкование явлений сорбции и десорбции газов на твердых телах.

Не только в его время, но и спустя целое столетие западноевропейские физики и химики пренебрегали изучением растворов. Великий русский химик Д. И. Менделеев, в течение всей своей жизни проявлявший глубокий интерес к этим вопросам, пишет о себе: «Область неопределенных химических соединений, особенно растворов и сплавов, и тесная связь их с определенными соединениями глубоко занимали меня с самого начала моей научной деятельности (в 50-х и 60-х годах XIX века. – А. М.),когда на этот предмет мало устремлялось внимания и работ в химии». [210]210
  Д. И. Менделеев. Основы химии. Изд. 13 (пятое посмертное), М.– Л., 1947, т. I, стр. 363.


[Закрыть]

«Ломоносов, – писал в 1919 году известный русский химик Л. А. Чугаев, – из далекого прошлого каким-то изумительным чутьем провидел не только возникновение этого важного отдела химии, но даже те слабые и теневые стороны, которые могли обнаружиться при неправильном и одностороннем развитии этой новой научной дисциплины». [211]211
  Л. А. Чугаев. Открытие кислорода и теория горения, П., 1919.


[Закрыть]

Однако дело было не столько в изумительном «чутье» Ломоносова, сколько в том, что он приложил к химии всю совокупность своих физических представлений, основанных на материалистическом понимании природы, что и позволило ему уйти на целое столетие вперед от своих современников. В своем «Курсе истинной физической химии» Ломоносов прямо указывает на недостаточность средств и порочность методов современной ему западноевропейской химии, которая скользила по поверхности явлений: «Большая часть химиков обыкновенно считает, что после ознакомления со смешанными телами при помощи химических операций, если они вполне познали составные части тел, поскольку это дается этим способом, и не ищут других путей во внутренности их». А для того чтобы проникнуть во «внутренность тел», узнать строение вещества, нужно знание «первоначальных частиц», т. е. атомов. «Видя у часов одну только поверхность, можно ли знать, какою они силою Движутся и каким образом, разделяя на равные и на разные части, показывают время. Во тьме должны обращаться физики, а особливо химики, не зная внутреннего нечувствительных частиц строения», – писал Ломоносов в «Рассуждении о твердости и жидкости тел» (1760).