В самых различных областях знания работал Ломоносов. Но особенно много он занимался физикой и химией.
Ломоносов создал первую в России химическую лабораторию, предназначенную для чисто научных исследований. Он первый понял значение взвешивания веществ при химических превращениях.
Производя опыты, Ломоносов подтвердил великий закон природы, открытый им раньше.
Ещё в 1748 году Ломоносов писал: «Все перемены в природе случающиеся такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присоединится к другому Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения». Значение этого всеобщего закона сделалось ясным только в наше время. Этот закон должен по справедливости называться законом Ломоносова.
Изучая свойства тел, великий русский учёный объясняет 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 всё, что угодно, по существу не объясняя ничего. Вас, например, интересует, почему вода в чайнике, поставленном на огонь, нагревается? Ответ готов: невесомая тепловая материя, выделяемая огнём, входит в воду, и вода нагревается!
Михаил Васильевич Ломоносов (родился в 1711 году, умер в 1765 году).
Вы хотите знать, почему газ сопротивляется сжатию? Потому что в нём имеется невесомая материя упругости, которая и противится уменьшению объёма, занимаемого газом.
Такое «объяснение» непонятных явлений напоминает рассуждение невежественного врача в одной из комедий. Как известно, в зёрнах мака имеется снотворное вещество опий. Невежественный врач объяснял снотворное действие опия, говоря, что «опий усыпляет потому, что он обладает усыпляющими свойствами»!
Ясно, что такого рода объяснения ничего не объясняют, не помогают нам 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 объяснить, не пользуясь таинственными «материями».
Как же это можно объяснить?
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.
Движение и взаимодействие корпускул и определяют свойства тел.
Идеи Ломоносова были встречены чрезвычайно, враждебно большинством заграничных учёных. В 1754 году некий Арнольд для получения учёной степени в Эрлангенском университете (Германия) написал сочинение, в котором «с успехом доказал» неправильность объяснения теплоты, которое было дано Ломоносовым.
Но беспристрастный суд истории доказал, что прав был Ломоносов. Его идеи были в дальнейшем развиты трудами многих исследователей в стройное учение, которое мы и постараемся изложить далее.
2. Вечное движение
Частицы, которые великий учёный назвал корпускулами, позднее стали называть молекулами. Молекулы действительно очень малы (рис. 1).
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 этой воде молекулы.
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 нём окажется около сотни знакомых нам меченых молекул!
Молекулы так малы, что трудно представить себе их состоящими из ещё более мелких частиц. А между тем молекулы действительно состоят из ещё более мелких частиц, которые теперь и называются атомами.
Рис. 1. Если сложить вместе столько песчинок, сколько содержится молекул воздуха в одном кубическом сантиметре, то получится куча, которая закроет большой завод.
В нашей книжке, однако, мы будем рассматривать такие свойства тел и такие их изменения, при которых сложное устройство молекул никак не сказывается. Поэтому мы будем молекулы представлять себе в виде очень маленьких твёрдых шариков, не задумываясь о том, как они устроены.
Рис. 2. Так выглядят в электронном микроскопе молекулы одного сложного химического соединения.
Несмотря на то, что молекулы нельзя увидеть даже в самый сильный из обычных микроскопов, учёные нашли способы с полной достоверностью доказать их существование. А в недавнее время удалось построить замечательный прибор электронный микроскоп, который увеличивает настолько сильно, что с его помощью можно увидеть и отдельные молекулы! На рисунке 2 изображена сделанная при помощи электронного микроскопа фотография молекул одного сложного химического соединения. Правда, такие молекулы являются гигантами в мире молекул. Обычно же молекулы настолько малы, что и в электронный микроскоп мы не можем их увидеть.