Научные труды М.В.Ломоносова в области физики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Научные труды М.В.Ломоносова

  в области физики».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание.

 

 

 

 

 

 

1. Введение……………………………………………………………………………3
2. Научные труды М.В.Ломоносова в области физики…………………………….4
3. Заключение………………………………………………………………………..11
4. Литература………………………………………………………………………...12

 

 

Введение.

 

 

 

 

История человечества знает много  разносторонне одаренных людей. И среди них на одно из первых мест надо поставить великого русского ученого Михаила Васильевича  Ломоносова. Оптика и теплота, электричество  и тяготение, метеорология и искусство, география и металлургия, история и химия, философия и литература, геология и астрономия—вот те области, в которых Ломоносов оставил свои след.

Жизнь и творчество великого русского ученого Михаила Васильевича  Ломоносова составили целую эпоху в истории отечественной и мировой науки и культуры. Ломоносов был одним из образованнейших людей своего времени, человеком большого и многогранного таланта. Его научно-творческая  деятельность была неразрывно связана с жизненными потребностями огромной страны, становившейся на путь промышленного и культурного развития. Все творчество ученого непосредственно определялось экономическими и социальными задачами, вставшими перед его Родиной в эпоху преобразований, начатых в петровское время. Патриотизм, горячая любовь к своему народу, постоянное стремление всячески содействовать экономическому и культурному прогрессу России были основной побудительной причиной разносторонней деятельности Ломоносова.

М.В.ломоносов с полным основанием считается основоположником отечественной науки, крупнейшим ее организатором. Вся его сознательная жизнь, его научное творчество были безраздельно связаны с деятельностью Петербургской Академии наук, в которой он неустанно трудился почти три десятилетия.

До середины XVIII в. Петербургская Академия по существу являлась единственным научным центром России. Исследования, проводившиеся в Академии в области математики, механики, астрономии, физики, химии, минералогии, выдвинули ее в ряды самых авторитетных научных учреждений мира. Особенное развитие в Академии получили математические и естественные науки.

 

Научные труды  М.В.ломоносова в области физики.

 

 

К середине XVIII в. физика уже вполне оформилась в качестве науки, составляющей одну из важнейших областей естествознания. Правда, не все отрасли физики к этому времени получили одинаковое развитие. Наиболее полно были изучены законы механики, оптики и гидравлики, в тог время как учение о теплоте, магнетизме и электричестве делало лишь первые шаги.

Развитие физики в первой половине XVIII в. проходило в обстановке борьбы двух направлений в науке, возникших под влиянием двух выдающихся ученых XVIII в.: французского философа и естествоиспытателя Р.Декарта и английского физика и философа И.Ньютона. рене Декарт, известный также под латинизированным именем Картезий, наиболее последовательно выражал механистические представления о природе. Картезианцы наделяли материю лишь самыми простыми механическими свойствами: протяженностью, непроницаемостью и инерцией. Они исключали из физики понятие силы, не признавая взаимодействия тел на расстоянии. Декарт и его последователи опирались не на изучении конкретных явлений природы, а на умозрительные схемы, составленные на основании надуманных гипотез.

В отличии от Декарта  Ньютон и его последователи строили свои механические теории на основе практического опыта и хорошо проведенного эксперимента. Важнейшую роль в механике Ньютона играло понятие силы, вызывающей перемещение тел в пространстве. Закон всемирного тяготения, открытый великим английским ученым, явился основным законом небесной механики. На основании закона тяготения легко объяснялись и определялись движения небесных тел. Идеи ньютоновской механики постепенно распространились на всю физику. Все физические процессы последователи Ньютона стремились объяснить результатом движения материальных тел и частиц под действием различных сил, механических, электрических, магнитных и др. однако не все эти силы считались присущими всем частицам материи. Электрические силы, например, возникали в процессе электризации некоторых веществ. Магнитные силы характеризовали лишь отдельные виды железной руды и само железо после его намагничивания.

Все это привело к  тому, что физики XVII-XVIII вв. стали приписывать эти избирательно  действующие силы частицам каких-то невесомых жидкостей (флюидов), будто бы находящихся в порах материальных тел или, наоборот, отсутствующих в них. К числу таких электрических и магнитных «флюидов» были причислены также частицы теплоты и света. Первый ощутимый удар по этой теории был нанесён атомно-кинетической концепцией строения вещества и законом сохранения материи и движения, установленными Ломоносовым.

Ломоносов всегда отрицательно относился  к утверждениям о существовании  теплорода, особого невесомого теплового вещества, способного переливаться из одного тела в другое, определяя степень его нагревания или охлаждения. В окончательной редакции своего труда «Размышления о причине теплоты и холода» (1749) Ломоносов писал: «В наше время причина теплоты приписывается особой материи, которую большинство называет теплотворной, другие — эфиром, а некоторые — элементарным огнём. Это мнение в умах многих пустило такие глубокие корни и настолько укрепилось, что повсюду приходится читать в физических сочинениях о внедрении в поры тел названной выше теплотворной материи, как бы привлекаемой каким-то приворотным зельем; или, наоборот, о бурном выходе её из пор, как бы объятой ужасом. Поэтому мы считаем нашей обязанностью подвергнуть эту гипотезу проверке»¹.

Еще великие предшественники Ломоносова, прежде всего Ф.Бэкон, И.Ньютон, Р.Бойль рассматривали теплоту как некоторое молекулярное движение. Пользуясь достижениями современной ему теоретической и экспериментальной физики, Ломоносов поставил своей целью дать подлинно научное определение теплоты, доказать несостоятельность утверждения о существовании «невесомого флюида» тепловой материи.

 В работе Ломоносова «Опыт теории о нечувствительных частицах тел и вообще о причинах частных качеств», написанной в начале 40-х годов, излагались впервые основы кинетической теории тепла. «Теплота тел состоит во внутреннем их движении»², — писал учёный. И далее он пояснял: «Внутреннее движение как величина может увеличиваться и уменьшатся, почему разные степени теплоты определяются скоростью движения собственной материи... Для произведения любой степени теплоты достаточна та или иная скорость движения материи. Теплота тел состоит во вращательном движении монад собственной материи»³.   

Наиболее полное изложение  теория теплового движения частиц материи  получила в уже упоминавшейся работе Ломоносова «Размышления о природе теплоты и холода», о которой с большой похвалой отозвался Л.Эйлер.

Рассматривая различные  формы движения материи и её мельчайших частиц, Ломоносов делил и хна  три вида: поступательное движение, колебательное и коловратное (вращательное). Тепловое движение частиц материи он относил к категории вращательного движения. «Теплота состоит во внутреннем вращательном движении связанной материи»⁴, — утверждал учёный.

В работах о причине теплоты  Ломоносов рассматривал весьма важный вопрос о границах скоростей теплового движения мельчайших частиц материи. Он не ограничивал максимальную скорость этого движения, однако нижним пределом считал полное отсутствие теплового движения в материи. По мнению учёного, «нельзя представить себе такую большую скорость движения, чтобы мысленно нельзя было представить себе другую, ещё большую. Это по справедливости относится, конечно, и к теплотворному движению, поэтому невозможна высшая и последняя степень теплоты как движения. Наоборот, то же самое движение может настолько уменьшиться, что тело достигает наконец состояния совершенного покоя и никакое дальнейшее уменьшение движения невозможно. Следовательно, по необходимости должна существовать наибольшая и последняя ступень холода, которая должна состоять в полном прекращении вращательного движения частиц»"⁵. В приведенной цитате Ломоносов высказывает мысль о существовании абсолютного нуля, т.е. температуры, при которой полностью прекращается тепловое движение частиц материи. Далее он пишет, что высшей степени холода на земном шаре нигде не существует. «Действительно, все, что нам кажется холодным, лишь менее тепло, чем наши органы чувств. Так, самая холодная вода еще тепла, так как лед, в который вода замерзает на более сильном морозе, холоднее ее, т.е. менее тепел».⁶

Значительное место в своем  труде Ломоносов отводит критике  общепринятой в то время теории теплорода. «Нельзя приписывать теплоту  тел сгущению какой-то тонкой, специально для того предназначенной материи, но что теплота состоит во внутреннем вращательном движении связанной материи нагретого тела».⁷

Диссертация М.В.ломоносова «Размышления о причине теплоты и холода» получила широкую известность не только в России, но и в европейских странах. Однако она оказалась непонятной многими его современниками. С ее выводами не согласились петербургские академики, обсуждавшие первый вариант этой работы в январе 1745г. еще  слишком прочными были традиционные представления о невесомой теплотворной жидкости, определяющей изменение температуры материальных тел. И только великий Эйлер целиком и полностью поддержал выводы молодого русского ученого.

Разработка молекулярно-кинетической теории теплоты является великим  научным подвигом Ломоносова, укрепившим материалистические позиции в естествознании XVIII в. Одновременно с разработкой молекулярно-кинетической теории теплоты Ломоносов создавал основы молекулярно-кинетической теории газов, прежде всего воздуха. Фундаментом обеих теорий служит единое материалистическое положение об обусловленности всех явлений природы механическим движением мельчайших частиц материи. 2 сентября 1748г. Ломоносов представил Академическому собранию специальную диссертацию «Опыт теории упругости воздуха», в которой доказывал, что давление воздуха объясняется не какой-то особой «расширительной силой», а движением частиц самого воздуха, имеющих форму шариков с шероховатой поверхностью.

30 сентября 1748г. в Академическом  собрании с замечаниями по  поводу диссертации Ломоносова  выступил академик Г. В. Рихман. Он высказал мнение, что диссертация Ломоносова не объясняет, почему упругость воздуха пропорциональна его плотности. Замечания известного физика заставило Ломоносова осуществить серию опытов по проверке закона Бойля. В мае 1749г., посылая свою диссертацию Л.Эйлеру, Ломоносов сопровождает ее письмом. Он писал, что в его диссертации об упругости воздуха «не хватает объяснения очень известного закона, а именно, что упругость воздуха пропорциональна плотности. Я его не дал, т.к. весьма сомневаюсь, приложим ли это закон к любому сжатию воздуха». «... соображения, в силу которых упомянутый закон расходится с моей теорией, затруднительно изложить вне связи со всем моим трудом. Поэтому я теперь готовлю по этому вопросу дополнение к рассуждению об упругости воздуха»⁸.

Вскоре «Прибавление к размышлениям об упругости» было готово и направлено в академическое собрание. В этих работах Ломоносов впервые сформулировал основы молекулярно-кинетической теории газов, показал, что при очень больших давлениях упругость газа отступает от закона Бойля. Он объединил идею Ньютона о взаимном отталкивании частиц газа с представлениями Бернулли о движении этих частиц, игнорирующими их взаимное отталкивание. Таким образом, разработанная Ломоносовым молекулярно-кинетическая теория газов, так же как и теплоты, была новым шагом вперед по сравнению с теориями его предшественников, легла в основу кинетической теории, разработанной Р.Клаузиусом и другими физиками XIX в.

В своих физических исследованиях  Ломоносов уделял большое внимание изучению и объяснению световых явлений, а также теории цветообразования. Разработка теории цветов имела для него особое значение, и не только теоретическое, но и прикладное. В 1749г. в Химической лаборатории он начинает опыты по изысканию «разноцветных стекол к мозаичному художеству», которые продолжались несколько лет. В начале 50-х годов его работа над теорией цветов была наиболее интенсивной и продуктивной.

1 июля 1756г. М.В.Ломоносов произносит  в публичном собрании Академии  наук «Слово о происхождении  света, новую теорию о цветах  представляющее». В начале этой знаменитой речи ученый дает краткую характеристику воззрений античных философов и ученых XVII-XVIII вв. на природу света и цвета.

Рассматривая гипотезы о сущности явлений света и цветообразования, Ломоносов отдавал предпочтение взглядам Декарта. Подобно Декарту, Ломоносов считал, что мировое пространство, в котором происходят световые явления, заполнено эфиром. Световые явления осуществляются посредством движения мельчайших частичек эфира, утверждает Ломоносов. Однако частицы эфира, как и корпускулы всех других тел материального мира, могут иметь движение трёх видов: поступательное, вращательное и колебательное. Какое же из них способно возбуждать и передавать поток света?

В «Слове о происхождении света…» Ломоносов утверждал, что в эфире могут существовать независимо друг от друга тепловые и световые явления. Значит, они возбуждаются разными видами движения его частичек. Тепло распространяется вращательным движением, а свет — колебательным. Кроме того, учёный выдвинул гипотезу о наличие в эфире трёх групп частиц, отличающихся по своим размерам. Таким образом, по Ломоносову, эфир является конгломератором мельчайших движущихся частиц, отличающихся своими размерами и характером движения. Каждая группа или род частиц определяет один из основных цветов: красный, жёлтый или голубой. «От первого рода эфира происходит цвет красный, от второго – желтый, от третьего – голубой. Прочие цвета рождаются от смешения первых»⁹.

Ломоносов впервые попытался установить связь между тепловыми, химическими, световыми и электрическими процессами, происходящими в природе. Все эти процессы сводились им к различным формам движения различных групп мельчайших частиц материи в материальной среде — эфире.

В 1757г. «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее» было напечатано отдельным изданием. Год спустя он вышло на латинском языке, а потом в виде подробных рефератов появилось в научных журналах Англии, Франции, Германии, Голландии. Хорошо знал об этой работе Т.Юнг, которого считают одним из основоположников трехцветной теории зрения. В его обширной библиографии по натурфилософии, вышедшей в 1807г., работой Ломоносова открывается раздел книг и статей по физической оптике.