Первоначала вещей(Очерк о строении вещества)
Шрифт:
Рис. 3. Приборы, изобретенные Ломоносовым.
На протяжении последних ста лет закон Ломоносова был тем фундаментом, на который опиралось развитие науки и техники. Именно знание этого закона обеспечило сказочный технический прогресс, свидетелями которого мы являемся. В последние десятилетия, когда ученые напряженно трудились, пытаясь раскрыть тайны строения атома,
Изучая свойства тел, великий русский ученый объяснил истинную причину таких свойств, как упругость газов, нагревание тел при трении и т. д.
Что происходит с телами при нагревании? Что такое тепло? Почему тела притягиваются к земле? Почему газ сопротивляется сжатию? Почему тело, выставленное на мороз, охлаждается? Эти вопросы особенно интересовали науку во времена Ломоносова.
В то время в европейской науке существовал один ответ на все перечисленные выше вопросы. Для объяснения непонятных явлений наука располагала тогда целым набором таинственных «невесомых веществ», или, как их называли, «материй». Например, существовали «невесомая тепловая материя», «невесомая материя упругости», «материя холода» и т. д. При помощи этих «материй» можно было на словах объяснить все что угодно, по существу не объясняя ничего. Вас, например, интересует, почему вода в чайнике, поставленном на огонь, нагревается. Ответ готов: невесомая тепловая материя, выделяемая огнем, входит в воду, и вода нагревается!
Вы хотите знать, почему газ сопротивляется сжатию? Потому что в нем имеется невесомая материя упругости, которая и противится уменьшению объема, занимаемого газом.
Такое «объяснение» непонятных явлений напоминает рассуждение невежественного врача в одной из мольеровских комедий, который объяснял снотворное действие опия, содержащегося в зернах мака, тем, что опий «обладает усыпляющими свойствами»!
Ясно, что такого рода объяснения ничего не объясняют, не помогают понять, почему в природе происходят те или иные явления.
И вот с этими «невесомыми материями» и начинает борьбу Ломоносов. В своих сочинениях он доказывает, что и тепло и упругость газов можно понять, не пользуясь таинственными «материями».
Объяснение оказывается очень простым, если на помощь призвать атомное учение.
В XVIII веке атомное учение сделало значительный шаг вперед, стало конкретной научной гипотезой. М. В. Ломоносов был первым, кто связал представления об атомах с экспериментальными данными о составе и свойствах различных веществ. Атомная теория Ломоносова является органической частью всего его материалистического учения.
Ломоносов считал, что все тела состоят из мельчайших частиц, или, как он их называл, «корпускул». Корпускулы чрезвычайно малы, и потому даже в небольшом количестве вещества их должно быть очень много. Но корпускулы — это еще не самые малые частицы вещества. Они состоят из еще более мелких частиц — «элементов». Таким образом, корпускулы — это то, что мы теперь называем молекулами, а элементы — атомы.
Свойства тел и явления природы Ломоносов объясняет движением и взаимодействием частиц
Сходных взглядов придерживался современник Ломоносова, талантливый швейцарский физик, член Петербургской Академии наук Даниил Бернулли. Однако большинством иностранных ученых идеи Ломоносова были встречены чрезвычайно враждебно. В 1754 году некий Арнольд для получения ученой степени в Эрлангенском университете (Германия) написал сочинение, в котором «с успехом доказал» неправильность объяснения теплоты, которое было дано Ломоносовым.
Но беспристрастный суд истории показал, что прав был Ломоносов: учение об атомах завоевало всеобщее признание.
Однако это произошло далеко не сразу.
Первоначально атомное учение прочно укрепилось в химии. Этому много способствовали труды английского ученого Джона Дальтона, который убедительно показал, какие замечательные перспективы открывает применение атомного учения в химии. Сложные законы химических превращений делались простыми и ясными, стоило только признать, что вещество состоит из мельчайших неделимых частиц. Атомное учение позволяло узнавать состав сложных соединений, сознательно искать пути получения новых веществ, предвидеть возможный результат химических превращений.
Атомное учение дало возможность не только объяснить открытые опытным путем законы, определяющие поведение вещества, но и предсказать новые явления и закономерности, до того неизвестные.
Однако и это не обеспечило признания реальности атомов. Еще во второй половине прошлого столетия идеалисты разных мастей всячески пытались помешать распространению атомного учения. Многие горе-теоретики утверждали, что атомы — это плод человеческой фантазии, а успехи атомной теории — это всего лишь случайная удача предположения, не имеющего под собою твердой почвы.
Только в результате длительной и напряженной борьбы, в которой атомное учение отстаивалось передовыми исследователями различных стран, оно сделалось общепризнанным.
В этой борьбе особенно велики заслуги английского физика К. Максвелла, немца Р. Клаузиуса, австрийского физика Л. Больцмана, польского ученого М. Смолуховского и недавно умершего друга Советского Союза француза Ж. Перрена.
Совместная работа лучших ученых мира подтвердила гениальную мысль Михаила Васильевича Ломоносова о том, что свойства тела определяются свойствами образующих его частиц, их расположением и движением.
Молекулы
Итак, все в мире состоит из мельчайших частиц, которые Ломоносов называл корпускулами, а мы называем молекулами.
Если делить крупинку сахара или каплю воды на все более и более мелкие части, то рано или поздно мы придем к предельно малой частице — молекуле. Молекула сохраняет еще свойства, присущие данному веществу: молекула воды сохраняет свойства воды, молекула сахара — свойства сахара.
Насколько малы молекулы и как много их в любом теле, можно видеть из такого примера. Представьте себе, что мы взяли стакан воды и при помощи особой краски переметили все находящиеся в нем молекулы воды. Выльем этот стакан воды с мечеными молекулами в океан и перемешаем воду равномерно между всеми океанами, морями и реками мира. Если теперь в любом месте зачерпнуть стакан воды, то в нем окажется около сотни знакомых нам меченых молекул.