Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления

Капица Петр Леонидович

Некоторые биографы Ломоносова высказывали предположение, что отсутствие внимания к работам Ломоносова происходило оттого, что его идеи были чересчур передовыми. Мне думается, что это предположение тоже неосновательно. Действительно, живой и смелый ум Ломоносова захватывал почти все области естествознания, находящиеся в кругу интересов тогдашней «натурфилософии». По широте охвата трудно назвать другого ученого, современника Ломоносова, с таким же разносторонними интересами и знаниями. Теоретические концепции Ломоносова в тех областях науки, где он непосредственно вел свои экспериментальные работы — учение о теплоте, о состоянии вещества, химия — поражают тем, что они до деталей совпали с тем путем, по которому развивались эти области после Ломоносова и развиваются по сей день.

Весьма поразительно для современного читателя то, что Ломоносову была совершенно ясна кинетическая

природа тепла. Он картинно связал нагрев тела с возрастанием поступательного и коловратного движения (вращательное движение) атомов и молекул, которые он называл, конечно, иначе. В физике тогда господствовало ложное представление о существовании «теплорода». Хотя эти взгляды Ломоносова были передовыми, но он не был их одиноким адептом, например, их разделял также Бернулли. Развивал эти взгляды Ломоносов чрезвычайно последовательно и логично, например, он вплотную подошел к понятию абсолютного нуля. В «Размышлении о причине теплоты и холода» в § 26 он говорит «о высшей возможной степени холода, вызванной полным покоем частичек, прекращением всякого движения их».

Иллюстрацией убежденности Ломоносова в справедливости своего представления о физической сущности тепла может служить следующий любопытный факт. В 1761 году Ломоносов написал записку «О размножении и сохранении российского народа». В этой записке он рассмотрел те разнообразные причины, которые вызывали в России высокую смертность, и выдвинул ряд мероприятий борьбы с ней. Так, в § 7 он пишет, что надо крестить детей всегда в теплой воде: «попы исполняют предписание Требника, чтобы вода была натуральная без примесей и вменяют теплоту за примешанную материю, а не думают того, что летом сами же крестят теплой водой, по их мнению смешанной, и так сами себе прекословят; а особенно по своему недомыслию не знают, что и в самой холодной воде еще теплоты очень много. Однако, невеждам попам физику толковать нет нужды».

Интересно, что эта записка никогда в царское время не была опубликована, так как высказанные в ней мысли были чересчур революционны.

Идеи Ломоносова, направляющие его работы в области химии, были тоже совершенно правильные и передовые. Он всегда исходил из атомистического представления, он близко подошел к идее молекулярного строения химических соединений. В научных исследованиях по химии он считал необходимым применение количественного метода. Он разработал точные методы взвешивания. Считал важным применение по возможности чистых реактивов. Вот этот количественный подход к изучению химических реакций и привел его к необходимости экспериментального доказательства закона сохранения материи. Все это дает полное основание считать Ломоносова основоположником внедрения физических методов исследования в химию в том ее понимании, какое существовало в XVIII веке.

В области электричества Ломоносов работал меньше. Опыты его современника Франклина были ему известны, и он их повторял, но главный интерес Ломоносов проявлял к вопросам, связанным с атмосферным электричеством. Его происхождение он связывал с восходящими и нисходящими потоками воздуха, которые всегда сопровождают грозовые тучи. Этот взгляд и по сей день считается правильным, но сам механизм возникновения заряда облака оказывается настолько плохо поддающимся изучению, что до сих пор он окончательно не установлен.

В области волновой оптики Ломоносов вместе с Эйлером правильно поддерживал волновую теорию света, предложенную Гюйгенсом, на пути признания которой стоял авторитет Ньютона, упрямо настаивавшего на своей ошибочной корпускулярной теории света. Но в дальнейшем развитии теории света Ломоносов пошел по ошибочному пути. То же произошло и с Эйлером.

Большой интерес представляет самое крупное заблуждение Ломоносова в одном из фундаментальных вопросов физики.

Как известно, Галилей открыл один из самых удивительных законов природы. Он установил, что масса тела независимо от его природы пропорциональна силе тяготения, или в данной точке пространства просто его весу. Ньютон показал, что этот закон выполняется с большой точностью. Эксперимент Ньютона очень прост, точен и убедителен. У себя в комнате, в колледже, в дверном проеме он подвесил два маятника одинаковой длины, но изготовленные из разных веществ. Оказалось, что маятники всегда колебались строго изохронно независимо от подвешенного вещества. Это могло иметь место только тогда, когда масса тела точно пропорциональна его весу.

Ломоносов считал, что это неправильно. Он начал высказываться на эту тему в 1748 году и продолжал до 1757 года. Все эти высказывания относились ко времени значительно более позднему, чем опыты Ньютона

с маятником. Но Ломоносов все время удивительно упорно боролся против этого закона. Так, в 1755 году Ломоносов предлагает выдвинуть в качестве задачи на премию Академии наук экспериментальную проверку «гипотезы, что материя тел пропорциональна весу». Постановка этой задачи, как противоречащей взглядам великого Ньютона, встретила возражения в Академии наук и Эйлер был приглашен в качестве судьи. Эйлер, который обычно был на стороне Ломоносова, в данном случае не поддержал его и был против постановки такой задачи. Следует отметить, что единственный ученик Ломоносова С. Я. Румовский тоже не разделял взглядов Ломоносова, как это видно из его писем к Эйлеру в 1757 году. Румовский, ставший впоследствии академиком, учился математике два года у Эйлера в Берлине и, конечно, хорошо знал механику Ньютона. Возможно, что тогда Румовскому удалось показать Ломоносову его заблуждение, так как после 1757 года я не нашел указаний на то, что Ломоносов вновь подымал этот вопрос.

Ничто так не поучительно, как заблуждение гения. Мне кажется, что в данном случае это заблуждение имеет не случайную, а более глубокую причину. Чтобы уверенно разобраться в этом вопросе, требовалось уделить ему гораздо больше времени, чем я мог.

Я предполагаю, что причина заблуждения Ломоносова связана с одной философской концепцией, которой он ошибочно решил придать универсальное значение. Эта концепция Ломоносова заключалась в том, что движение в природе всегда сохраняется, никогда не возникает и не пропадает, но только передается от одного тела к другому и при этом только через непосредственное прикосновение. Мы знаем, что такое представление справедливо в случае упругого соударения шаров. Теперь мы также хорошо знаем, что, рассматривая столкновение между атомами и молекулами как столкновение между упругими сферами, можно построить полную и правильную картину кинетической природы тепла. Поэтому понятно, почему Ломоносов, приняв, с одной стороны, атомистическое строение вещества, с другой — подчинил взаимодействие между атомами законам столкновения упругих тел и смог первым правильно построить почти полную картину тепловых явлений на основе кинетической концепции. Как я уже говорил, он не только подошел к определению абсолютного нуля, но также вплотную подошел к формулировке закона сохранения энергии, конечно, не в общем виде, но только при переходе кинетической энергии в тепловую.

Ошибка Ломоносова была в том, что он придал своей концепции универсальный характер и начал считать, что в природе существует только единственный способ взаимодействия между телами, и это через соприкосновение. Возможность действия на расстоянии через тяготение или электрического взаимодействия Ломоносов отрицал. Развивая такие представления, он считал, что если тело под влиянием тяжести приобрело скорость, то необходимо, чтобы при этом окружающая тело среда потеряла скорость. Среда, обладающая таким свойством продолжать движение, конечно, была гипотетична и ее существование в природе Ломоносов постулировал. Аналогичным путем он пытался описать и электрическое взаимодействие между телами.

Нетрудно понять, что на основании таких представлений Ломоносову не только не удалось нарисовать четкую картину явлений, связанных с взаимодействием тел на расстоянии, но это привело его к отрицанию существования универсальной связи между весом и массой тел.

Трудно понять, как мог Ломоносов, развивая эти взгляды, не считаться с описанным опытом Ньютона с маятником. Возможно, что он их либо не знал, либо не понимал, я не смог нигде найти у Ломоносова упоминания об этих опытах. При знакомстве с курсом физики Вольфа, по которому учился Ломоносов и который он перевел на русский язык, бросается в глаза, что там работам Ньютона по механике не отводится должного внимания. Об описанном опыте с маятником тоже нет упоминания. Интересно, что единственный вопрос механики, которому Вольф уделяет внимание, это как раз соударение шаров. Я сравнивал писания Христиана Вольфа с писаниями других физиков того времени; он на меня производит впечатление ученого с ограниченным физическим мышлением. Известно, что своей славой он был обязан работам на отвлеченные философские темы. По-видимому, Вольф не привил Ломоносову элементов конкретного математического мышления, без которого трудно воспринимать механику Ньютона. Как я указывал, Ломоносов не имел возможности встречаться с такими учеными, как Бернулли и Эйлер, которые не только прекрасно знали механику Ньютона, но и сами прославились тем, что развили ее для сплошной среды. Можно с уверенностью сказать, что если бы такое общение существовало, то не произошло бы этого заблуждения Ломоносова.