М. В. Ломоносов, ученый и патриот

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Глава 2. Научная деятельность. 

   Предисловие. 

   Михаил  Васильевич Ломоносов сумел объять в своём творчестве все главные  области знаний, фундаментальные, основополагающие их проблемы, и настолько глубоко  проникнуть в самая́ сущность непонятых  в его время явлений, настолько  идти впереди своего времени, что  и сейчас лишёнными даже малого преувеличения  звучат слова В. И. Вернадского, сказанные  более чем сто лет назад  о М. В. Ломоносове, как о предстающем  «нашим современником по тем задачам  и целям, которые он ставил научному исследованию».²³

   Об  энциклопедизме М. В. Ломоносова с определённостью  говорит и сам перечень трудов его, это отмечают как представители  естествознания, так и гуманитарии. Это признавали учёные его века, сейчас факт многогранности его таланта  очевиден, наследие учёного достаточно хорошо изучено, в большинстве своём  — понято и классифицировано, но ещё А. С. Пушкин так его характеризует:

         «Соединяя необыкновенную силу воли с необыкновеннуою  силовю понятия, Ломоносов  обнял все отрасли  просвещения. Жажда  науки была сильнейшею страстью сей души, исполненной страстей. Историк, ритор, механик, химик, минералог, художник и стихотворец, он всё испытал и  всё проник: первый углубляется в  историю отечества, утверждает правила  общественного языка  его, даёт законы и  образцы классического  красноречия, с несчастным Рихманом предугадывает  открытие Франклина, учреждает фабрику  сам сооружает  махины, дарит художественные мозаические произведения, и наконец открывает  нам истинные источники  нашего поэтическоо  языка».²⁴

   А сам учёный, словно подтверждая цельность  своей натуры и понимание глубины  взаимосвязи всех направлений и  областей знания, весьма лаконично  излагает свои мысли на этот счёт:

   «Нет  сомнения, что науки  наукам много весьма взаимно способствуют, как и физика химии, физике математика, нравоучительная  наука и история  стихотворству».²⁵ 
 

   2.1. Физическая химия. 

   В 1740-х годах в М. В. Ломоносов  в «собственноручных черновых тетрадях»  «Введение в истинную физическую химию» (лат. Prodromus ad verum Chimium Physicam), и  «Начало физической химии потребное  молодым, желающим в ней совершенствоваться» (лат. Tentamen Chymiae Physicae in usum studiuosae juventutis adornatum) уже дал абрис будущего курса  новой науки, более строго оформившийся к январю 1752 года, о чём учёный пишет в итогах 1751-го: «Вымыслил  некоторые новые инструменты для Физической Химии», а в итогах 1752-го — «диктовал студентам и толковал сочиненные мною к Физической Химии пролегомены на латинском языке, которые содержатся на 13 листах в 150 параграфах, со многими фигурами на шести полулистах». Тогда М. В. Ломоносовым была намечена огромная программа изучения растворов, которая не полностью реализована и по сию пору²⁶.

   М. В. Ломоносовым были заложены основы физической химии, когда он сделал попытку  объяснения химических явлений на основе законов физики и его же теории строения вещества. Он пишет: 

   «Физическая химия, есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях».²⁷ 

   Леонард Эйлер говорит о М. В. Ломоносове не только и не столько как о  сформировавшем новую научную методику, сколько как о первенствующем в основоположении новой науки — физической химии вообще²⁸: 

   «Сколь много я удивлялся проницательности и глубине вашего остроумия в изъяснении крайне трудных химических вопросов; так равномерно ваше письмо мне было приятно... Из сочинений ваших с превеликим удовольствием усмотрел я, что в истолковании химических действий далече от принятого у Химиков порядка отступили, и с обширным искусством в практике высокое знание с обширным искусством всюду соединяете. По сему не сумневаюсь, чтобы вы нетвёрдыя ещё и сомнительные основания сия науки не привели к совершенной достоверности, так что ей после место в Физике по справедливости дано может быть.»

   Важной  особенностью той науки, основу которой  заложил М. В. Менделеев, явился его  метод, подразумевающий исследование связи физических и химических явлений. Постоянно занимаясь практической наукой, он находит подтверждение  в ней своим теоретическим  воззрениям, но не только тому служит эксперимент  — учёный применяет его для  развития практики как таковой, опирающейся  на понимание закономерностей тех  или иных процессов. Настоящая методика касается не только химии и физики, но и вопросов химизма, сопровождающего  электрические опыты и оптические явления — свойств объектов исследования, химического их состав и молекулярного  строения. Все эти факторы говорят  о хорошо осознанной, разработанной  и последовательно применяемой  системе взглядов и приёмов, которая, с точки зрения теории познания даёт корректное экспериментальное подтверждение  гипотезам, способным вследствие того становиться основой теории. Этот методологический круг можно определить, перефразируя самого учёного, как «оживляющий» теорию и делающий практику «зрячей». 
 

   2.2. Наука о стекле. 

   В своей Химической лаборатории М. В. Ломоносов в 1752—1753 годах впервые  за всю историю науки читал  курс физической химии студентам  академического университета. А разрешение на строительство этой лаборатории  он смог получить только после трёхлетних усилий — это была первая научно-исследовательская и учебная лаборатория в России. 

   «... без лаборатории принуждён только одним чтением химических книг и теориею довольствоваться, а практику почти вовсе оставить и для того от ней со временем отвыкнуть. — М. В. Ломоносов»²⁹ 

   В октябре 1748 года, когда она, наконец, была построена, и получила оборудование, изготовленное по чертежам и проектам самого учёного, он начал проводить  в ней экспериментальные исследования по химии и технологии силикатов, по обоснованию теории растворов, по обжигу металлов, а также — осуществлял  пробы руд.

   Здесь он провёл более 4-х тысяч опытов! Им разработана технология цветных  стёкол (прозрачных и «глухих» — смальт). Эту методику он применил в промышленной варке цветного стекла и при создании изделий из него.

   Стекольное  производство того времени имело  в своём распоряжении весьма скудный  ассортимент реактивов, что, конечно, сказывалось на окраске изделий: производившееся Санкт-Петербургским  стеклянным заводом было в основном бесцветно, или окрашено в синий  и зелёный цвета. Немецкий стеклодел  Иоганн Кункель ещё в XVII веке обладал  секретом красного стекла — «золотого  рубина» (известен ещё в Древнем Риме — включение золота при варке). Но и Кункель унёс в могилу свою тайну. М. В. Ломоносов был одним из первых, кто разгадал эту рецептуру..

   Учёный  работал со стёклами и другими  силикатными расплавами ещё в  процессе изучения им технологии горнорудного и металлического дела в Германии. В 1751 году Санкт-Петербургский Стеклянный завод через Академию наук заказал  исследования по разработке цветных стёкол М. В. Ломоносову.

   Эмпирическая  технология стеклоделия тогда применялась  только практиками, не владевшими никакими научными методами. М. В. Ломоносов и  его однокашник Д. И. Воробьёв, создатель  русского фарфора, первыми заявляют о необходимости знания химии  для создания стёкол. М. В. Ломоносов  сумел доказать необходимость лабораторного  и производственного персонала.³⁰

   Важной  стороной Ломоносовской методологии явилась присущность ему качеств отличного систематизатора, что сказывалось на теоретической упорядоченности исследований и строго последовательном, контролируемом технологическом цикле³¹.

   В четырёхлетних фундаментальных  научных исследованиях по химии  стекла, проводившиеся М. В. Ломоносовым, и потребовавших упомянутых четыре тысячи опытов, можно наблюдать три  крупных этапа:

• Расширение ассортимента исходных материалов.
• Получение сравнительно чистых разных минеральных красителей — посредством химической обработки природных и искусственных соединений.
• Изучение действия красителей на стекло

   Работы  проводились на чрезвычайно высоком  методическом уровне, для каждого  из вышеозначенных факторов производилась  большая самостоятельная серия  опытов, когда количественное участие его систематически изменялось в очень широких пределах. Были правильно организованы опытные плавки (точные размеры тиглей — современные практически не отличаются от использовавшихся М. В. Ломоносовым); строго соблюдалось единообразие условий опытов; впервые в практике соблюдалась строгая дозировка компонентов; точное навешивание; строгая и аккуратная, контролируемая система хранения тысяч эталонных образцов; регулярное и неукоснительное ведение подробного лабораторного журнала (самим М. В. Ломоносовым); впервые очень чётко сформулирован вопрос о влиянии состава стекла на его свойства. Сейчас целесообразность такой постановки исследования очевидна, но в то время это было новаторством — теоретическая часть особенно интересовала учёного. Он пишет: «…прилагаю я возможное старание, чтобы делать стёкла разных цветов, которые бы помянутым художествам годны были и в том имею нарочитые прогрессы. При всех сих практических опытах записываю и те обстоятельства, которые надлежат до химических теорий».

   Одновременно  он занимается и теорией цвета, что  пребывает в отчётливой связи  с настоящими и другими его  исследованиями. Он интересовался природой света и цветов с самого начала своей научной деятельности. Тогда же, в ходе размышлений о природе цветов, им был задуман ряд опытов с цветными стёклами. И в согласовании со своими теоретическими исследованиями эти эксперименты М. В. Ломоносов получил возможность проводить с 1748 года в своей Химической лаборатории, когда им были получены такие стёкла, рецептуры которых нашли применение впоследствии, при создании его мозаичных работ. Результатом этого комплекса научных исследований явилось также создание им собственной теории света и цвета, основывающейся на представлении о распространении света посредством колебания частиц эфира, заполняющего мировое пространство (уже в XIX веке академик Б. Б. Голицын назовёт её «теорией волнения»)³².

   Множество разнообразно окрашенных стёкол было получено М. В. Ломоносовым при весьма ограниченном наборе элементов, использовавшихся в качестве включений, влиявших на цветность (ныне применяющиеся с этой целью  хром, уран, селен, кадмий, попросту ещё  не были открыты в то время) —  очень искусно варьируя приёмы химической обработки в восстановительных  и окислительных условиях при  изменении состава стекла за счёт введения свинца, олова, сурьмы и некоторых  других веществ.

   Богатейшие  красные тона получены в результате добавки меди для смальт, называемых мастерами мозаики «скарцетами» и «лаками». Очень большого умения требует их варка, которая до сих  пор не всегда бывает успешной. Медь использовалась учёным также для  получения зелёных и бирюзовых  оттенков. И поныне знатоки мозаичного искусства очень высоко ценят  полихромные качества Ломоносовских смальт, и многие считают, что таких замечательных красных и зелёных оттенков крайне редко и мало кому удавалось получить.

   И вот слова Л. Эйлера, подтверждающие признание роли М. В. Ломоносова в  основании науки о стекле — и не только в его отечестве: 

   «Как я всегда удивляюсь счастливому твоему остроумию, которым в толь разных науках превосходствуешь и натуральныя явления с особливым успехом изъясняешь, так приятно было мне известие... Достойное вас дело есть что вы стеклу возможные цветы дать можете. Здешние химики сие изобретениие за превеликое дело почитают.» 

   В 1753—1754 годах недалеко от Ораниенбаума в деревне Усть Рудицы Копроского уезда М. В. Ломоносов получает для  строительства стекольной фабрике земельный надел, а в 1756 году земли были ему жалованы в вечное пользование. При постройке этой фабрики учёный проявляет свои инженерные и иконструкторские способности, начиная с выбора места строительства, расчётов строительных материалов и ориентации на первоклассные ямбургские пески и достаточное количество леса для стеклоплавильных печей и пережигания на золу; — проектирования цехов завода, детальной разработки технологического процесса, конструирования лабораторных и производственных печей, оригинальных станков и инструментов; — и кончая оформлением графических материалов, которые выполняются им также собственноручно или при непосредственном его руководстве. Усть-Рудицкая фабрика представляла собой своеобразное и в полной мере новое стекольное промышленное предприятие, и поскольку руководил ею создатель науки о стекле, ведущее место отведено было лаборатории, причём находившейся в процессе эксперимента и в постоянном совершенствовании. Певрначально на фабрике выпускался только бисер, пронизка, стеклярус и мозаичные составы (смальты). Через год появляются различные «галантерейные изделия»: гранёные камни, подвески, броши и запонки. С 1757 года фабрика начинает выпускать столовые сервизы, туалетные и письменные приборы — всё из разноцветного стекла, по большей части бирюзового. постепенно, по прошествии нескольких лет, было налажено производство крупных вещей: дутых фигур, цветников, украшений для садов, литых столовых досок.