Кроме исследований по теории теплоты, оптики и электричества, Ломоносов много работал и размышлял над разными общими вопросами физики, такими, как законы сохранения, масса, сила тяготения и т. д. Остановимся кратко на соответствующих мыслях и исследованиях Ломоносова относительно этих вопросов.
Прежде всего Ломоносов был уверен, что в природе для некоторых физических величин действуют законы сохранения. Будучи твердо убежденным материалистом1, Ломоносов полагал, что существуют только материальные тела, все процессы в природе являются результатом их движения и что материя и ее движение неуничтожимы и несотворимы. На это положение он опирался в своих исследованиях. В общей же форме он высказал эту мысль в письме к Эйлеру еще в 1748 г. Он писал: «Но все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимется у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого... 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».
Применяя это общее положение в своих физических и химических исследованиях, Ломоносов искал более конкретные его выражения. Как было сказано выше, Ломоносов экспериментально установил, что при химической реакции окисления металла общий вес веществ, участвовавших в этой реакции, до и после ее протекания остается постоянным. Однако почему-то он это открытие не опубликовал, а оставил в своих записках.
Уже позже французский химик Лавуазье, проделав аналогичный опыт, доказал экспериментально, что при химических реакциях общая масса всех участвующих в реакциях веществ не изменяется, оставаясь одной и той же до реакции и после нее. При этом Лавуазье обобщил этот результат и сформулировал закон сохранения массы в случае любых процессов, физических и химических. Он писал: «Ничто не создается ни при искусственных, ни при естественных операциях, и можно принять за правило принцип, что в каждом процессе в начальный и конечный момент находится неизменное количество материи».
Учитывая, что после Ньютона «количество материй» и масса понимались как синонимы, можно считать, что Лавуазье сформулировал один из основных законов физики и химии — закон сохранения массы.
Почему же Ломоносов не опубликовал результатов своего эксперимента по обжигу металла, не обобщил его и не высказал в общей форме закон сохранения «количества материи», т. е. массы? Можно предполагать, что Ломоносов, по-видимому, сомневался в выводе относительно пропорциональности веса тела его «количеству материи», т. е. массы. Об этом он советовался с Эйлером. Он писал ему: «При попытках привести к достоверности начала химии и все, что широко распространено в области углубленной физики, мне преграждает путь общепринятое мнение, считающееся у большинства аксиомой, что плотность связанной материи тел пропорциональна их весу. Что это справедливо для тел однородных, я признаю без колебаний... Я изъявляю полное согласие, когда читаю у выдающегося мужа Исаака Ньютона: воздух удвоенной плотности в удвоенном пространстве делается четверным, в утроенном — шестерным; то же самое предлагаю для снега или порошков, уплотненных сжатием или приведением в жидкое состояние (Математические начала натуральной философии, опред. 1). Но не могу согласиться с высказываемым в конце общим заключением, что «масса познается по весу каждого тела». Это письмо было написано еще в 1748 г. Позже Ломоносов продолжал размышлять над этими вопросами. Уже в 1757 — 1758 гг. он написал специальную работу «Об отношении количества материи и веса».
Почему Ломоносов сомневался в том, что масса пропорциональна весу тела? Ломоносов, как мы несколько раз подчеркивали, был противником существования дальнодействия. Он считал возможным и даже необходимым тяжесть тела объяснять действием «тяготительной материи». А это действие, по крайней мере для твердых тел, зависит от величины их поверхности, так как частицы этих тел плотно прилегают друг к другу.
Вообще, согласно Ломоносову, не только тяжесть тела и его тяжелая масса, говоря современным языком, не может быть пропорциональна его объему, но и его инертная масса также не должна быть пропорциональной объему. Ведь при движении твердого тела приходит в движение и эфир, окружающий его и увлекаемый им. «Действительно, — писал он, — допустив плотный эфир, окружающий все тела и наименьшие частицы тел, никоим образом нельзя решить и точно определить, сколько сопротивления надо приписать собственной материи движущегося тела и сколько сопротивляющемуся эфиру».
Все эти рассуждения в переводе на более поздние понятия гравитационной и инертной массы весьма интересны. В них Ломоносов поднимает ряд вопросов, которые стали интересовать физиков в конце XIX в. Еще в 80-х годах прошлого столетия Дж. Дж. Томсон, рассуждая о движении тела, несущего электрический заряд, показал, что в результате создаваемого при этом электромагнитного поля масса этого тела как бы увеличивается. Это объясняется, по Томсону, тем, что в окружающем эфире происходят определенные процессы, которые являются причиной появления электромагнитного поля.
Теперь следует сказать о размышлениях Ломоносова по поводу сохранения движения в природе. В середине XVIII в. физики знали закон сохранения количества движения и закон сохранения живых сил. Они понимались как законы, выражающие общие положения о сохранении движения в природе вообще. Закон сохранения количества движения был установлен Декартом в XVII в. Затем Лейбниц сформулировал закон сохранения живых сил. И Декарт и Лейбниц считали установленные ими законы выражениями общего положения о несотворимости и неуничтожимости движения. Между последователями Декарта картезианцами и последователями Лейбница возникла длительная дискуссия о том, какую величину — количество движения или живую силу — следует принять за меру движения. Начавшись еще в XVII в., она продолжается и в XVIII в., и только после выхода в свет в 1743 г. сочинения Даламбера «Динамика», который объявил эту дискуссию метафизическим спором о словах, она постепенно затихла.
Ломоносов не считал вопрос о мере движения решенным и живо интересовался им. Однако каково было его мнение, сказать трудно. Что же касается интереса к этому вопросу, то он виден из ряда его высказываний. Так, например, он писал: «...самые первые начала механики, и тем самым и физики, еще спорны, и что наиболее выдающиеся ученые нашего века не могут придти к соглашению о них. Самый явный пример этого — мера сил движения, которую одни принимают в простом, другие — в двойном отношении скорости».
Далее. Из письма Румовского к Эйлеру, написанного 1756 г., известно, что Ломоносов предлагал «ученым три вопроса... Третий — количество движения пропорционально ли массе, помноженной на скорость или на квадрат скорости...». И далее Румовский писал, что Ломоносов доказывает, будто бы «количество движения не пропорционально массе, помноженной на квадрат скорости».
Как думал решить данный вопрос Ломоносов, из указанных данных определить нельзя. Весьма вероятно, что, говоря о мере движения (количестве движения), Ломоносов решал этот вопрос как-то оригинально. Возможно, что он считал необходимым при определении количества движения учитывать не только массу самого тела, но и массу увлекаемого при его движении эфира.
- 1. Неужели? — Прим. админа.
Добавить комментарий