Химия

При жизни Ломоносова в Западной Европе сложился миф, что в России два Ломоносовых: один химик, а второй – поэт. В головах его современников не укладывалось, как один человек может с таким успехом заниматься химией и стихами, физикой и мозаикой, геологией и историей, горным делом и правом, минералогией и языкознанием, астрономией и народным просвещением, а еще навигацией, мореплаванием, металлургией, созданием приборов, географией… Опять таки владеть одиннадцатью языками! Ничего странного, однако же, в том не было. По словам самого Михаила Васильевича: «Может собственных Платонов / И быстрых разумом Невтонов / Российская земля рождать». Собственно, таким «двуликим» – Платоном и Ньютоном в одном лице – и был сам Ломоносов.

Ломоносов принес русской науке всемирную славу и обессмертил свое имя. Он построил первую в России химическую научно-исследовательскую лабораторию; выдвинул теорию образования града и смерчей; исследовал атмосферное электричество и объяснил северное сияние; установил современную классификацию землетрясений; наметил кинетическую теорию газов; открыл атмосферу на Венере; доказал органическое происхождение почвы, торфа, каменного угля, нефти, янтаря; разработал приборы для физических исследований химических объектов и для определения географической долготы и широты; изобрел «ночезрительную трубу»; разработал технологию получения цветного стекла; доказал существование Антарктиды; выдвинул теорию об эволюции природы; разработал концепцию развития России, основанную на православии, самодержавии и духовно-нравственных ценностях русского народа и теорию славяно-чудского происхождения Древней Руси, принятую последующими историками; сработал мозаичные портреты Петра I и гигантскую мозаику «Полтавская баталия»; разработал концепцию «трех штилей» русского языка, применил к нему силлабо-тоническое стихосложение, и, сочинив превосходные ямбические стихи, начал новую эру русского языка…

При множестве заслуг Ломоносова в самых разных областях человеческого знания главным достижением Михаила Васильевича считают его открытия в химии, которую ученый определил как «науку изменений» – учение о процессах, происходящих в телах.

В самой же химии Ломоносов открыл ее суть. Сегодня она формулируется так: масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

Атомистическая гипотеза строения материи, выдвинутая в античности Демокритом, нашла поддержку у многих философов и ученых. Догадка о том, что общее число атомов при всех изменениях, происходящих в природе, остается неизменным, стала в конце концов трактоваться естествоиспытателями как закон сохранения материи.

После того как Ньютон (1643–1727) ввел понятие массы как количества материи, пропорционального ее весу, стали говорить о законе сохранения массы (веса) при всех процессах, происходящих с материальными телами, в том числе и при химических процессах.

Не хватало количественной характеристики, подтверждавшей этот тезис. Мешала убежденность ученых в существовании «огненной субстанции» (теплорода, флогистона и т. п.), якобы принадлежащей самому огню либо выделяющейся при горении. Английский физик и химик Р. Бойль (1627–1691) в опытах по обжигу свинца обнаружил увеличение веса. Теперь-то мы знаем, что это происходит за счет присоединения кислорода из воздуха, но ученый тогда предположил, что виновата в этом «материя огня».

Экспериментальная база в XVIII в. уже позволяла получить эти количественные соотношения. В 1756 г. М.В. Ломоносов повторил опыт Бойля. При этом, чтобы избежать притока или, напротив, утечки этой таинственной «субстанции», ученый взвешивал свинец в запаянной реторте, а не в открытой, как его предшественник. Опыт показал, что общий вес реторты с металлом при прокаливании не изменился. Это позволило Ломоносову в годовом отчете о своей деятельности написать: «Славного Роберта Боила мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере».

Открытие сие не было случайно. Ломоносов давно уже был убежден, что воздух обладает весом, о чем сообщил Л. Эйлеру еще в 1748 г. «Нет никакого сомнения, что частички воздуха, непрерывно текущего над обжигаемым телом, соединяются с ним и увеличивают вес его». И далее: «Все перемены в натуре случающиеся такого суть состояния, что сколько чего от одного тела отнимается, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте… Сей всеобщий естественной закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своей силой другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает». Как видим, связав закон сохранения массы вещества с законом сохранения энергии (количества движения), Ломоносов дал первую формулировку основного закона природы.

Ученый во всем хотел «дойти до сути» – доказать свои гипотезы опытным путем. «Истинный химик должен быть теоретиком и практиком… Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рожденных только воображением», – утверждал он. Не только теоретическими разработками, но и многими своими опытами, ставшими классическими, Ломоносов опередил европейских ученых на десятилетия, а порой и на целое столетие.

При этом надо отметить, что почти все теоретические концепции Ломоносова – учение о теплоте, о состоянии вещества и т. д. – до малейших деталей совпали с путем развития этих наук в дальнейшем.

Открытый Ломоносовым закон получил более полное обоснование в его работах: «Об отношении количества материи и веса» (1758) и в «Рассуждении о твердости и жидкости тел» (1760), опубликованных на латинском языке в Европе. Однако осознать значение этих трудов большинство естествоиспытателей тех лет не смогло. Они попросту не обратили на них должного внимания. Об открытии русского ученого научный мир узнал много позже, тогда же Ломоносову был отдан и приоритет в установлении закона сохранения вещества, поскольку долгое время его автором считался французский химик А.Л. Лавуазье (1743–1794), опубликовавший результаты своих опытов (аналогичных опытам Ломоносова) в 1789 г.

Ломоносов – не только автор множества открытий, он и сам – открытие для России. Благодаря ему и Россия во многом открылась для Запада. Судьба ученого уникальна. Гений – он всегда из будущего и для будущего. Но Ломоносов, хотя намного опередил уровень тогдашней русской науки, оказался в ней очень вовремя, так как, собственно, и создал ее и придал ей ускорение, которое позволило нашему естествознанию не только не отстать от мирового, но и часто быть впереди него.

Перечисляя все открытия Михаила Васильевича, можно, пожалуй, и утомить читателя. Биография его также хорошо известна. Стоит разве что лишний раз напомнить, что он был сыном помора, простым «мужиком», за заслуги ставшим дворянином, обладавшим потрясающим интеллектом и огромной пробивной силой. Что в науку Ломоносов пришел поздно – на четвертом десятке лет, но и систематически начал учиться только за двадцать. Он не был вундеркиндом, во всяком случае, свидетельств тому нет. Но им с малых лет владела такая жажда знаний и желание отдать себя науке и быть полезным Отечеству, что этого с лихвой хватило бы всем российским академикам той поры, вознамерься они повторить все его исследования. Ведь труды ученого, почетного члена Стокгольмской и Болонской академий наук, четверть века были гордостью и славой Петербургской академии.

Из его биографии можно разве что упомянуть один эпизод. У Ломоносова враги не переводились – гениев, как правило, не жалуют. Он постоянно вынужден был пробивать свои идеи сквозь чиновничьи препоны и отметать клевету завистников и «неприятелей наук российских». Академик не позволял не то что приструнивать, а даже подтрунивать над собой никому, в том числе и своим высокопоставленным покровителям. Так, графу И.И. Шувалову, например, Михаил Васильевич заявил: «Я, ваше высокопревосходительство, не только у вельмож, но ниже у Господа моего Бога дураком быть не хочу». Несколько раз ученый попадал в опалу. Дошло до того, что в 1763 г. в Сенат был направлен указ об отставке Ломоносова, в очередной раз оклеветанного врагами.

Хорошо, что академик был «вхож» во двор. Екатерина II несколько раз изволила его приглашать к себе в комнаты и довольно с ним «разговаривать о науках с оказанием своего всемилостивейшего удовольствия». Приходила императрица на обед и к Михаилу Васильевичу, «в знак благоволения к наукам приказывала хозяину ходить и сидеть по правую руку около себя». Посетила она его, больного, и на этот раз, после чего отозвала из Сената указ об его отставке и пожаловала Михаилу Васильевичу генеральский чин статского советника, подняв ему жалованье с трехсот рублей в год в семь раз. После же кончины Ломоносова Екатерина распорядилась «спасением души» усопшего и его архивом, а также назначила вдове, Е.А. Ломоносовой, пенсию, а дочь Елену выдала замуж за сына брянского священника.

Что же касается основного закона, который открыл Ломоносов, его полностью подтвердила современная наука. Так, в частности, взаимосвязь массы и энергии, на которую впервые обратил внимание русский ученый, выражается уравнением Эйнштейна: Е=mc2, где Е – энергия; m – масса; c – скорость света в вакууме.

Опираясь на закон сохранения массы веществ, сегодня производят различные расчеты – начиная со школьной парты, за которой над составлением уравнений химических реакций упражняются будущие инженеры и ученые.