Глава седьмая СОКРОВЕННЫЕ ЧЕРТОГИ НАТУРЫ

Глава седьмая

СОКРОВЕННЫЕ ЧЕРТОГИ НАТУРЫ

1

Заслуги Ломоносова — поэта и филолога ясны и бесспорны. Гораздо сложнее обстоит ситуация с естественными науками, которые сам Ломоносов считал главным делом своей жизни.

В оценке вклада Ломоносова — химика, физика, астронома, минеролога в мировую науку существовало, в разные времена, две крайности. Вплоть до 1860-х годов считалось, что значение трудов Ломоносова-естествоиспытателя — сугубо местное, локальное, что никаких мало-мальски существенных открытий в его активе не числится. Вот что пишет, к примеру, Радищев: «Он скитался путями проложенными, и в нечисленном богатстве природы не нашел ни малейшия былинки, которую бы не зрели лучшие его очи, не соглядел ниже грубейший пружины в естественности, которую бы не обнаружили его предшественники… Но если Ломоносов не достиг великости в испытаниях природы, он действия великолепные ее описал слогом чистым и внятным». Автор «Путешествия из Петербурга в Москву» сам не был сведущ в естественных науках, но он повторял общее мнение, восходящее, вероятно, к некоторым коллегам Ломоносова по академии. С другой стороны, в советское время (начиная с 1940-х годов) Ломоносов был провозглашен одним из величайших естествоиспытателей в мировой истории. Однако эта слава почему-то ограничивалась пределами России.

Причины таких противоречий, в общем, понятны. Во-первых, людей, способных оценить стихотворение, во все времена гораздо больше, чем тех, кто может самостоятельно разобраться в актуальном сочинении по теории растворов или по атмосферному электричеству. Поэтому субъективный фактор сказывается здесь гораздо сильнее. Разумеется, по прошествии времени положение меняется — сегодня для понимания естественно-научных трудов Ломоносова, в общем, достаточно знаний в пределах школьной программы. Но многие ли будут для собственного удовольствия читать химические или физические труды двухсотлетней давности?

Во-вторых, история естественных наук как самостоятельная дисциплина сформировалась лишь в конце XIX века. Кроме того, чтобы оценить значение иных открытий или теорий, требуется иногда очень длительный срок. Наконец, как правило, одно и то же открытие делается одновременно несколькими учеными в разных странах[103]. Проблема приоритета в таких случаях в каждой стране решается обычно исходя из патриотических соображений.

Как же сам Ломоносов оценивал свои научные заслуги? Точнее — какие именно из своих работ он считал имеющими универсальную ценность?

За год до смерти уже тяжело болевший ученый подвел итог своей деятельности во всех областях. Отдельно был составлен (по-латыни) «Список важнейших открытий, которыми постарался обогатить естественные науки Михайло Ломоносов…». В этом списке девять пунктов.

Во-первых, Ломоносов ставит себе в заслугу труд «Размышления о причинах теплоты и холода», «где доказывается, что сила теплоты и разное напряжение ее происходят от вращательного движения собственной материи тел, различно ускоряемого, а холод объясняется замедленным движением частичек… и устраняются смутные домыслы о некоей бродячей, беззаконно скитающейся тепловой материи».

Второй пункт — диссертация «О причине упругости воздуха», в которой автор приходит «к механическому объяснению причин упругости… согласованному во всех своих выводах с нашей теорией теплоты».

Третья заслуга Ломоносова — «основанная на химических опытах и физических началах теория растворов», которая есть «первый пример и образец для основания истинной физической химии».

Затем ученый переходит к своим работам в области металлургии. «В физической республике[104] не было ясного представления о явлениях, производимых природой в царстве минеральном, в недрах земли… пока упомянутый господин Ломоносов, вооружившись физикой и геометрией, в диссертации „О светлости металлов“ („Новые комментарии“, том I) и „Слове о рождении металлов от трясения земли“… <…> не показал, как далеко можно продвинуться таким путем в раскрытии и основательном изучении подземных тайн».

Дальше — работы по изучению электричества, «где на основании… опускания верхней атмосферы в нижнюю даются вполне приемлемые (если не угодно назвать их несомненными) объяснения внезапных холодов, сил молний, северных сияний, хвостов великолепных комет».

Шестое свое достижение Ломоносов видит в том, что в «Слове о происхождении света цветов…» «показывается, сколь прочно и правильно несравненными мужами Картезием и Мариоттом установлена теория света и числа цветов». Но Ломоносов не только нашел новые аргументы в пользу чужой теории: им также «предлагается новая элементарная система и вводится новое, доселе неизвестное свойство первичных элементов, обозначаемое названием „совмещение“».

Дальше идут три пункта, относящиеся к одной работе — «Рассуждение о большей точности морского пути». По собственному убеждению, Ломоносов с помощью изобретенных им и описанных в этой работе приборов доказал, что центр земной тяжести изменчив и его изменения «приблизительно соответствуют лунным движениям», что сила тяжести на земле также непостоянна и что «изменение высоты обычного барометра зависит не только от различного давления атмосферы».

Какие из этих открытий подлинные, в каких случаях Ломоносов был прав лишь отчасти, в каких — лишь дублировал чужие работы, в каких — шел по ошибочному пути? И какие свои важные, с нынешней точки зрения, открытия он забыл упомянуть? Что думают об этом в наши дни беспристрастные историки науки?

2

Суть всей ученой работы Ломоносова в 1741–1744 годах, особенно интенсивной в те месяцы, когда он находился под арестом, — в попытке создать совершенно новую, физическую, или «математическую», химию. Вслед за Робертом Бойлем и своим учителем Христианом Вольфом Ломоносов пытается выстроить науку о веществе на основе корпускулярной теории, при этом введя в нее те законы и принципы, которые уже были в то время известны математикам и механикам. Работа эта носила по необходимости чисто теоретический характер.

В «Элементах математической химии» (1741) и нескольких работах, созданных два года спустя, незаконченных и оставшихся в рукописи («Опыт теории о нечувствительных частицах тел», «О составляющих физические тела нечувствительных частицах» и др.), Ломоносов пытается систематически описать сложившуюся у него «картину мира» — мира физических явлений. Картина эта довольно проста: все тела состоят из «собственной» и «посторонней» материи. Собственная материя — это несметное множество «мельчайших нечувствительных частиц», которые тоже суть тела: они имеют протяженность, непроницаемы, обладают силой инерции и вообще действуют по законам механики. Между этими нечувствительными частицами находится «посторонняя материя», которая частью связана силой инерции частиц, частью свободно «струится через промежутки в теле». Все свойства тел и их изменение объясняются соединением, разделением, перемещением и т. д. нечувствительных частиц. Тела бывают «однородные» (состоящие из частиц одного вида) и «разнородные».

Все это вполне соответствует характерным для XVIII века, «столетья безумна и мудра», как позднее назвал его Радищев, представлениям о мире как об отлично слаженной, раз и навсегда заведенной машинке. Ключом к мирозданию тогдашним мыслителям казалась механика, как мыслителям XX века — языкознание и психология.

Как мы уже отмечали, атомистика сама по себе — не изобретение XVIII столетия: она восходит к Демокриту и Лукрецию. Уже современник и соперник Декарта Пьер Гассенди ввел в своем посмертно опубликованном сочинении «Syntagma philosophicum» (1658) термин «молекула». Таким образом французский философ называл соединения атомов, складывающиеся из них, «как слова из букв». Бойль и вслед за ним Ломоносов предпочитали говорить о простых и сложных корпускулах, но в целом у них было вполне отчетливое представление об атомно-молекулярном строении вещества. Оставалось два дискуссионных вопроса. Во-первых, являются ли атомы математической абстракцией, содержащими в себе весь мир лейбницевскими монадами — или просто мельчайшими частицами материи, обладающими весом и заполняющими пространство (Ломоносов, как мы видим, твердо стоял на последней точке зрения). Во-вторых, существует ли между атомами ничем не заполненная пустота. Вслед Декарту Ломоносов считал, что «природа не терпит пустот», но, в отличие от него, не верил в бесконечную делимость корпускул. Поэтому его концепция нуждалась в идее межатомной «посторонней жидкости», чья структура оставалась непроясненной.

Первые работы Ломоносова были написаны вольфовским «математическим методом». Это устраивало молодого ученого, поскольку эти труды писались, вероятно, в первую очередь для себя, с целью систематизации своих фундаментальных представлений. Впоследствии он возвращался к мысли о создании цельной «системы корпускулярной философии», но боялся, что коллеги увидят в ней лишь «незрелый плод скороспелого ума» (письмо Эйлеру от 5 июля 1748 года).

Когда Ломоносов приступил к работам более частного характера, которые предназначались для публикации, сухой «математический метод», вероятно, вступил в конфликт с риторической выучкой поэта-естествоиспытателя, и Ломоносов отказался от него ради более живой и развернутой манеры изложения.

В конце 1744-го — первой половине 1745 года адъюнкт Ломоносов представил академии три диссертации. Первая называлась «Размышления о причинах теплоты и холода». Восторга у коллег она не вызвала. Как свидетельствуют академические протоколы, по завершении чтения работы 21 января «некоторые из академиков вынесли о ней такое суждение: нужно похвалить охоту и прилежание господина адъюнкта, занявшегося изучением теории теплоты и холода; но им кажется, что он еще слишком преждевременно взялся за дело, которое по-видимому пока еще находится выше его сил. Во-первых, доводы, которыми он попытался частью утвердить, частью опровергнуть различные внутренние движения тел, совершенно недостаточны. <…> Затем господину адъюнкту поставили на вид, что он поносит в своем произведении Бойля, столь известного своими трудами: он извлек из писаний Бойля те места, в которых этот последний как будто говорит вздор, но обошел молчанием очень многие другие, в которых Бойль дал образчики глубокой учености. Г-н адъюнкт отрицал преднамеренность своего поступка».

Ломоносова часто обвиняли в неуважении к предшественникам. В данном случае обвинение едва ли справедливо. Коллег Ломоносова по академии интересовало скорее соблюдение научных условностей. Впрочем, Ломоносов переделал работу с учетом их замечаний, и в таком, переделанном, виде она появилась в первом томе «Новых комментариев» среди работ, одобренных к печати в 1747 и 1748 годах.

Взгляды ученых XVIII века на природу теплоты были характерны для их мировосприятия. Столкнувшись с тем или иным свойством тел, будь то упругость или способность к горению, естествоиспытатель той поры предпочитал объяснять его наличием в составе тела особого рода субстанции, объясняющей именно это свойство. Считалось, что наряду с вещественными химическими элементами существуют и «невещественные», невесомые (например, свет). Одним из таких воображаемых веществ был теплород, или теплотвор. Не все физики верили в его существование, но большинство верило. Некоторые считали, что есть и особое «вещество холода», содержащееся в солях (так как при их растворении происходит охлаждение жидкости). Ломоносов был в числе очень немногих сторонников кинетической теории теплоты, считавших, что ее источник — в движении частиц. На сходной точке зрения стояли Даниил Бернулли и Рихман. Однако именно Ломоносов создал наиболее развернутую в XVIII веке механическую теорию теплоты.

Разумеется, теория Ломоносова, в основе которой лежала идея вращательного (коловратного) движения частиц, отличается от представлений современной науки, и все же по существу мысли ученого были верны. Но чтобы это стало очевидным, должно было пройти столетие. Еще в 1850-е годы в учебниках писалось, что теплота — это «особенная жидкость, которая располагается между атомами весомых тел». Н. А. Любимов, автор работы «Ломоносов как физик» (1855), считал, что кинетическая теория теплоты без сомнения «имеет только историческое значение». Между тем к тому времени эксперименты Г. Дэви, Д. Джоуля и других подтвердили эту теорию и всего через десять лет она стала общепринятой.

Помимо прочего, историки науки обращают внимание на 25-й параграф ломоносовской работы, где сказано, что при полном прекращении движения частиц достигается крайняя степень холода. Считается, что русский ученый «предсказал» понятие абсолютного нуля, введенного в науку Кельвином лишь в 1870 году.

Другая работа, чтение которой также завершилось 21 января, — «О вольном движении воздуха, в рудниках примечаемом», не содержала никаких сенсационных или спорных гипотез и не вызвала возражения академиков. Здесь Ломоносов впервые коснулся темы, которая впоследствии будет занимать немало места в его исследованиях: зависимость перемещения воздушных масс от их температуры.

«Рассуждение о действии химических растворителей вообще» было первой собственно химической работой петербургского периода. Читалась она 22 марта —12 апреля 1745 года, причем чтение сопровождалось демонстрацией опытов.

Заслуживает внимания вступительный пассаж, с которого начинается эта работа: «Хотя уже с древних времен люди, искусные в химии, положили на нее много труда и забот, а особенно за последние сто лет поборники ее, как бы сговорившись, более совершенно выведывали состав природных тел, тем не менее очень большая часть естественной науки все еще покрыта глубоким мраком и подавлена своей собственною громадою. От нас сокрыты подлинные причины удивительных явлений, которые производит природа своими химическими приемами… Нельзя также не отметить, что хотя имеется немалое количество химических опытов, в достоверности которых мы не сомневаемся, однако мы по справедливости жалуемся на малое число положений, с которыми можно было бы согласовать выводы, основанные на геометрических доказательствах».

Ломоносов был прав: на сегодняшний взгляд химическая наука XVIII века была в младенчестве. Даже крупнейшие ученые той эпохи, такие как Шталь, Бургаве или тот же Генкель, были лишь экспериментаторами-эмпириками; относительно сути явлений, которые они наблюдали, они могли только строить предположения — чаще всего ложные. Наиболее продвинутые молодые исследователи, в том числе Ломоносов, стремились изменить положение. Но основы современной химии были заложены лишь в конце столетия Антуаном Лавуазье.

Ломоносов попытался объяснить растворение, исходя из корпускулярной теории. Пионером он не был — Шталь, Бургаве и другие ученые рассматривали растворение как «разделение тела на мельчайшие части, которые затем воспринимаются порами растворителя с образованием единой жидкости». Предполагалось, что корпускулы имеют разную форму, что у них есть клинья, крючки и т. д., которыми они и сцепляются друг с другом. Чтобы тело растворялось в данной жидкости, его корпускулы должны соответствовать размерами и формой межкорпускулярным пустотам (порам) растворителя. Ломоносов предлагает другой механизм растворения, основанный на упругости воздуха, на вращательном движении частиц, но тоже выглядевший уже в глазах ученых XIX века вполне наивно.

Ценность представляют прежде всего описанные Ломоносовым опыты — опыты, ставившиеся либо в домашних условиях, либо в физической лаборатории, которую Рихман любезно предоставил в распоряжение коллеги. Адъюнкт Ломоносов действительно сделал интересные наблюдения и с успехом продемонстрировал свои эксперименты коллегам. Другое дело, что те объяснения, которые он давал полученным результатам, были далеки от истины. Например, азотная кислота под вакуумным колпаком, из которого был откачан насосом воздух, растворяла медную монету хуже, чем та, что стояла на открытом воздухе. Ломоносов видел в этом доказательство того, что именно частички воздуха способствуют растворению. В действительности азотная кислота после откачки воздуха просто становится менее концентрированной.

Завершенные работы давали Ломоносову основания претендовать на профессорское звание. 1 мая 1745 года он подал об этом официальное прошение. Однако члены Академического собрания, не расположенные к своему русскому коллеге после бурных событий 1743 года, не торопились удовлетворить его амбиции. Поскольку формально профессор химии в академии был, у них было основание затянуть вопрос. Ломоносову предложили написать еще одну «диссертацию». Новая работа, представленная в июне, называлась «О металлическом блеске» (или «О светлости металлов», как переводил ее название сам Ломоносов[105]). Ее начало — еще один отличный пример ломоносовской латинской риторики, столь отличной и от математической сухости Вольфа, и от барочной избыточности второго ломоносовского учителя, Генкеля: «Сколь разнообразные и удивительные тела рождает природа в недрах земли, хорошо знают те, кто охотно знакомится с минералами, или те, кто не гнушается ползать по темным грязным рудникам. Некоторые минералы играют и гордятся разнообразными, прекрасными красками; и нередко, выдавая себя за нечто более ценное, обманывают не знающих минералогии. Некоторые покрыты невзрачною одеждою и избегают внимания людей неопытных, представляясь чем-то презренным: так наружность благородных металлов часто бывает невзрачной, а металлов низких — приукрашенной. Наконец, многие из минералов обладают фигурой, при других обстоятельствах свойственной обитателям земли, или воздуха, или вод: это — или действительно существовавшие животные и растения, за очень продолжительный промежуток времени приобретшие твердость камня; или настоящие минералы, принявшие их фигуру в результате трудов игривой природы».

Если как стилист Ломоносов в данном случае выше всяких похвал, то в научном отношении эта работа не представляет особого интереса. Объясняя «светлость» металлов присутствием в них флагестона, Ломоносов следует за своими предшественниками, прежде всего Шталем. Опыты, описанные им, также уже проводились другими учеными. Но именно на основании этой работы он получил профессорское звание.

Этого не произошло бы, если бы не поддержка Миллера и Гмелина. Два друга-профессора, участники Камчатской экспедиции, вступили в борьбу с Шумахером и нуждались в союзниках. На Академическом собрании профессор естественной истории и химии заявил, что намерен сосредоточиться на своей первой и главной научной дисциплине, а потому готов уступить кафедру химии Ломоносову. Миллер со своей стороны активно поддержал эту идею. Между ним и Ломоносовым стояли события 1743 года, но теперь историк не прочь был загладить нанесенную обиду и установить с Михайлой Васильевичем добрые отношения.

И вот 25 июля 1745 года адъюнкт Ломоносов стал ординарным профессором химии с жалованьем 500 рублей в год. Одновременно Василий Кириллович Тредиаковский наконец-то стал экстраординарным профессором элоквенции. Таким образом, на двадцатом году ее существования в Академии наук появились, наконец, два «коренных россиянина» в качестве профессоров.

Два года спустя Ломоносов, в свою очередь, оказал услугу Гмелину. Дело в том, что ботаник с самого возвращения из Сибири рвался домой, в Германию. В двойном жалованье было отказано, отношения с Шумахером были испорчены — в общем, жизни в Петербурге у Гмелина не было. Обычно никаких проблем с возвращением из России у иностранных ученых не возникало: по окончании контракта они либо продлевали его, либо возвращались на родину. Но те, кто участвовал в Камчатской экспедиции, оказались на особом положении. Во-первых, они считались лицами, допущенными к государственным секретам. Во-вторых, кроме них просто некому было разобрать привезенные огромные коллекции. Поэтому Гмелина не выпускали из России; более того, его заставили по истечении прежнего контракта подписать весной 1745 года новый. В начале 1747 года ботаник попросился в Германию, на время. От него потребовали письменного поручительства двух профессоров, которые обязались бы, в случае невозвращения Гмелина, возместить академии выданные тому при отъезде 715 рублей. Первое согласился дать Миллер, с которым Гмелин провел десять лет в экспедиции бок о бок. Дать второе поручительство Миллер уговорил Ломоносова[106].

Ломоносов согласился. По собственным его утверждениям, на его решение повлияли слова Крашенинникова, который «о Гмелинове добром сердце и о склонности к российским студентам… сказывал, что он-де давал им в Сибири лекции, таясь от Миллера, который в том запрещал». Странно, что Миллер запрещал повышать квалификацию своих же собственных помощников — но его высокомерное и грубое отношение к тому же Крашенинникову проявлялось и позднее. Судя по всему, начальником он был суровым.

Степана Крашенинникова Гмелин подготовил так хорошо, что когда профессора послали его вместо себя[107] на Камчатку, он блестяще справился с заданием, собрав ценный материал. Собрания эти он передал приехавшему три года спустя вслед за ним адъюнкту Георгу Стеллеру. Стеллер, замечательный натуралист (открывший «Стеллерову корову»), был настоящим ученым чудаком-бессребреником, достойным пера Гофмана. Вот как описывает его Миллер: «У него был один сосуд для питья и пива, и меда, и водки… Он имел всего одну посудину, из которой ел и в которой готовились все его кушанья. Он стряпал все сам, и это с такими малыми затеями, что суп, зелень и говядина клались разом в один и тот же горшок и таким образом варились… Ни парика, ни пудры он не употреблял, и всякий сапог или башмак ему был впору. При этом его нисколько не огорчали лишения в жизни; он был в хорошем расположении, и чем больше круг него было кутерьмы, тем веселее становился он». Но этот безалаберный человек был самолюбив, неуживчив и охвачен чувством справедливости. По пути на Камчатку он конфликтовал с Берингом, на самом полуострове обличал злоупотребления местного начальства и грабежи казаков, заступаясь за аборигенов-камчадалов.

Однако Стеллеру так и не суждено было вернуться в Петербург — он умер в Тюмени (по рассказам очевидцев — замерз пьяным в санях). Крашенинникову достались все лавры пионера-исследователя Камчатского полуострова; именно он составил первое описание этой отдаленной земли. В 1745 году, 34 лет от роду, после тринадцатилетнего «студенчества» его наконец-то произвели в адъюнкты. Пять лет спустя, в 1750 году, он стал третьим русским по происхождению профессором Академии наук.

Так или иначе, Гмелин, с точки зрения Ломоносова, исполнил свой долг перед Россией и в качестве исследователя, и в качестве педагога и заслужил, чтобы русский ученый за него поручился. Да и лично, по-человечески, Ломоносов был ему благодарен.

Гмелин между тем возвращаться в Россию не собирался; 30 августа 1748 года, после более полуторалетнего отсутствия, он уведомил академию, что «принял приглашение его великокняжеской светлости герцога виртембергского» и остается в Германии. Граф Разумовский пришел в ярость (чему, без сомнения, способствовал Шумахер) и приказал на год ополовинить жалованье обоим поручителям. Нетрудно представить, как отреагировал на это Михайло Васильевич. Как сообщил Гмелин Миллеру: «Я получил писанное от г. профессора Ломоносова бешеное письмо, в котором он не постыдился описать меня плутом и вероломным человеком. Он поступил хотя в сием чрезвычайно грубо, однако я от сего моей природной кротости не лишился… Я для вас и для профессора Ломоносова все то сделаю, что в рассуждение старой дружбы за должность мою почитаю. Не извольте опасаться, чтоб я без позволения Академии что в печать издал, но будьте благонадежны, что я по получении указа тотчас все порученные мне письма и рисунки пришлю…»

Если Ломоносов «поступил грубо», то и с ним, надо признаться, поступили не очень красиво. Миллер отлично знал, что Гмелин не собирается возвращаться, но Михайле Васильевичу об этом не сообщили. Однако после «бешеного письма» Гмелин вернул академии все вывезенные бумаги и рисунки и согласился помогать ей консультациями, а поручителям возместил вычтенную из их жалованья сумму[108]. Инцидент был исчерпан. В «Истории о поведении Академической канцелярии…» Ломоносов говорит о «невозвращенчестве» Гмелина с пониманием. Немецкий ботаник не обязан был до конца жизни терпеть самодурство своего соотечественника-канцеляриста в чужой (и не самой легкой для жизни) стране.

3

Осенью 1747 года все три представленные Ломоносовым в свое время для получения профессорского звания работы были посланы на «апробацию» Эйлеру. Формально это было сделано, чтобы получить заключение о возможности их публикации; но Ломоносов был убежден: Шумахер и другие его недруги рассчитывали, что великий математик (считавшийся и крупным естествоиспытателем) уличит выскочку в каких-то ошибках — и тогда можно будет отнять у него химическую лабораторию. Однако отзыв Эйлера оказался более чем хвалебным; приводим его в переводе самого Ломоносова: «Все сии диссертации не токмо хороши, но и весьма превосходны, ибо он пишет о материях химических и физических, весьма нужных, которых поныне не знали и истолковать не могли самые остроумные люди. Что он учинил с таким успехом, что я совершенно уверен о справедливости его изъяснений. При сем случае г-ну Ломоносову должен отдать справедливость, что имеет превосходное дарование для изъяснения химических и физических явлений. Желать должно, чтобы и другие Академии в состоянии были произвести такие откровения, какие показывает г. Ломоносов».

Ломоносову этот отзыв показал Теплов — тайком от Шумахера. Петербургский профессор немедленно отослал в Берлин восторженное благодарственное письмо.

«Считаю, что на мою долю не могло выпасть ничего более почетного и более благоприятного, чем то, что мои научные занятия в такой степени одобряет тот, чьи достоинства я должен уважать, а оказанную мне благосклонность ценить превыше всего… Не сомневаюсь в том, сколь великим будет для меня благом, если Вы не сочтете меня недостойным беседовать с Вами письменно…»

С этого времени Эйлер на несколько лет становится едва ли не главным научным собеседником Ломоносова. Хотя руководство академии не раз давало швейцарскому ученому понять, что хотело бы от него «беспристрастия», Эйлер к Ломоносову был подчеркнуто благожелателен. Так, когда в начале апреля 1749 года Ломоносов по совету Эйлера послал свою «Диссертацию о рождении и природе селитры» на конкурс Прусской академии наук, Шумахер, сообщая об этом берлинскому математику, намекнул, что граф Разумовский «нисколько не обидится», если ломоносовская статья не будет удостоена премии. В ответ Эйлер написал в Петербург, что одна из представленных на конкурс (под девизами) работ отлична и что он «хотел бы, чтобы она принадлежала господину Ломоносову». Премии Ломоносов не получил (она досталась доктору Питшу), он сам своей работой был не вполне доволен. О причинах он откровенно писал Эйлеру в письме от 27 мая: «Пока я упражнялся в обработке третьей главы, жена моя родила дочь, и из-за этого я едва закончил свой труд». Девочка родилась слабой, много болела — отец сам лечил ее, и вылечил, по книге «великого медика Гофмана».

Однако в приложении к диссертации о селитре Ломоносов послал Прусской академии другой, более значительный труд, «Попытку теории упругой силы воздуха». В этой работе Ломоносов продолжает то направление своей мысли, которое было намечено в «Размышлениях о причинах теплоты и холода». В сентябре того же года Ломоносов представил этот труд на обсуждение Академического собрания и затем дорабатывал его по замечаниям Рихмана.

Предшественником Ломоносова (как и в случае кинетической теории теплоты) был Даниил Бернулли. В своей «Гидродинамике», вышедшей в 1738 году с посвящением Эрнесту Бирону (труд был написан несколькими годами раньше, когда Бернулли работал в Петербурге), Бернулли, считая причиной упругости газа движение составляющих его частиц, дал математический анализ возможных движений этих частиц. Ломоносов сделал следующий шаг, попытавшись создать цельную механическую теорию движения частиц газа. В упрощенном виде она выглядела так: частички «воздуха» находятся на далеком расстоянии друг от друга; эти частицы вращаются (чем быстрее, тем выше температура), а кроме того, под воздействием силы тяжести (в том значении, которое придавал этому понятию Ломоносов) движутся сверху вниз, и в ходе этого движения сталкиваются между собой. Таким образом, Ломоносов соединил мысль о взаимном отталкивании частиц, принадлежащую Ньютону, с математическими расчетами Бернулли. Однако поскольку элементарные частицы, по мысли Ломоносова, лишены упругости, их отталкивание он объяснял так: у частиц есть выступы и впадины, и потому, соприкасаясь, они отбрасываются центробежной силой.

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.

Ломоносовское «возражение» — «Рассуждение об обязанностях журналистов при изложении ими сочинений, предназначенное для поддержания свободы философии», в самом деле, было напечатано (анонимно) в журнале «Немецкая библиотека» (1755, том 16). Приведя примеры неверного понимания и передержек в статьях о своих работах (главным образом в «Журнале естествознания и медицины»), Ломоносов настаивает, что «журналисту позволительно опровергать в новых сочинениях то, что, по его мнению, заслуживает этого… но раз уже он этим занялся, он должен хорошо усвоить учение автора, проанализировать все его доказательства и противопоставить им действительные возражения и основательные рассуждения. <…> Простые сомнения или произвольно поставленные вопросы не дают такого права; ибо нет такого невежды, который не мог бы задать больше вопросов, чем их может разрешить самый знающий человек…». Журналист «не должен создавать себе слишком высокого представления о своей авторитетности, о своем превосходстве, о ценности своих суждений».

К сожалению, одновременно Ломоносов позволил себе поместить в выходящем в Петербурге на французском языке журнале «Le Cham?l?on litt?raire» перевод письма, полученного им от Эйлера, — без предварительного согласия последнего. Раздраженный математик писал Миллеру: «Мне очень больно, что г. Ломоносов напечатал мое письмо в „Хамелеоне“, ибо хотя всем известно, что г. Кестнер большой охотник до насмешек и надеется возвеличить свои маленькие заслуги, унижая других, однако ж я вовсе не желаю из-за этого с ним ссориться». В письме Шумахеру Эйлер прибавляет, что впредь «будет осторожнее» в общении с Ломоносовым и «отринет всякую откровенность». Впрочем, общение как таковое практически сошло на нет.

4

Став профессором, Ломоносов наконец смог осуществить свою давнюю мечту — организовать в академии химическую лабораторию.

Первое прошение на сей счет было подано им в январе 1742 года — почти сразу же по прибытии в Петербург. Ему отказали «за неимением при Академии денег и за неподтверждением штата». В самом деле, 1742 год был не лучшим временем для таких хлопот, как и следующий, 1743-й. Но Ломоносов не оставлял усилий. Второе прошение, написанное в разгар академической смуты, в мае 1743 года, звучит особенно выразительно:

«Понеже я, нижайший, в состоянии нахожусь не токмо химические эксперименты для приращения натуральной науки в Российской империи в действо производить и о том журналы и сочинения на российском и латинском языке сочинять, но при том еще могу и других обучать физике, химии и натуральной минеральной гистории, и того ради, имею я, нижайший, усердие и искреннее желание наукою моею отечеству пользу чинить… для того чтобы на мое обучение в Германии издержанная е. и. в. сумма и мои в том положенные труды напрасно не потерялись.

И если бы в моей возможности было, чтобы мне, нижайшему, на моем коште лабораторию иметь и химические процессы в действие производить можно было, то я бы, нижайший, Академию наук в том утруждать не стал. Но понеже от долговременного удержания заслуженного мною жалования в крайнюю скудость и почти в неоплатные долги пришел, для того не токмо лаборатории и к тому надлежащих инструментов и материалов завесть мне невозможно, но с великой скудостию и мое пропитание имею…»

К лаборатории Ломоносов просит прикомандировать двух студентов, а именно «Степана Крашенинникова да Алексея Протасова». В конце Ломоносов просит «выдать заслуженное мною жалование все сполна». Так в тот год заканчивались все прошения сотрудников академии, чего бы они ни касались.

В дни, когда писалось прошение об учреждении лаборатории, Ломоносову, пособнику ненавистного Нартова, уже был объявлен бойкот, а пару недель спустя состоялся его злосчастный визит на Академическую конференцию и в Географический департамент. Разумеется, никто не стал и рассматривать заявление, поданное в такой момент.

Ломоносову, однако, удавалось в 1744–1745 годах время от времени получать от канцелярии деньги на покупку реактивов и оборудования. В марте 1745 года он подает третье прошение, где, между прочим, пишет: «Хотя имею я усердное в химических трудах желание упражняться, однако без лаборатории принужден только одним чтением химических книг и теориею довольствоваться, а практику почти вовсе оставить и для того от ней со временем отвыкнуть».

Канцелярия вновь стала затягивать решение вопроса. Лишь 2 ноября Шумахер отсылает проект Винсгейму для представления «на рассуждение Конференции». Тот, старый неприятель Ломоносова, ответил, что собрание уже обсуждало вопрос и вынесло отрицательную резолюцию. И все же 15 декабря Академическая конференция вновь рассматривает доклад Ломоносова и принимает предложенный им проект письма в Сенат: «Понеже мы все обще усмотрели, что Химическая лаборатория при Академии наук для исследования натуральных вещей весьма нужна и профессор химии без оной надлежащей пользы приносить не может… того ради Правительствующий Сенат все покорнейше просим, дабы по примеру других славных Академий поведено было при Академии наук построить Химическую лабораторию по приложенному при сем рисунку; <…> и на то определить особливую сумму сверх положенной на Академию наук». Последний пункт был, видимо, решающим. Прошение подписали Делиль, Гмелин, Вейтбрехт, Леруа, Рихман, Тредиаковский и Ломоносов.

Тем временем Шумахер вел переговоры с голландским врачом и химиком Авраамом Каау-Бургаве, племянником знаменитого Германа Бургаве, приглашая его в академию и обещая ему место профессора «анатомии и химии», причем в качестве последнего он должен был «направлять занятия Ломоносова». Бургаве было обещано восемьсотрублевое жалованье (обычно профессора получали 500–600 рублей). Таким образом, лаборатория, которую Сенат 1 июля 1746-го распорядился строить «на Васильевском острову за счет кабинета», должна была оказаться в распоряжении не Ломоносова, а Бургаве. Ломоносов узнал об этом и стал жаловаться, выделение денег до выяснения всех обстоятельств затормозили, и в результате строительство началось лишь два года спустя. Тем временем Бургаве, приехавший в Россию в 1747 году, в конце концов удовольствовался кафедрой анатомии. Вернувшийся наконец из Германии Рейзер, которому, по словам Ломоносова, место профессора химии тоже предлагалось, отказался — «видя худое академическое состояние и непорядки».

По первоначальному проекту лабораторию предполагалось «построить из кирпича со сводами, и чтобы при ней был дом для профессора химии, ибо нередко случается, что химические операции несколько дней непрерывно продолжаются». В конце концов, в августе 1747 года лабораторию решено было строить прямо во дворе Бонова дома.

Лаборатория была заложена здесь 3 августа 1748 года и достроена к 12 октября. Проект разработал академический архитектор Яков Шумахер (младший брат Иоанна Даниила), работами руководил подрядчик Михаил Горбунов. В здании длиной шесть с половиной и шириной четыре сажени (около четырнадцати и восьми с половиной метров соответственно), крытом черепицей, было три комнаты: собственно лаборатория, аудитория для чтения лекций, служившая одновременно кабинетом Ломоносова, и склад. Этот домик (переделанный в начале XIX века под жилье) простоял здесь вплоть до Второй мировой войны.

В центре главного помещения находился большой свод с вытяжной трубой, закрепленной на столбах. Но тяга была, как и во всех лабораториях той поры, плохой, и во время работы лаборатория наполнялась «вредными испарениями». В ломоносовской лаборатории были четыре печи для перегонки, две самодувные печи и одна пробирная. Все эти печи создавались по оригинальным проектам самого ученого. В 1753 году, тоже по собственному чертежу Ломоносова, был изготовлен автоклав — «Папинова машина». Дух изобретательства никогда не покидал Михайлу Васильевича. Так, сохранился чертеж новопридуманого им «инструмента для следования вязкости жидкостей». И, разумеется, в лаборатории было множество весов, микроскопов, измерительных приборов. «Роспись в химической лаборатории потребным инструментам, посуде и материалам и где оные достать» (1748) длинна и довольно выразительна:

Железная и пробирная печь

Две пробирных доски медных

Две формы капельных медных, большая и маленькая

Пробирные вески со стеклами

Пробирный развес…

Дальше:

Буры десять футов (сего требовать от монетной канцелярии)

Сто банок разной величины зеленого стекла

Пятьдесят маленьких банок из белого стекла

Пузырьков средней руки зеленого стекла сто…

Всего около семидесяти разного вида стеклянных «гельмов», пузырьков и реторт, столько же глиняных и мраморных реторт и «ступок». Дальше — реактивы: