Ломоносов: Всероссийский человек - Валерий Шубинский

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 ни 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.

В 1758 году Ломоносов (возглавивший к тому времени Географический департамент академии — тот самый, где он учинил некогда такой скандал) написал труд «Рассуждение о большей точности морского пути». Наряду с множеством предложений, касающихся усовершенствования навигационных приборов, методов определения широты и долготы и т. д., здесь описывается «универсальный барометр»: тот самый, о котором Ломоносов упомянул в предсмертном списке своих наиболее выдающихся научных свершений. Попытки создать прибор, измеряющий колебания силы тяжести, ученый предпринимал начиная с 1749 года. Суть изобретенного им «универсального барометра» в следующем: резервуар, наполненный ртутью, соединяется с другим резервуаром, который наполняют сжатым воздухом. Этот прибор помещается в сосуд, где поддерживается постоянная температура. Таким образом, колебания уровня ртути зависят только от изменений силы тяжести.

Как связаны эти три вещи — барометр, морские путешествия и невозможность взаимодействия тел на расстоянии? Дело в том, что Ломоносов, последовательный в своем заблуждении, не верил, что приливы и отливы вызываются действием Луны. Его гипотеза заключалась в том, что центр тяжести Земли не совпадает с ее геометрическим центром и в течение суток описывает круг по определенной траектории. В зависимости от этого меняется траектория движения тяготительной жидкости, а следовательно, и сила тяжести на данном участке Земли, что и вызывает приливы. Если знать точно, как сила тяжести меняется, можно точнее предсказать их наступление.

Относительно приливов Ломоносов заблуждался, а сила тяжести на Земле действительно колеблется. Измерить эти колебания с помощью изобретенного Ломоносовым прибора было, однако, совершенно невозможно, поскольку погрешности, происходящие от недостаточно точного соблюдения температурного режима, тысячекратно превышали колебания гравитации. Ломоносов и сам понимал, что эти колебания носят, в масштабе человеческих измерений, микроскопический характер, но все же не до конца осознавал степень их микроскопичности. Однако его прибор во многом предсказывает конструкцию гравиметров, которые вошли в научный обиход лишь накануне Первой мировой войны.

В 1751 году переписка Ломоносова с Эйлером приостановилась. Но Эйлер по-прежнему одобрительно отзывался о работах Ломоносова, в частности по атмосферному электричеству. В начале 1754 года Ломоносов написал Эйлеру большое письмо, в котором извинялся за долгое молчание, ссылаясь на занятость. В течение нескольких месяцев они интенсивно переписывались, обсуждая научные проблемы. Однако вскоре этой эпистолярной дружбе пришел конец. Случилось вот что: практически одновременно недоброжелательные статьи о трудах Ломоносова появились в нескольких немецких журналах — лейпцигском «Журнале естествознания и медицины», в «Гамбургском магазине» и в «Медицинской библиотеке». В Эрлангенском университете магистр Иоганн Христиан Арнольд защитил диссертацию, в которой пытался опровергнуть ломоносовскую тепловую теорию, доказывая, что последняя «по большей мере может показывать некоторые легкие явления теплоты, токмо еще не с довольной способностью, а задает ее изобретателю некоторые вопросы, до трудных случаев теплоты касающиеся». Мнительный Ломоносов решил, «что тут таится нечто, и что столь незаслуженные и оскорбительные поклепы на меня распространяются коварными усилиями какого-нибудь заклятого моего врага». В письме от 28 ноября он попросил Эйлера помочь в публикации написанного им «опровержения», после напечатания которого «с защитой его» выступил бы какой-нибудь немецкий ученый — а «после этого можно будет поместить в ученом журнале разбор этого выступления против моих врагов». План этот Ломоносов просил никому не выдавать, подозревая, что центр плетущегося против него заговора — в Петербурге. Эйлер отвечал (11 февраля 1755 года): «Недобросовестность и слог немецких газетчиков мне очень хорошо известны и нисколько не трогают меня: я смеюсь, видя как они терзают и стараются уронить прекраснейшие сочинения… Я держусь того мнения, что надо презирать подобные статьи… Я не считаю особенно нужным устроить в защиту вашу, как вы предлагали, академический диспут… Между тем я передал ваш мемуар нашему сочлену, профессору Формею, который мне обещал поместить ваше возражение во французском журнале». Автором насмешливых статей Эйлер считал математика и писателя-сатирика, профессора Гёттингенского университета Абрагама Кестнера.