Идея о том, что теплота обусловлена движением мельчайших частиц, высказывалась ещё античными философами. В 17 веке подобной точки зрения на природу теплоты
придерживались почти все крупные физики, в том числе Декарт, Гук, Бойль, Ньютон. Однако дальнейшее развитие теплоты как
самостоятельного раздела физической науки на рубеже 17-18 веков привело к почти повсеместному признанию существования "теплорода" - особой невесомой жидкости, ответственной за тепловые явления.
Предпринятая Д. Бернулли попытка математически обосновать молекулярно-кинетические воззрения не получила поддержки со стороны
западноевропейских учёных. Таково было положение дел, когда в 40-х годах 18 века М.В. Ломоносов приступил к исследованию "причин теплоты и холода".
Попробуем теперь хотя бы кратко перечислить области знаний, в которых работал Ломоносов, и основные его труды и заслуги. Получается такой перечень:
Физика и химия:
Разработка атомистической теории строения вещества.
Новым в этой теории по сравнению с работами предшественников Ломоносова было признание им объективного существования двух различных форм частиц материи -
атома (по его терминологии - элемента) и молекулы (по его терминологии — корпускулы) как собрания атомов. Уже в одной из первых своих работ — «276
заметок по физике и корпускулярной философии» Ломоносов, выступая против положений Го́тфрида Лейбница и его последователей, которые утверждали, что в
основе всех явлений природы лежат нематериальные духовные сущности, заявлял : "… я твёрдо уверен, что это мистическое учение должно быть до основания
уничтожено моими доказательствами". Идеи Ломоносова о строении всех тел из атомов как материальных частичек опередили науку более чем на столетие.
Исследование природы электрических явлений. Важное для
своего времени открытие Ломоносова: электрические заряды в атмосфере существуют и в отсутствие грозовых явлений. Он был уверен, что использование электричества
откроет перед наукой "великую надежду к благополучию человеческому". Жизнь полностью подтвердила это предвидение великого учёного.
Разработка учения о теплоте. Причиной теплоты
Ломоносов считал "коловратное" т.е. вращательное движение частиц, составляющих тело, а температура и степень нагрева тела являются мерой интенсивности движения
частиц. В диссертации «Размышление о причине теплоты и холода» он обосновал молекулярно-кинетическую теорию теплоты и ряд физических принципов, в частности,
существование абсолютного нуля, т.е. температуры, при которой прекращается тепловое движение частиц материи. В этой же работе учёный подверг критике теорию
теплорода, которая господствовала тогда в науке. Интересно, что представление о теплоте как о виде движения стало общепринятым в науке лишь в 70-х годах 19
века. На основе молекулярно-кинетической теории теплоты возникла кинетическая теория газов, основные положения которой Ломоносов изложил в диссертации «О
рождении и природе селитры» (1748 г.). Теория газов, разработанная Ломоносовым, была новым словом в науке и стала основой для дальнейших исследований в 19 веке.
Учение о свете и цвете. Теоретические выводы по
результатам своих исследований световых явлений Ломоносов обобщил в "Слове о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее", которое он произнес
в публичном собрании Академии наук. Подобно Декарту, он принимает концепцию, согласно которой мировое пространство, где
происходят световые явления, заполнено эфиром. Движения мельчайших частичек эфира, причём колебательные движения, и создают световые явления. Взгляды
Ломоносова на природу света и цвета являются важным звеном в развитии учения о свете, несмотря на то, что сегодня они кажутся наивными. Ведь он впервые сделал
попытку установить связь между тепловыми, химическими, световыми и электрическими процессами, происходящими в природе.
Химические исследования. В течение многих лет химия являлась основным занятием Ломоносова. В начале 18 века химия ещё не оформилась
как наука, ещё не было выработано общих положений, которые могли бы объединить всю сумму накопленных знаний, отсутствовали количественные методы исследований и
химические реактивы нужной чистоты. Теория флогистона (теплорода) могла только заводить в тупик любого мыслящего экспериментатора.
Вот что говорил в 1743 году Ломоносов о состоянии химии: "Важнейшая часть естественной науки всё ещё покрыта глубоким мраком и подавлена
своей собственной громадою. От нас скрыты подлинные причины удивительных явлений, которые производит природа своими химическими действиями". Он первым в
истории дал достаточно полное и верное определение химии как науки, хотя в то время химию было принято считать искусством. Глубокое материалистическое
понимание природы и происходящих в ней процессов и явлений позволило Ломоносову впервые в истории науки дать чёткую формулировку закона сохранения материи и
движения. Мысль о том, что вещество вообще не может возникать и исчезать, что количество его во Вселенной остается постоянным, была высказана давно и
принималась философами 17-го и 18-го веков как аксиома. Но никто до Ломоносова не считал это положение законом, который лежит в основании всего здания химии. В
письме к Леонарду Эйлеру в 1748 году он сформулировал основные положения этого закона: "Все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо
нечто прибавилось, то это отнимается от чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я
затрачиваю на сон, столько же отнимаю у бодрствования и т.д. Так как это всеобщий закон природы, то он распространяется и на правила движения".
Физическая химия. Для Ломоносова-естествоиспытателя химия и физика составляли неразрывное целое. "Химик,
- писал Ломоносов,- 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". Проводя все доступные и известные в его время исследования и
эксперименты, Ломоносов положил начало развитию физической химии. По его определению, "физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и
опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях". Цель физической химии Ломоносов видел в изучении химических превращений
физическими методами. Заслугой Ломоносова является то, что он разработал конкретную программу химических исследований на новой, физико-химической основе.
Сам он успел выполнить лишь небольшую часть намеченных им работ. Он изучал влияние на вещество высоких и низких температур и давления, проводил опыты в
пустоте, изучал явления вязкости, капиллярности, кристаллизации, образование растворов и растворимость в разных условиях, преломление света и действие
электричества в растворах. Научные идеи Ломоносова, содержащиеся в его работах по физике и химии, опережали свою эпоху на многие десятилетия и получили полное
признание только во второй половине 19-го столетия, когда научный прогресс в стране позволил, наконец, понять и оценить всю важность трудов великого учёного.