Доклад по физике М. В. Ломоносов и физика

Ломоносов и физика.

Физические воззрения, стремления в области физики, методологические взгляды Ломоносова отличались от взглядов подавляющего большинства современных ему учёных. В отличие от ньютонианцев , Ломоносов в своих физических исследованиях широко использовал гипотезы. Он был противником концепции невесомых жидкостей, которой придерживались многие физики его времени. Он не признавал дальнодействующих сил, которые всё в большей степени применяли для объяснения физических явлений. Ломоносов внёс огромный вклад в развитие физической науки в России. Ко времени, когда жил и творил Ломоносов, физика уже представляла собой относительно развитую науку со своими теоретическими и экспериментальными особенностями, установленными многими поколениями исследователей. В XVII-XVIII вв. учёные-физики причисляли тепло и свет к числу каких-то неощутимых невесомых жидкостей, будто бы находящихся в порах материальных тел или, наоборот, отсутствующих в них. Первый ощутимый удар по этой теории был нанесён атомно-кинетической концепцией строения вещества и законом сохранения материи и движения, установленными Ломоносовым. В работе Ломоносова "Опыт теории о нечувствительных частицах тел и вообще о причинах частных качеств" впервые излагались основы кинетической теории тепла. "Теплота тел состоит во внутреннем их движении", - писал учёный. И далее он пояснял: "Внутреннее движение как величина может увеличиваться и уменьшаться, почему разные степени теплоты определяются скоростью движения собственной материи... ". Наиболее полное изложение теория теплового движения частиц материи получила в работе Ломоносова "Размышления о природе теплоты и холода". Рассматривая различные формы движения материи и её мельчайших частиц, Ломоносов делил их на три вида: поступательное движение, колебательное и коловратное (вращательное). Тепловое движение частиц материи он относил к категории вращательного движения. "Теплота состоит во внутреннем вращательном движении связанной материи", - утверждал учёный.

Вот логические выводы Ломоносова, по которым "достаточное основание теплоты заключается":

"в движении какой-то материи" - так как "при прекращении движения уменьшается и теплота", а "движение не может произойти без материи";

"во внутреннем движении материи", так как недоступно чувствам;

"во внутреннем движении собственной материи" тел, то есть "не посторонней";

"во вращательном движении частиц собственной материи тел", так как "существуют весьма горячие тела без..." двух других видов движения - "...внутреннего поступательного и колебательного", напр. раскалённый камень покоится (нет поступательного движения) и не плавится (нет колебательного движения частиц).

В работах о причине теплоты Ломоносов рассматривал весьма важный вопрос о границах скоростей теплового движения мельчайших частиц материи. Он не ограничивал максимальную скорость этого движения, однако нижним пределом считал полное отсутствие теплового движения в материи.

Таким образом, Ломоносов высказал мысль о существовании абсолютного нуля, т. е. температуры, при которой полностью прекращается тепловое движение частиц материи. Однако, подчёркивал он, высшей степени холода на земном шаре нигде не существует, "всё, что нам кажется холодным, лишь менее тёпло, чем наши органы чувств". Молекулярно-кинетическую теорию теплоты Ломоносов распространил также и на внеземные объекты, объяснив на её основе процесс передачи тепла от Солнца на Землю. Ломоносов заложил первые камни в основание науки о теплоте. Однако понадобилось почти целое столетие, чтобы идеи Ломоносова были приняты официальной наукой и получили дальнейшее развитие.

Одновременно с разработкой молекулярно-кинетической теории теплоты Ломоносов создавал основы молекулярно-кинетической теории газов, прежде всего воздуха. Ломоносов представил Академическому собранию специальную диссертацию "Опыт теории упругости воздуха", в которой доказывал, что давление воздуха объясняется не какой-то особой "расширительной силой", а движением частиц самого воздуха, имеющих форму шариков с шероховатой поверхностью. На Академическом собрании с замечаниями по поводу диссертации Ломоносова выступил академик Г. В. Рихман. Он высказал мнение, что диссертация Ломоносова не объясняет, почему упругость воздуха пропорциональна его плотности. Замечание известного физика заставило Ломоносова осуществить серию опытов по проверке закона Бойля. Ломоносов писал, что в его диссертации об упругости воздуха "не хватает объяснения очень известного закона, а именно, что упругость воздуха пропорциональна плотности". Вскоре великим учёным было подготовлено "Прибавление к размышлениям об упругости".

В этих работах Ломоносов впервые сформулировал основы молекулярно-кинетической теории газов, показал, что при очень больших давлениях упругость газа отступает от закона Бойля.

В своих физических исследованиях Ломоносов уделял большое внимание изучению и объяснению световых явлений, а также теории цветообразования.

Ломоносов впервые попытался установить связь между тепловыми, химическими, световыми и электрическими процессами, происходящими в природе. Все эти процессы сводились им к различным формам движения различных групп мельчайших частиц материи в материальной среде - эфире.

Кроме того, учёный выдвинул гипотезу о наличии в эфире трёх групп частиц, отличающихся по своим размерам. Каждая группа или род частиц определяет один из основных цветов: красный, жёлтый или голубой. "Прочие цвета рождаются от смешения первых".

Наряду с исследованиями явлений теплоты и света, Ломоносов уделял большое внимание изучению электрических явлений. В XVII-XVIII вв. вопросы статического электричества были практически не изучены. Современники Ломоносова, изучавшие явления электричества, пользовались теми же методами, что и при исследовании тепловых процессов. Они и электричество считали "невесомым флюидом", разновидностью какой-то мифической жидкости, переливающейся в электризуемое тело. Материалисту Ломоносову было чуждо представление о "невесомых жидкостях". Русский учёный объяснял электричество так же, как явления теплоты и света, движением мельчайших частичек эфира.

Ломоносову принадлежат несколько работ, посвящённых исследованию атмосферного и статического электричества. Ломоносов писал: "Без всякого чувствительного грому и молнии происходили от громовой машины сильные удары с ясными искрами и с треском, издалека слышным, что ещё нигде не примечено и с моею давнею теориею о теплоте и с нынешнею об электрической силе весьма согласно...". По существу в этих строках изложено сообщение об открытии электрического поля в атмосфере.

Возникновение атмосферного электричества Ломоносов связывал с восходящими и нисходящими потоками воздуха, происходящими в результате различия давления и температур в верхних и нижних слоях атмосферы. Электрические заряды, вызывающие грозовые процессы, являются следствием трения частиц потоков воздуха. Учёный старался открыть закономерности возникновения электричества в атмосфере, чтобы потом использовать их в практике - "отвратить от храмин наших гром". Широкое развитие в середине XVIII в. экспериментальных исследований в области электричества стимулировало попытки теоретического обоснования электрических явлений. Электрические явления, по мнению учёного, основываются на вращении частичек эфира. Эта теория в своей основе является кинетической. "Электрические явления, - писал Ломоносов, - притяжение, отталкивание, свет и огонь - состоят в движении. Движение не может быть возбуждено без другого двигающегося тела". Ломоносов объяснял механизм электризации стекла посредством трения: "Через трение стекла производится в эфире коловратное движение его частиц... От поверхности стекла простирается оное движение по удобным к тому особливо водяным или металлическим скважинам".

Таким образом, электрические явления, подобно световым и тепловым, основоположник русской науки рассматривал как различные формы движения материальной субстанции - эфира.

Эфирная теория электричества, разработанная Ломоносовым, сыграла прогрессивную роль в развитии науки об электричестве. Труды Ломоносова в области физики явились крупным вкладом в эту важнейшую науку о природе. Они развивались и дополнялись учёными последующих лет и способствовали тому, что физика стала общепризнанным лидером естествознания.