Ломоносов. Всероссийский человек

Предшественником Ломоносова (как и в случае кинетической теории теплоты) был Даниил Бернулли. В своей “Гидродинамике”, вышедшей в 1738 году с посвящением Эрнесту Бирону (труд был написан несколькими годами раньше, когда Бернулли работал в Петербурге), Бернулли, считая причиной упругости газа движение составляющих его частиц, дал математический анализ возможных движений этих частиц. Ломоносов сделал следующий шаг, попытавшись создать цельную механическую теорию движения частиц газа. В упрощенном виде она выглядела так: частички “воздуха” находятся на далеком расстоянии друг от друга; эти частицы вращаются (чем быстрее, тем выше температура), а кроме того, под воздействием силы тяжести (в том значении, которое придавал этому понятию Ломоносов) движутся сверху вниз и в ходе этого движения сталкиваются между собой. Таким образом, Ломоносов соединил мысль о взаимном отталкивании частиц, принадлежащую Ньютону, с математическими расчетами Бернулли. Однако поскольку элементарные частицы, по мысли Ломоносова, лишены упругости, их отталкивание он объяснял так: у частиц есть выступы и впадины, и потому, соприкасаясь, они отбрасываются центробежной силой.

В общем, атмосфера, в представлении ученого, выглядит таким образом: она “состоит из бесконечного числа атомов воздуха, из коих нижние отталкивают те, которые на них лежат, вверх настолько, насколько это позволяют им все остальные атомы, нагроможденные над ними вплоть до верхней поверхности атмосферы. Чем дальше от земли отстоят остальные атомы, тем меньшую массу толкающих и тяготеющих атомов встречают они в своем стремлении вверх; так что верхние атомы, занимающие самую поверхность атмосферы, только своей собственной тяжестью увлекаются вниз и, оттолкнувшись от ближайших нижних, до тех пор несутся вверх, пока полученные ими от столкновения импульса превышают их вес. Но как только последний возьмет вверх, они снова падают вниз, чтобы снова быть отраженными находящимися ниже. Отсюда следует: 1) что атмосферный воздух должен быть тем реже, чем более он отделен от центра земли; 2) что воздух не может бесконечно расширяться, ибо должен существовать предел, где сила тяжести верхних атомов воздуха превысит силу, воспринятую ими от взаимного столкновения…”.

Был ли Ломоносов уверен в этой теории? Видимо, не до конца. Уже замечание Рихмана, сделанное при представлении работы, заставило его обратить внимание на пропорциональную связь между плотностью газа и его упругостью. А это неминуемо вело к следующему вопросу: как связаны между собой плотность вещества (отношение массы к объему) и его вес? Точнее – отражает ли вес тела его массу? В письме Эйлеру от 5 июля 1748 года Ломоносов отрицательно отвечает на этот вопрос, не соглашаясь с Ньютоном. “Это не наносит никакого ущерба законам, определяющим силы тела по их скорости совместно с их сопротивлением; под каким бы названием не рассматривалось последнее, в механике оно повсюду оценивается по весу тел, и нечего бояться в определении сил крупных тел, так как здесь применяется одно и то же измерение; но я считаю невозможным приложить теорему о пропорциональности массы и веса тела к объяснению тех явлений, которые зависят от мельчайших частиц тел природы…” Другими словами, законы Ньютона действуют в мире человеческих измерений, но не в микромире. Ломоносов, как мы уже замечали, не верил в притяжение тел. Силу тяготения он объяснял движением к земле из космоса “тяготительной материи” (которое тоже имеет механическое объяснение). Но те части корпускул, которые прилегают друг к другу, воздействию тяготительной жидкости неподвластны. Поэтому “удельный вес тел изменяется пропорционально поверхностям, противопоставляемым тяготительной жидкости непроницаемыми для нее частицами”.

К этим мыслям Ломоносов возвращался до конца жизни. Так в 1755 году он предложил вопрос о соотношении веса и массы в качестве темы для ежегодного академического конкурса, а в 1758 году представил диссертацию “Об отношении количества материи и веса”, местами почти дословно повторяющую письмо Эйлеру. Разум Ломоносова, склонный к конкретности и осязаемости, не мог успокоиться на абстрактном принципе “притяжения”. Физика XVIII века не знала понятий “энергии” и “поля” и не могла объяснить, почему предметы действуют друг на друга на расстоянии. К тому же существование притяжения противоречило принципу разумной достаточности: если тела могут передавать друг другу движение путем соприкосновения, зачем же природе еще какой-то способ? В притяжение, вслед за Декартом, не верил Лейбниц, в его существовании сомневался Эйлер… Так что, с точки зрения тех представлений о материи, которые существовали в ту эпоху, теория Ломоносова, при всей ее ошибочности, выглядела по-своему цельно и убедительно. Что же касается ньютоновской механики, то она, как известно, и в самом деле не универсальна, но совершенно по иным причинам.