Ломоносов

| Категория реферата: Исторические личности
| Теги реферата: курение реферат, скачать шпоры по праву
| Добавил(а) на сайт: Malkin.

Другим примером применения ”корпускулярной философии” к решению физических проблем является кинетическая теория газов. Сразу же следует оговориться, что в первой половине 18 века был известен только один газ (– воздух. В работе ”Попытка теории упругости воздуха” Ломоносов разработал свою теорию, отличавшуюся от ньютоновской, основанной на неприемлемых для
Ломоносова силах отталкивания. ”Атмосфера состоит из бесконечного числа атомов воздуха, ( писал великий учёный, ( 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 своём 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 возьмёт вверх, они снова падают вниз, чтобы снова быть отраженными находящимися ниже. Отсюда следует: 1) что атмосферный воздух должен быть тем реже, чем более он отделён от центра земли; 2) что воздух не может бесконечно расширяться, ибо должен существовать предел, где силы тяжести верхних атомов воздуха превысит силу, воспринятую ими от взаимного столкновения. (С. 127, т. 2.)
Предшественник Ломоносова по Петербургской Академии наук Даниил Бернулли, хотя и занимался этой же проблемой, но лишь математически доказал суммарный эффект от движения шарообразных частиц газов, не обсуждая причин взаимного отталкивания.

Ломоносов выстраивает кинетическую теорию газа на основе следующего принципа: частицы взаимодействуют только столкновением, никаких иных сил между ними возникнуть не может. Вместе с тем опыт подсказывает, что воздух можно сжать в тридцать раз и более, это означает, что частицы воздуха достаточно удаленны друг от друга. Разрешая это противоречие, Ломоносов предполагает, что столкновений частицы разлетаются в разные стороны, а затем снова сталкиваются. Механизм такого взаимодействия, по Ломоносову, выглядел следующим образом: сферические, абсолютно неупругие частицы воздуха (в этой работе он называет эти частицы атомами) при тепловом вращении касаются друг друга, а поскольку на их поверхности имеются выступы и впадины, они, соприкоснувшись, отбрасываются друг от друга центробежной силой. Под действием силы тяжести частицы газа опускаются книзу, соприкасаются и снова разлетаются в разные стороны.

При обсуждении этой работы Ломоносова в академическом собрании академик
Рихман указал, что в его теории не объясняется, ”почему упругость воздуха пропорциональна его плотности”. В ответ Ломоносов написал ”Прибавление”, в котором, исходя из опытов с замораживанием воды в чугунных бомбах и считая, что расширение льда происходит за счёт упругости находящегося в его порах воздуха, то есть из совершенно не относящихся к делу предпосылок, сделал правильный вывод, что при сильном сжатии закон пропорциональности между давлением и плотностью воздуха должен нарушаться. Вывод, опережающий
Ван-дер-Ваальса на 125 лет.

Заметное место в Ломоносовской теории газов занимают акустические явления. ”Звук производится,( писал он,( когда какое-либо тело, приведённое колебательное движение, сообщает таковое ближайшим к себе частицам воздуха, которые вместе с последующими передают его непрерывном рядом на расстояние, пропорциональное силе удара. Так как большинство атомов воздуха не находятся в соприкосновении, то для возбуждения в другом звукового движения необходимо, чтобы каждый атом, получивший толчок от колеблющегося звучащего тела, сперва подошёл к другому атому, затратил на это движение время, хотя и бесконечное малое. Эти бесконечно малые промежутки времени при бесконечном числе атомов на более далёких расстояниях последовательной передачи составляют заметный промежуток времени”. Из приведённой цитаты совершенно очевидно, насколько близким к современному было понимание
Ломоносовым акустических явлений.

Следующим по времени было применение Ломоносовым ”корпускулярной философии” к объяснению химических явлений. Среди его физико-химических работ первой является диссертация ”О действии химических растворителей вообще”.

В апреле 1745 года Ломоносов подал рапорт о назначении его профессором химии и 3 мая, конференция согласилась с тем. Что он достойный кандидат на профессорское звание, и предложили ему написать и защитить диссертацию по металлургии. В июне диссертация ”О светлости металлов”, была готова. Однако
Шумахер пытался препятствовать назначению Ломоносова, он отослал его работы
”О светлости металлов”, ”Размышления о причине теплоты и холода”, ”О действии химических растворителей вообще” и ”Попытка теории упругой силы воздуха” Эйлеру, думая получить плохой отзыв. Но вопреки ожиданиям Шумахера
Эйлер прислал восторженный отзыв: ” Все сии сочинения не только хороши, но и превосходны, ибо он изъясняет физические и химические материи… с таким основательством, что я совершенно уверен в справедливости его изъяснений.
Желать надобно, – писал Эйлер в заключение, – чтобы все прочие академии были в состоянии показать такие изобретения, какие показал Ломоносов”. В июле 1745 года Ломоносов стал профессором химии. Профессорская деятельность
Ломоносова с первых шагов отмечалась важными для русской науки начинаниями.

В 1746 году Ломоносов издал перевод ”Экспериментальной физики” своего учителя Вольфа с предисловием, излагающим до известной степени научное мировоззрение самого Ломоносова. Это был первый на русском языке учебник физики, который выдержал в 18 веке несколько изданий. В год издания вольфианской физики Ломоносов приступил к чтению публичных лекций по физике.

Ломоносов начал писать письма Леонардо Эйлеру, в которых рассказывал о своих опытах и наблюдениях, а иногда несогласие с той или иной теорией, доказывая своё мнение. Он писал Эйлеру в 1748 году: «…Я изъявляю полное согласие, когда читаю у выдающегося мужа Исаака Ньютона: « воздух удвоенной плотности в удвоенном пространстве делается четвертным, а в утроенном – шестерным; то же самое разумей для снега или порошков, уплотнённых сжатием или приведением в жидкое состояние”. Но не могу согласиться с высказыванием в конце общим заключением, что масса познаётся по весу каждого тела. Во- первых, имеются тела самого различного удельного веса, обладающие такими свойствами, из которых совершенно ясно, что плотность их материи почти одинакова. Таковы например золото и вода, если их сравнивать с друг другом…Поскольку нельзя умозаключать от частного к общему, то и нет необходимости, чтобы то, что справедливо утверждается относительно однородных тел, имело силу и для разнородных. Хотя даётся доказательство теоремы, утверждающей, что количество материи следует определять по весу, я всё-таки не вижу, чтобы положение это было верным вообще. Вся сила этого доказательства зиждется на опытах со столкновением тел, образующих маятники. Я не сомневаюсь, что они проделаны им со всею тщательностью; очевидно, однако, что для них брались или однородные тела разной величины или же тела разнородные. В первом случае я согласился бы с полной истинностью теоремы и с убедительностью доказательства, если бы в них понятие тела определялось через понятие его однородности; во втором же окажется, что он определял количество вещества в разнородных телах, которые он брал для опытов, по их весу принимал за истину то, что следовало доказать…Долго было бы перечислять по отдельности всё, что не позволяет мне признать неизменную пропорциональность между массой тел и их весов; я приведу здесь то, что мне кажется наиболее важным…Никто не сомневается в том, что явления представляющие собой следствия, становятся яснее и понятнее, если познана их причина; поэтому нельзя сомневаться в том, что усмотрев причину тяготения, можно считать объяснёнными и различия в удельном весе. Поэтому я должен, как того требует поставленный вопрос, коротко высказаться о причине тяготения.
Так как, следовательно, должно существовать достаточное основание, в силу которого ощутимым телам свойственно скорее устремляться к центру земли, чем не устремляться, то приходится исследовать причину тяготения. Что тела могут двигаться от толчка, это вполне достоверно; чисто же притяжение остаётся под вопросом, и нет недостатка в достаточно веских доводах, устраняющих его из природы вещей. Прежде всего, если в телах существует чистая сила притяжения(Таким образом, или чистое притяжение не существует в природе, или не является нелепостью, что одно и то же одновременно и существует и не существует. Я принимаю первое. Итак, поскольку никакое чистое притяжение не может существовать, то отсюда следует, что тяготение ощутимых тел проистекает от толчка, и следовательно, существует материя, которая толкает их к центру земли, но тяжестью обладают и мельчайшие частицы, вполне свободно проникает в самые узкие поры и, следовательно, должна быть в величайшей степени текучей. Отсюда следует, что существуют составляющие тяжёлые тела частицы, непроницаемые для тяготительной материи, которая действует на их поверхность. Далее, при помощи этой теории совершенно отвергается известное мнение об огне, остающемся в кальцинированных телах”.

(
Петербург, 5 июля 1748 год.)

В этом письме Ломоносов выдвинул ряд исключительно важных научных проблем, изложил свою теорию всемирного тяготения и первым в истории науки объединил в одной формулировки законы сохранения материи и движения.

В 1748 году была построена химическая лаборатория – первая в России научно-исследовательская и учебная лаборатория. Химическая лаборатория стала местом, где Ломоносов в 50-х годах с громадным увлечением занялся совсем новым, большим и своеобразном делом – мозаикой. Задача эта вполне подходила к характеру и вкусам Ломоносова; в ней переплелось изобразительное искусство с химией цветного стекла, оптикой и техникой.
Ломоносов эту задачу решил с начала до конца. Ему пришлось выполнить многие тысячи пробных плавок по изготовлению разных сортов цветного зарухшего стекла, разработать способы компановки стеклянных кусочков в прочную мозаичную картину и обеспечить художественное достоинство этих картин.

Также Ломоносов хотел, чтобы в России появились учебники физики, считая физику одной из главных наук. В 1752 году, Ломоносов приступил к созданию целостного курса ”Истинной физической химии”. До нас дошло только
”Введение”, которому должны были следовать две другие части, посвящённые экспериментальной и эмпирической частям физической химии. Однако вследствие ряда неоконченной само ”Введение”, которое начинается с определения новой науки: ” Физическая химия есть наука, объясняющая на основании на положение и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях. Она может быть названа также химической философией(”.

Для того чтобы выяснить, что происходит в смешанных телах при химических реакциях, нужно узнать химический состав тел или, выражаясь языком Ломоносова, определить те ”начала”, из которых данное вещество состоит. В этих ”началах”, нельзя отделить друг от друга ”никакими химическими операциями или различить рассуждением разнородные тела”.
Частные качества тел могут быть разделены на две группы, в первую из которых Ломоносов относит зависящие ”от различного сцепления частиц “- твердость или жидкость тела, жесткость, ковкость, хрупкость, текучесть и тому подобное. Величиной силы сцепления частиц обусловлена и упругость тел, то есть способность восстанавливать свою форму после прекращения деформирующего воздействия. Ко второй группе частных качеств Ломоносов относит цвет, прозрачность, вкус и запах. Каждое из качеств этой группы может быть, как и цвет, - простым или сложным. Однако, ”которые из них простые, которые сложные, можно объяснить не раньше, если когда будет известна природа начал ”.

Домашняя лаборатория в Петербурге была не у одного Ломоносова. Известна трагическая смерть академика-физика Рихмана, проделавшего у себя дома опыты с атмосферным электричеством, во время грозы 26 июля 1753 года, в то время как Ломоносов по соседству у себя дома экспериментировал с ”громовой машиной”. Вскоре 25 ноября 1753 года Ломоносов, в связи с этим печальным событием, на публичном заседании Академии произнёс ”Речь о явлениях воздушных, от Электрической силы происходящих, с истолкованием многих других свойств натуры” объясняя атмосферное электричество восходящими и нисходящими воздушными токами по причине ”трения частичек паров”. В этой
”Речи” он отрицал наличие какой-либо ”электрической жидкости”, показал идентичность атмосферного и ”искусственного” электричества: ” Произведённые через искусство электрические искры, которые к приближающемуся персту с треском выскакивают, суть одного свойства с громовыми ударами”. В ”Речи”
Ломоносов высказал соображения о причинах возникновения атмосферного электричества.

В 1756 году Ломоносов повторил опыт Бойля, который в конце (V(( века взвешивал металл до и после прокаливания и установил, что после прокаливания вес металла увеличивается. При этом металл взвешивается до запаивания колбы и после изъятия из неё, а прокаливался в запаянной колбе.
В отличие от Бойля Ломоносов взвесил колбу с запаянным в ней металлом до и после прокаливания и установил, ”что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес металла остаётся в одной мере”. Эта запись в отчёте о его работе за 1756 год обычно интерпретируется как экспериментальное подтверждение закона сохранения веса при химических реакциях.

Несколько позднее, в 1756 году, в ”Слове о происхождении света, новую теорию о цветах представляющем” Ломоносов обнародовал результаты своих размышлений и опытов по приложению ”корпускулярной философии” к оптическим явлениям. В этом слове он отвёрг теорию истечения света Ньютона и предпочёл ей ”волновую” гипотезу Декарта и Гюйгенса, но преобразовал её в соответствии со своими представлениями.

Ломоносов полагал, что мировое пространство заполнено эфиром, который состоит из материальных частиц трёх разных диаметров. Свет передаётся колебательным движением эфирных частиц, а поскольку они находятся в непосредственном контакте друг с другом, то ”распростертие света”( его скорость имеет очень большую величину. От Солнца до Земли свет доходит ”в каждые восемь минут”.

По предположению учёного, белый свет состоит из красного, жёлтого и голубого. Первый из них передаёт частицы эфира, имеющие самый крупный диаметр, жёлтый ( средние, а голубой ( самого малого диаметра. ”Прочие цвета рождаются от смешивания” этих трёх.

В ”зацеплении” своими правильно организованными на поверхности выступами и впадинами могут находиться лишь частицы одинакового диаметра. ”Видя строение, сея системы, посмотрим на её движение. Когда солнечные лучи свет и теплоту на чувствительные тела простирают, тогда зыблющимся
(колебательным) движением эфирные шарички к поверхности оных прикасаются и прижимаются, коловратным (вращательным) движением об оную трутся. Таким образом, совместные эфирные частицы сцепляются с совместными себе частицами первоначальных материй, тела составляющих”. Дальнейший ход событий, по
Ломоносову, выглядит следующим образом: если на поверхности тела имеются частицы всех трёх ”первоначальных материй”, тогда с ними вступают в
”зацепление” все три вида эфирных частиц, через ”совмещение теряют коловратное движение” и ”тела тогда показываются чёрными”. Остальные цвета получаются при совмещении одного или двумя родами частиц ”первоначальных материй”. Таким образом, ”цветов причина есть коловратное движение эфира, которое теплоту купно сообщает земным телам от Солнца”.

В 1757 году Ломоносов был назначен начальником Географического департамента при Академии. Ему пришлось войти, прежде всего, в трудное дело организации исправления географических карт. Натура Ломоносова впрочем, была такова, что и этой новой областью он занялся с увлечением. В 1759 году он читает в Академии ”Рассуждение о большой точности морского пути”, содержащее разбор методов определения долготы и широты, проект международной Мореплавательной академии, мысли о земном магнетизме. В 1763 году Ломоносов составляет ”Краткое описание разных путешествий по северным и показание возможного проходу Сибирским океаном в Восточную Индию”. Он выдвигает проект Великого северного пути и указывает, что, по мнению его, единственный путь для достижения Северного Полюса лежит между Шпицбергеном и Новой Землёй. К географическим работам Ломоносова можно также отнести его
”Мысли о происхождение ледяных гор в северных морях”, представленные им в шведскую Академию наук, членом-корреспондентом которой он был. В этом мемуаре высказывается правильное мнение о том, что ледяные поля возникают в устьях больших северных рек. Ломоносов не только был физиком, химиком, географом и поэтом, но и хорошим астрономистом.

26 мая 1761 года Ломоносов у себя дома наблюдал редкое астрономическое явление ( прохождение Венеры по солнечному диску. Итоги своих наблюдений, а также других лиц, Ломоносов опубликовал в мемуаре
”Явление Венеры на солнце, наблюдённое в Санкпетербурской Академии наук
Маия 26 дня 1761 года”. В нём Ломоносов описывает замечательное явление расплывания кажущегося края солнечного диска при вступлении планеты.

Ломоносов является одним из основоположником кинетической теории теплоты и газов. Приведём слова Ломоносова из письма Леонардо Эйлеру (1748 год):
«Все изменения, случающиеся в природе происходят так, что если что-либо прибавится к чему-либо, то столько же отнимется от чего-то другого. Так, столько к какому-нибудь телу присоединится материи, столько же отнимется от другого, сколько часов я употребляю на сон, столько же отнимаю от бдения и т.д. Так как этот закон природы всеобщ, то он простирается даже и в правила движения, и тело, побуждающее своим толчком другое к движению, столько же теряет своего движения, сколько сообщает другому движимому им”.

Ломоносов впервые предсказал существование абсолютного нуля температуры, объяснил из кинетических соображений закон Бойля. Введя в химию весы, он доказал неправильность мнения об увеличении веса металлов при их обжигании в ”заплавленных накрепко стеклянных сосудах”.

Он впервые высказал мысль о связи электрических и световых явлений, об электрической природе северного сияния, о вертикальных течениях как источнике атмосферного электричества. Защищая волновую теорию света,
Ломоносов в оптике проделал большую работу по конструированию оптических приборов, по цветам и красителям, по преломлению света.

В физической картине мира, которую в течение всей жизни ”строил”
Ломоносов, наиболее трудным оказался вопрос о причине всемирного тяготения.
Выше упоминалось, что он не мог признать дальнодействия, считая его противоречащим закону сохранения движения. Неприемлемой для него была и картезианская вихревая теория, поэтому пришлось вернуться к идее
”тяготительной материи”, которая, воздействуя на поверхность составляющих тело частиц, ”пригнетает” его к земле. Эта концепция приводила к тому, что вес тела оказывается пропорциональным не его массе, а суммарной площади поверхности частиц, составляющих тело.