М.В. Ломоносов - первый Российский академик-химик
По материалам книги Б.Н. Меншуткина "Жизнеописание Михаила Васильевича Ломоносова"

Физическая химия и приборы для нее. Лекции и физико-химические опыты. Ломоносов как преподаватель

Еще в проекте об учреждении химической лаборатории Ломоносов говорит об обучении химии студентов в ней. Это оказалось возможным только после того, как была выстроена лаборатория; в ней, как мы видели, имелась небольшая комната, предназначавшаяся между прочим и для чтения лекций. Ломоносов много работал над подготовкою своего курса химии, который является совершенно оригинальным.

Так, 15 мая 1752 г. в Канцелярию Академии поступило отношение Конференции, согласно которому Ломоносов "письменно собранию представил, какие лекции химические он студентам давать и опыты химические делать намерен; при том он объявил, что ему на то следующие инструменты надобны, а именно:

Прибор М. В. Ломоносова для определения вязкости жидкостей (1752 г)

Прибор (точило) М. В. Ломоносова для определения твердости тел (1752 г)

Папинова машина, приведенная в лучшее состояние М. В. Ломоносовым (1752 г)

1) деревянные вески, 2) инструменты для исследования жесткости твердых тел давлением и ломанием, 3) точило, 4) инструмент для исследования вязкости жидких материй по числу капель, 5) Папинова машина, 6) мельница, чем тереть разные материалы, 7) пирометр, 8) десять термометров простых с ртутью. И понеже господа заседающие его намерение апробовали и рассудили, что показанные инструменты как к сему делу, так и к общей пользе весьма потребны, того ради установлено о том Канцелярии Академии Наук рапортовать, дабы оные инструменты для пользы Академии вообще под смотрением г. советника Ломоносова сделаны и заготовлены были; при том же приложил означенным инструментам (кроме пирометра и термометров) рисунки с 1 по-7-й номер". Я нашел из этих семи рисунков три в книге 165 Архива Академии Наук. Приводим их здесь. Рисунок 3 представляет собой точило, диаметром 1.5 футов для исследования твердости камней и стекол, которые зажимались в боковую деревянную держалку. Рисунок 4 есть инструмент для исследования вязкости жидких материй по числу капель; он состоит из воронки, наполняющейся жидкостью из резервуара (справа вверху) до одного и того же уровня; в воронку вставлен (вероятно стеклянный) шар на длинной ножке, регулирующий скорость истечения жидкости по своему неизменному положению. По числу капель, падавших из воронки в известный промежуток времени, можно было делать заключение о вязкости жидкости. Приборы такого типа - конечно усовершенствованные - применяются для этой цели и теперь. Рисунок 5 (стр. 138) есть Папинова машина, в "лучшее состояние приведенная", в разрезе. Эта машина, массивной конструкции, очевидно позволяла получать сравнительно высокие давления. Она была заказана и изготовлена на Сестрорецких заводах.

Цель, для которой должны были служить эти приборы, так намечена М. В. Ломоносовым в его донесении (на латинском языке) в Конференцию Академии Наук, поданном 11 мая того же года, за четыре дня до заказа приборов: "В химических моих лекциях, которые я должен читать учащемуся юношеству, я считаю очень полезным присоединять, где возможно, к химическим опытам физические и сам постараюсь исполнить то, о чем говорил в похвальной химической речи на бывшем публичном собрании, которую сообщаю Вам переведенной на латинский язык студентом Яремским (это - "Слово о пользе химии". - Б. М.). Поэтому во всем курсе опытной химии, собранной моими трудами, надо 1) определять удельный вес химических тел; 2) исследовать сцепление между частичками их: а) посредством ломания тел, б) сдавливанием, в) стачиванием на бруске, г) счетом капель жидкости; 3) описывать фигуры кристаллических тел; 4) подвергать тела действию Папиновой машины; 5) всюду наблюдать градусы теплоты; 6) исследовать тела, особенно металлы, долгим стиранием. Одним словом, испытывать все, что только можно измерять, взвешивать и определять вычислением". Из других приборов, потребованных Ломоносовым в 1752 г., упомянем еще машину для исследования преломления лучей света в разных жидкостях. А 7 апреля он писал в Канцелярию: "Для умножения в химической лаборатории черной работы, а особливо для показания химических опытов студентам, одним работником обойтись и довольствоваться нельзя, где не меньше бывает работы, нежели в ботаническом саду, как то: носить и класть по печам дрова и уголье, мыть и чистить посуду, приготовлять, тереть и толочь материал и всю лабораторию в чистоте содержать... Того ради Канцелярия Академии Наук да соблаговолит определить еще одного истопника к помянутой лаборатории". Это требование было немедленно выполнено.

Итак, для чтения лекций были проведены очень основательные подготовительные работы. Нашлись и слушатели, как свидетельствует следующее "прошение студентов Михаила Софронова, Ивана Федоровского и Василия Клементьева: "Понеже химия есть полезная в государстве наука, притом же и мы желаем обучаться оной, того ради всепокорнейше просим Канцелярию Академии Наук, чтоб соблаговолила дозволить нам ходить оной науки к профессору, его благородию господину Ломоносову, который показывать нам эксперименты и лекции свои начать обещается. Что ж касается до лекций, которые мы ныне слушаем, на оные как ходили, так и будем ходить, пока генерального развода по наукам всем не воспоследует. 15 Февраля 1750 года".

Когда именно начались самые лекции - в точности неизвестно: с одной стороны, в мае 1752 г., как видно из приведенных данных, Ломоносов еще лишь собирался начать их; с другой стороны, в отчете о своих занятиях за сентябрьскую треть 1752 г. он пишет: "читал химические лекции для студентов, показывая при том химические эксперименты, которых мог бы еще присовокупить больше, есть ли бы требуемые инструменты поспели... а в нынешнюю генварскую треть (т. е. 1753 года) намерен химические экспериментальные лекции студентам продолжать". Таким образом, вероятно, начало лекций надо отнести к лету 1752 г. - возможно, что их начало совпало с началом нового учебного года 11 июля. Перечисляя свои занятия в 1752 г., Ломоносов говорит: "показывал студентам химические опыты тем курсом, как сам учился у Генкеля. Для ясного понятия и краткого познания всей химии 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". В другом месте он говорит: "диктовал студентам первые основания физической химии и читал по ним лекции по четыре часа в неделю, показывая при том физические эксперименты, которых мог еще присовокупить больше, есть ли бы требуемые инструменты поспели".

Лекции продолжались и в 1753 г., о них мы узнаем из рапорта, поданного Ломоносовым в Канцелярию Академии Наук 5 февраля 1753 г., из которого приведем такие выдержки:

"В прошлом 1751-м году августа 30 числа порученные мне студенты по ордеру его сиятельства Академии Наук президента для наставления в поэзии Николай Поповский, а в химии Василей Клементьев, Иван Братковский, Иван Федоровский имеют в науках следующие прогрессы... Что ж до моих химических лекций касается, то имеют оные быть окончены около майя месяца сего 1753 года, и по окончании оного явится успех каждого. Между тем могу засвидетельствовать, что на чинимые на лекциях моих вопросы способнее других ответствует Степан Румовский, который по соизволению Канцелярии с протчими студентами на мои лекции прилежно ходит; Иван Братковский; также бы мог иметь равной успех, есть ли бы не часто лекции прогуливал. Василей Клементьев всех прилежнее и, как по обстоятельствам примечаю, изрядно понимает и помнит; однако на вопросы ответствовать весьма застенчив, так что иногда сказать не может того, что ему конечно памятно быть должно. Иван Федоровский хотя нарочитое понятие имеет, однако приметил я в нем невеликую к химии охоту. Коллежскай советник и профессор М. Ломоносов".

Лекции физической химии действительно, как и предполагал Ломоносов, были закончены в мае 1753 г.; в отчете о своих трудах за 1753 г. он упоминает, что "по окончании лекций делал новые химико-физические опыты". Этим первым и последним курсом лекций физической химии, сколько можно судить, и закончилась его деятельность в качестве университетского профессора.

Самый курс Ломоносова имеется в Архиве Академии Наук, так же как и диктовавшийся студентам конспект в записи В. Клементьева; курс в переводе был впервые опубликован мною в 1904 г. и является замечательным по замыслу. Здесь воплощаются те мысли, которые уже были высказаны в "Слове о пользе химии", но главное внимание обращено на союз химии с физикой. Сама химия определяется в § 1 так: "Физическая химия - наука, объясняющая на основании положений и опытов физических причину того, что происходит через химические операции в сложных телах. Она может быть названа химической философией, но в совершенно ином смысле, чем та мистическая философия, где не только не дают объяснений, но даже и самые операции производят тайным образом". § 2. "Мы назвали этот труд физической химией потому, что решили поместить в нем только научное объяснение состава тел". Основная мысль, воплощенная в физической химии, заключается в изучении химии при помощи физики и в объединении всех химических фактов на почве физики.

После окончания лекций студенты, под руководством М. В. Ломоносова, приступили к физико-химическим опытам в лаборатории, чтобы на практике самим познакомиться с тем, что они прошли теоретически. Их работы продолжались до 1756 г., и в результате такого постепенного изучения они действительно приобрели обширные сведения по физической химии. Среди архивных бумаг сохранилось довольно много заметок, касающихся физико-химических опытов, и мы можем теперь воссоздать полностью их программу, имеем и некоторые результаты. Но ни один из лабораторных журналов этой эпохи, 1752- 1756 гг., пока не отыскан в архивах, и мы поэтому не можем судить, что выполнено из намеченной программы.

Физико-химические опыты Ломоносова были задуманы на очень широких началах, по программе настолько всеобъемлющей, что и до сих пор она не исчерпана. Главное его внимание было обращено на то, что мы теперь зовем растворами, которые образуют вода и другие жидкости с солями и иными веществами. Опытной разработке свойств растворов он предпослал интересную статью о действии химических растворителей вообще (1745), где рассматривает самый механизм растворения, что ныне не представляет интереса; но важным фактом является то, что Ломоносов строго различает и отдельно расследует два случая растворимости: а) растворение, связанное с выделением теплоты, напр. металла в кислоте, т. е. являющееся по существу химическим взаимодействием (потому что из полученного раствора выделяется при выпаривании не взятый металл, но та соль его, которая образована данной кислотою); б) растворение, происходящее с поглощением теплоты, напр. соли в воде, причем не происходит химического изменения растворенного, а при выпаривании раствора кристаллизуется та же соль, которая была взята. Такое различие случаев растворения потом сделал А. Л. Лавуазье в 1789 г. Затем программа опытов предусматривала изучение продуктов кристаллизации растворов, - кристаллов различных солей. Для них должны были исследоваться растворимость в воде при разных температурах, удельный вес, твердость и некоторые другие свойства; вообще программы эти занимают несколько страниц. Сохранившиеся записи результатов показывают, что главное внимание было обращено Ломоносовым на определение растворимости солей при разных температурах, от 0 до 150° термометра Ломоносова (глава III), т. е. от 0 до 100° стоградусной шкалы. Эти опыты давали обыкновенно результаты более низкие, чем современные. Такие опыты затем делал Гей-Люссак в 1819 г., после него многие другие ученые. Ломоносову приходилось в физико-химических опытах преодолевать громадные трудности - техника соответствующих определений была совершенно не выработана; он должен был изобретать и приборы для производства опытов, и самые методы исследования. Приборы изготовлялись крайне медленно, а методы исследования давали расходящиеся результаты. Поэтому здесь, как и в других областях научной работы Ломоносова, мы имеем очень ценные мысли, гениальные предвидения тех путей, по которым должно идти развитие науки; но практические осуществления этих мыслей и намерений не дают результатов за полным отсутствием необходимых для этого приборов, приспособлений и методов исследования. Мысли опережают практические возможности на полтора века.

В предыдущих страницах мы могли познакомиться с М. В. Ломоносовым как с университетским преподавателем. Его метод преподавания - вполне современный: он сперва читает лекции химии, сопровождая их опытами и опросами, затем он дает студентам обширный практический курс лабораторной работы, в течение которой теоретические положения лекций должны прочно укрепиться в процессе самостоятельной работы. Усвоение курса и навык к практической работе проверяются исследовательской, дипломной, как принято теперь, работою студента: такая работа В. Клементьева дошла до нас и показывает, что он вполне ознакомился с химией. Как преподаватель М. В. Ломоносов - на высоте своего профессорского звания. Сколько известно, его химическая лаборатория - первая исследовательско-учебная лаборатория вообще; из истории химии мы знаем, что вторая такая лаборатория была основана уже только в XIX столетии. Это была лаборатория профессора Ю. Либиха в Гиссене, в Германии, открытая в 1825 г., где точно так же велись учебные и исследовательские работы студентов и научные исследования самого профессора и его ассистентов.