Научная деятельность и врачебный вклад в педиатрию М.В. Ломоносова

Свыше 46-ти работ - таков творческий итог его  деятельности. Российская наука получила благодаря этому великому ученому  поистине термоядерный импульс.

Молекулярно-кинетическая теория тепла

Первыми научными трудами Ломоносова были сочинения, посылаемые им из Германии в Академию Наук в качестве отчета о своих  научных занятиях. “Работу по физике о превращении твёрдого тела в  жидкое, зависящем от движения имеющейся налицо жидкости”(1738г.), “О различии смешанных тел, состоящем в сцеплении корпускул”(1739г.). В Марбурге же Ломоносов начал большое сочинение “Элементы математической химии”(1741г.), которое осталось незаконченным, как и многие другие работы по физике и химии.

В этих работах Ломоносов разработал корпускулярную теорию строения вещества, проник в тайны его строения. Ломоносов  впервые разграничил понятие  атома “элемента” и молекулы “корпускулы”, но лишь в XIX веке это его предвидение  нашло окончательное признание - английский учёный Джон Дальтон продолжил  его учение, что привело к созданию химической атомистики. Эти первые работы Ломоносова предопределяют дальнейший ход развития его научных воззрений.

Концепция атома возникла впервые в Древней  Греции в 5-3 в.в. до н.э. - древнегреческие  философы Демокрит, Эпикур высказывали мысль, что все тела в окружающем нас мире состоят из мельчайших неделимых частиц, “кирпичиков”, вещества (“атом”- по-гречески “неделимый”). “Корпускула (по Ломоносову) - есть собрание элементов в одну небольшую массу”.

Химия XVII в. ещё не освободилась от алхимических представлений; алхимики преследовали мистические цели - искали средства превращения обычных веществ в благородные металлы, создания удивительного вещества - “философского камня”, но им принадлежат и практические цели: изготовление различных лекарств для лечения людей. Ломоносов начинал свой научный путь в эпоху становления химии как науки, хотя с различными химическими превращениями человек имел дело ещё в древние времена.

В середине XVIII века в европейской  науке господствовала теория теплорода, впервые выдвинутая Робертом Бойлем. В основе этой теории лежало представление  о некой огненной (или, как вариант, холодообразующей) материи, посредством которой распространяется и передается тепло, а также огонь.

Ломоносов обращает внимание ученого сообщества, что ни расширение тел по мере нагрева, ни увеличение веса при обжиге, ни фокусировка  солнечных лучей линзой не могут  быть качественно объяснены теорией  теплорода. Связь тепловых явлений  с изменениями массы отчасти  и породили представление, что масса  увеличивается вследствие того, что  материальный теплород проникает в  поры тел и остается там. Но, спрашивает Ломоносов, почему при охлаждении тела теплород остаётся, а сила тепла  теряется?

Опровергая  одну теорию, Ломоносов предлагает другую, в которой с помощью  бритвы Оккама он отсекает лишнее понятие  теплорода. Вот логические выводы Ломоносова, по которым, «достаточное основание  теплоты заключается»:

«в  движении какой-то материи» -- так как «при прекращении движения уменьшается и теплота», а «движение не может произойти без материи»;

«во внутреннем движении материи», так  как недоступно чувствам;

«во внутреннем движении собственной материи» тел, то есть «не посторонней»;

«во вращательном движении частиц собственной  материи тел», так как «существуют  весьма горячие тела без» двух других видов движения «внутреннего поступательного  и колебательного», напр. раскаленный  камень покоится (нет поступательного  движения) и не плавится (нет колебательного движения частиц).

«Таким  образом, мы доказали a priori и подтвердили a posteriori, что причиною теплоты является внутреннее вращательное движение связанной материи»

Эти рассуждения имели огромный резонанс в европейской науке. Теория, как  и полагается, более критиковалась, нежели принималась учеными. В основном критика была направлена на следующие  стороны теории:

- частицы Ломоносова обязательно  шарообразны, что не доказано (по мнению Рене Декарта прежде  все частицы были кубические, но после стерлись до шаров);

- утверждение, что колебательное  движение влечет распад тела  и потому не может служить  источником тепла, тем не менее,  общеизвестно, что частицы колоколов  колеблются веками и колокола не рассыпаются;

Если  бы тепло путем вращения частиц передавалось лишь передачей действия, имеющегося у тела, другому телу, то «б и куча пороху не загоралась» от искры;

И так как, вследствие затухания вращательного  движения при передаче его от одной  частицы к другой «теплота Ломоносова купно с тем движением пропала; но сие печально б было, наипаче  в России» .

Замечательный русский ученый научно доказал, что  тепло возникает в результате движения молекул и зависит от скорости их хаотического движения .

Первоначальные  сведения о химических явлениях и  процессах накапливались в результате практической деятельности людей - в  ходе выплавки металлов, изготовления стекла и керамики и т.д. В этом смысле металлургическая практика стимулировала особый интерес к металлам и их окислам. Но нужно было и теоретическое обоснование процессам.

В 1703 году врач прусского короля, занимавшийся химией Георг Эрнест Шталь предложил так называемую теорию флогистона (“флогистос” по-гречески воспламеняющийся). Шталь считал, что различные вещества и металлы содержат в своём составе особое “начало горючести” - флогистон - невесомое вещество с отрицательным весом. У этой теории было много сторонников, принимал её и Ломоносов (сочинения “О металлическом блеске”(1745г.), “О рождении и природе селитры”(1749г.), даже в его физико-химических заметках в “курсе истинной физической химии”(1752- 1754г.г.) “Слове о рождении металлов от трясения земли”(1757г.), “Слове о происхождении света…(1756г.) и других сочинениях. Ведь во времена Ломоносова были известные только два газа: воздух и углекислый газ. Водород, кислород и азот были открыты после его смерти.

В этих условиях создать правильную теорию горения было просто невозможно. Поразительно, что молодой Ломоносов увидел недостатки в современной ему  науке и наметил правильные теоретические  основы химии. В основе химических явлений, по Ломоносову, лежит движение частиц - “корпускул”. Ещё Галилей считал, что корпускулы находятся в движении. А движение - создаёт тепло - считал Ломоносов. В работах Ломоносов  на эту тему - о теплоте и холоде: “О нечувствительных физических частицах, составляющих тела природы…”(1744г.) и  классической “Размышления о причине  теплоты и стужи”(1747г.) важную роль играет атомистика. Отдельные положения  его классической работы о теплоте  и холоде предвосхитили представления  атомно-молекулярной теории более чем  на 50 лет. В этих работах Ломоносов  показывает, что теплота это результат  движения “нечувствительных частиц”  и зависит от скорости их хаотического движения, которое прекращается при  достижении “низщего градуса холода”, т.е. говорит Ломоносов: “Величайший холод в теле - абсолютный покой; если есть хоть где-либо малейшее движение, то имеется и теплота” Ломоносов впервые искусственным путём получил холод, при котором замёрзла ртуть, и назвал температурой абсолютного нуля [4].

В научной системе Ломоносова важное место занимает один из фундаментальных  законов природы - закон сохранения материи (или массы вещества) и  движения, ведь материя без движения столь же немыслима, как и движение без материи.

Физические  представления о материи и  движении - философских понятиях, были развиты учёными древности Демокритом, Платоном, Аристотелем, которые не утратили своего значения и по сей день.

В дальнейшем достижения Г.Галилея и  его современников в области  физического учения о материи  и движении, подготовили почву  для работ И.Ньютона. Мерой количества материи была масса, а термин “материя”  закрепился в конце XIX века только за “весовой материей” -веществом.

Впервые Ломоносов формулирует “всеобщий  закон” сохранения в письме к Леонарду Эйлеру (великолепному математику, физику и астроному) в 1748 году: “Но  все встречающиеся в природе  изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось ,то это отнимается у 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: тело, которое своим толчком возбуждает другое к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому, им двинутому…”- мысли, которых до Ломоносова не высказывал.

Это знаменовало переворот в науке, начало этой эры; теперь наука могла  объяснить изменения веществ - один из основных вопросов, занимавших в  то время умы учёных. Печатная публикация закона последовала через 12 лет, в 1760 году, в диссертации “Рассуждение о твёрдости и жидкости тел.”

Рядом блестящих опытов Ломоносов, на конкретном примере применения всеобщего закона сохранения, доказал неизменность общей  массы вещества при химических превращениях - поистене великого открытия, благодаря которому удалось сформулировать и основной закон химической науки - закон постоянства массы.

Так, Ломоносов в России, а позднее  Лавуазье во Франции завершил процесс  превращения химии в строгую  количественную науку. Век алхимии  кончился, начался путь к химическим производствам. В науке, по мнению Ломоносова, теория и практика неразрывно связаны. Уже в одной из своих первых работ - “Элементы математической химии” Ломоносов утверждает: “Истинный химик должен быть теоретиком и практиком, а также и философом.”

Так, при самом зарождении химической науки, Ломоносов, сам только начинавший свой научный путь, ясно понял, что  химическая теория должна строиться  на законах механики и математики.

В своём знаменитом “Слове о пользе химии” (1751 год), произнесённом на публичном  собрании Академии Наук, Ломоносов  ещё раз подчеркнул, что для  успеха химической науки “требуется весьма искусный химик и глубокий математик в одном человеке, “химия руками, математика очами физическими  по справедливости называться может”. Ломоносов был автором первого  в мире “Курса истинной физической химии” (1752-54г.г.) “Физическая химия  есть наука, объясняющая на основании положении и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях.” Он верно понял, насколько важно использовать физические знания и методы при изучении химии. В 1752-1753 годах он читал для студентов курс “Введение в истинную физическую химию”.

В области физики Ломоносов также  оставил ряд важных работ по кинетической теории газов и теории теплоты, по оптике, электричеству, гравитации и  физике атмосферы. В 1750-е года работая в Петербурге, в химической лаборатории Академии Наук, Ломоносов изучал действие кислот на металлы, проводил анализы состава солей и минералов, разрабатывал способы получения минеральных красок и цветных стёкол из отечественного сырья, сам выполнил тысячи плавок и создал несколько замечательных мозаик, в том числе знаменитую “Полтавскую баталию” - Пётр I верхом на белом коне, русские и шведские войска.

Ломоносовым было написано много книг: “Элементы математической химии” (1741 год), “О слоях земных” (1742 год), “Рассуждение о причинах теплоты и холода” (1744 год), “Слово о пользе химии” (1751 год), “Слово о пользе стекла” (1752 год), “Слово о явлениях воздушных, от электричекой силы происходящих” (1753 год) - задуманную после трагической смерти его друга Рихмана, “Российская грамматика” (1754 год) и другие. Ломоносов был пионером во многих областях науки [4].

Большое место в его научных трудах и экспериментальной работе занимала оптика. Он сам изготовлял оптические приборы, инструменты, оригинальные зеркальные телескопы. 26 мая 1761 года, наблюдая прохождение  Венеры перед солнечным диском, открыл у этой планеты атмосферу, открыл у этой планеты атмосферу и  нарисовал яркую картину огненных валов и вихрей на Солнце; лишь в XIX в. смогли повторить этот его опыт. Исследуя небо с помощью своих  приборов, Ломоносов отстаивал идею бесконечности Вселенной, множества  миров в ее глубинах.

Академик  С.И.Вавилов, изучавшие труды Ломоносова многие годы сделал вывод, что «...по объёму и оригинальности своей оптико-строительной деятельности Ломоносов был одним  из самых передовых оптиков своего времени и безусловно первым русским творческим опто-механиком».[2] Ломоносовым было построено более десятка принципиально новых оптических приборов. В мае 1762 года он создал телескоп с отражателем. Более 25 лет спустя такая же идея будет использована Гершелем в его телескопе-рефракторе. Ломоносов высказал правильную догадку о вертикальных течениях в атмосфере, правильно указал на электрическую природу молний, полярных (северных) сияний и оценил их высоту. Это было совершенно новое объяснение природных явлений - первый шаг к разгадке их реальной сущности [5]. Он попытался разработать эфирную теорию электрических явлений и думал о связи электричества и света, которую хотел обнаружить экспериментально.

Заключение

Ломоносов М. В., прожив яркую, полную творческих поисков жизнь, оставил глубокий след в науке и художественной литературе, в искусстве и просвещении. Свыше 40 известных нам работ творческой деятельности - таков итог его кропотливых  трудов.

Еще при жизни имя великого ученого  было широко известно не только в России, но и за рубежом. Он был единственным из русских ученых XVIII века, при жизни  которого дважды печатались его Собрания сочинений, хотя это была только небольшая  часть его трудов.

Несмотря  на то, что со времени, когда жил  и работал великий русский  ученый, прошло более двух столетий, его имя живет в памяти народов. Его жизни и деятельности посвящено  много книг и статей, его образ  запечатлен в произведениях живописи, графики, скульптуры, его имя носят  города и села, улицы и площади, учебные заведения и школы. Имя  М. В. Ломоносова присвоено подводному горному хребту в бассейне Северного  Ледовитого океана; одному из кратеров на обратной стороне Луны; экваториальному  противотечению в Атлантическом океане. Именем русского ученого названа одна из малых планет и один из минералов, а в 1956 году учреждена Золотая медаль им. М. В. Ломоносова за выдающиеся работы в области естественных наук.