Наука в России. М.В.Ломоносов.

В 1755 г. в Москве по инициативе М.В.Ломоносова был организован университет, ныне носящий имя своего великого основателя.

Указ Петра 1 об учреждении Академии наук был подписан 28 января 1724 г.

Собравшиеся в 1725 г. в Петербурге ученые составили сильный научный коллектив, из которого особую известность получили Д.Бернулли (1700-1782) и Л.Эйлер (1707-1783). Эйлер и Бернулли были не только великими математиками, но и естествоиспытателями, оставившими глубокий след в механике и физике. Широта научных интересов Эйлера поразительна: он занимался различными областями математики, механики, астрономии, физики, техники и даже сельского хозяйства. Его интересовали проблемы логики, философии, статистики. Каталог его сочинений составляет около 900 названий.

Даниил Бернулли является автором знаменитой «Гидродинамики», вышедшей в 1738 г. Оттуда вошло в учебники известное «уравнение Бернулли»; здесь был дан вывод закона Бойля-Мариотта на основе кинетической модели газа.

Академия наук с 1728 г. начала издавать научный журнал «Комментарии. До конца своей жизни Ломоносов трудился над приведением академии в «доброе состояние», над созданием условий, способствующих «процветанию наук» в России. Его личная научная работа поистине всеобъемлюща. Он первый русский профессор химии (1745), создатель первой русской химической лаборатории (1748), автор первого в мире курса физической химии. В области физики он оставил ряд важных работ по кинетической теории газов и теории теплоты, по оптике, электричеству, гравитации и физике атмосферы. Он занимался астрономией, географией, металлургией, историей, языкознанием, писал стихи, создавал мозаичные картины, организовал фабрику по производству цветных стекол.

В полном собрании сочинений Ломоносова в первых четырех томах, содержащих работы по физике, химии, астрономии и приборостроению, опубликовано 85 работ, из них законченных при жизни Ломоносова 27, в том числе одна переводная книга «Вольфианская физика» и одна переводная брошюра («Описание появившейся в начале 1744 г. кометы»). Таким образом, при жизни Ломоносова было завершено и опубликовано менее трети его работ.

Только Пушкин правильно расставил ударения на деятельности Ломоносова, подчеркнув его роль как ученого и просветителя, назвав его «первым русским университетом».

Во времена Ломоносова были известны только два газа: воздух и углекислый газ. Ломоносов является одним из основателей научной химии, глубоко понимавшим ее задачи и назначение. В химических лабораториях Ломоносова важную роль играет атомистика, которая служит краеугольным камнем его научного мышления. Ломоносов является одним из основателей механической теории теплоты и кинетической теории газов. В своих работах на эту тему он сводит теплоту и упругость газов к движениям «нечувствительных частиц».

В научной системе Ломоносова важное место занимает «всеобщий закон» сохранения. Впервые он формулирует его в письме к Леонарду Эйлеру. Печатная публикация закона последовала через 12 лет, в 1760 г. в диссертации «Рассуждение о твердости жидкости тел». Здесь в русском переводе конец читается так: «Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения; ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает». Это первая в истории физики формулировка закона «сохранения силы». До введения Ранкиным термина «энергия» закон сохранения энергии именовался законом сохранения силы. У Ломоносова он является частным случаем всеобщего закона сохранения.

Недостатком формулировки Ломоносова является отсутствие точной количественной меры силы.

Ломоносов сделал важный шаг, введя для количественной характеристики химических реакций весы.

В истории закона сохранения энергии и массы Ломоносову по праву принадлежит первое место.

Ломоносов был пионером во многих областях науки. Он открыл атмосферу Венеры и нарисовал яркую картину огненных валов и вихрей на Солнце. Он высказал правильную догадку о вертикальных течениях в атмосфере, правильно указал на электрическую природу северных сияний и оценил их высоту.

Механика XVIII в.

«Начала» Ньютона были изложены тяжелым геометрическим языком. В превращении механики в аналитическую механику сыграла существенную роль плеяда блестящих математикой и механиков 18 века, в особенности петербургский академик Леонард Эйлер и парижский академик Жозеф Луи Лагранж (1736-1813).

«Механика» Эйлера вышла в Петербурге в 1736 г. в 2 больших томах.

Мы знаем, что Ньютон озаглавил свое сочинение «Началами натуральной философии», механикой в его время считалось учение о равновесии простых машин. Эйлер же впервые назвал механику наукой о движении, и полный перевод названия его труда в 1736 г. гласит: «Механика, или наука о движении, изложенная аналитически». В предисловии к этому труду Эйлер указывал, что под механикой обычно понимают науку о равновесии сил, и предлагал дать этой науке название «статика», а «науке о движении придать имя механики».

«Механика» Эйлера и была первым систематическим курсом ньютоновской механики. Эйлер рассматривает ньютоновское абсолютное пространство как удобную математическую абстракцию, полезную для описания механического движения тел.

Эйлер следует Ньютону и в определении основных понятий динамики – силы и массы. «Сила есть то усилие, которое переводит тело из состояния покоя в состояние движения или видоизменяет его движение». Отсуда в качестве следствия получентся закон инерции: «Всякое тело, предоставленное самому себе, или пребывает в покое, или движется равномерно и прямолинейно». Эйлер заранее предупреждает читателя, что он под словами «движение» и «покой», всегда подразумевает абсолютные движение и покой.Таким образом, в приведенной формулировке закона инерции следует иметь в виду движение и покой, отнесенные к абсолютному пространству.

Эйлер неоднократной обращался к вопросу об источнике сил и считал, что таким источником является движение непроницаемых инертных тел.

Эйлер формулирует предложение: «Сила инерции каждого тела пропорциональны количеству материи, из которого он состоит». Эйлер раскрывает знаменитое ньютоновское определение массы, вскрывает его атомистическую сущность и, подобно Ньютону, поясняет далее, что масса может быть измерена пропорциональным ей весом.

Еще в 1758 г. Эйлер написал уравнение вращательного движения твердого тела.

К 1744 г. механика обогатилась двумя важными принципами: принципам Даламбера и принципом Мопертюи-Эйлера. Основываясь на этих принципах, Лагранж построил законченную систему аналитической механики.

Лагранж порвал с геометрическими методами Ньютона и с гордостью заявлял, что в его «Аналитической механике» совершенно отсутствуют какие бы то ни было чертежи. «Я поставил себе целью, пишет Лагранж, - свести теорию механики и методы решения связанные с нею задач к общим формулам, простое развитие которых дает все уравнения, необходимые для решения каждой задачи».

Жозеф Луи Лагранж родился в 1736 г. В Турине. В 19 лет он стал профессором артиллерийской школы в Турине. Через 5 лет Лагранж был избран по представлению Эйлера членом Берлинской Академии наук.

Умер Лагранж в 1813 г. Его «Аналитическая механика» состоит из 2 основных разделов: статики и динамики.

В современной теоретической физике уравнения Лагранжа приобрели огромное значение, далеко выходящее за пределы механики. Они применяются в термодинамике, электродинамике, атомной физике. Таким образом, Лагранж создал мощный метод, позволяющий решать большой круг задач.