ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ВСЕЛЕННАЯ (ЗАКОН МЕНДЕЛЕЕВА)

ТЕЛА СЛОЖНЫЕ И ПРОСТЫЕ

Рели через воду пропускать электрический ток, она ^ разлагается на два новых вещества — на газы водо­род и кислород.

Нагревая на огне известняк, можно разложить его на углекислый газ и негашёную известь. Полученные веще­ства можно в свою очередь разложить дальше: углекис­лый газ на газы кислород и углерод, а негашёную из­весть — на кислород и металл кальций.

Различными способами — действием электричества, нагреванием, воздействием других веществ — можно раз­ложить большинство тел природы, получить из одного ве­щества несколько других, более простых.

Вещества, которые можно разложить на другие, на­зываются веществами сложными.

Однако не каждое вещество удаётся разложить на бо­лее простые. Есть группа таких веществ, которые далее не разлагаются, остаются неизменными.

Так, не разлагаются углерод, кислород, водород и кальций, как бы вы на них ни воздействовали. Нельзя разложить на более простые и некоторые другие вещества, например металлы железо, медь и свинец; газы азот и хлор и ряд других.

Все эти вещества называются веществами про­стыми.

Изучая состав различных тел, встречающихся в при­роде, учёные постепенно убеждаются, что таких простых неразложимых неизменных веществ в мире значительно больше, чем думали учёные древнего мира и средних ве­ков. В конце XVIII века химики насчитывали уже более 20 простых тел природы.

В XVII веке химики дают совершенно новое опреде­ление понятия элемента. Химическим элементом теперь называют всякое вещество, которое не поддаётся доступ­ными химику средствами разложению на более простые вещества. Элемент в этом понимании — вполне реальное, ощутимое вещество.

Такое определение химического элемента очень скоро получает всеобщее признание. Но влияние прежних воз­зрений всё ещё даёт себя чувствовать. Почти до XIX века учёные не могут освободиться от невещественных, неося­заемых элементов прошлого. Химики ХХТП века счита­ли, например, что любой металл представляет собой веще­ство сложное; состоит оно из земли и особого нематери­ального элемента — флогистона («флогистос» значит «сжигаемый»). Никто из учёных тех времён не видел и, естественно, не мог видеть этот неуловимый «элемент». Но все были уверены, что он существует, и считали, что флогистон, входящий в состав тела, придаёт ему способ­ность гореть или изменяться при накаливании.

Для объяснения различных явлений природы учёные привлекали всякого рода невещественные, несуществую­щие элементы, называя их «тонкими материями».

Первый, кто отверг существование различных неося­заемых, невесомых, неуловимых элементов, был великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов [5]).

М. В. Ломоносов, смелые новые идеи которого не всег­да понимали современники, блестящий разносторонний гений которого вызывал и продолжает до наших дней вызывать изумление, во всех своих работах боролся с не­лепыми, далёкими от настоящего знания, представления­ми о природе.

Огромной заслугой М, В. Ломоносова перед наукой является установление им великого закона природы — закона сохранения материи и движения.

В 1748 году в письме к петербургскому академику Л. Эйлеру Ломоносов написал следующие замечательные строки:

«Все перемены в Натуре {т. е. в природе) встречаю­щиеся такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится (т. е. приба­вится) к другому. Так ежели где убудет несколько мате­рии, то умножится в другом месте... сей всеобщей естест­венный закон простирается и в самые правила движения: ибо тело движущее своею силою другое, столько же оные (т. е. силы) у себя теряет, сколько сообщает другому, ко­торое от него движение получает».

В приведённом высказывании Ломоносов совершенно чётко говорит о неуничтожаемое™ материи и её движе­ния («все перемены в Натуре случающиеся»), об общем законе сохранения. Именно в этом заключается ценность гениального высказывания великого русского учёного.

А через 8 лет, в 1756 году, великий русский учёный провёл в своей лаборатории опыт, которым доказал, что вещество полностью сохраняется при химических пре­вращениях, что материя не возникает из ничего и не ис­чезает бесследно.

Английский учёный Р. Бойль, на основании своих опы­тов, утверждал, что если в закрытом стеклянном сосуде нагревать металл, то он увеличится в весе. Объясняется это якобы тем, что в сосуд проникает через стекло «ма­терия огня» и соединяется с металлом.

М. В. Ломоносов, как мы уже говорили, не при­знавал «тонких материй», в том числе и «материи огня». Поэтому он решает опытом же доказать, что Бойль не прав.

Прежде всего русский учёный в точности повторил опыт, как он был проведён Бойлем. Он поместил в стек­лянную реторту — химический сосуд особой формы — ку­сочек металла, запаял горлышко реторты и взвесил сосуд с металлом. Затем в течение двух часов реторта нагре­валась на огне. После этого кончик запаянного горлышка сосуда обламывался, реторта охлаждалась и взвешива­лась вторично.

Ломоносов установил, что действительно в этом слу­чае после прокаливания реторты на огне её вес увеличил­ся. Чем это объяснить?

М. В. Ломоносов был убеждён, что дело здесь не в «материи огня», а в другом. Но в чём же? Учёный обра­щает внимание на одно обстоятельство: когда он обламы­вал кончик запаянного горлышка реторты, в сосуд с шу­мом ворвался наружный воздух. О чём это может говорить? Выходит, что после прокаливания сосуда на огне воздух в сосуде уменьшается.

Куда же девается часть воздуха? Ведь реторта запаяна.

Очевидно, предположил Ломоносов, воздух частично поглощается при нагревании металлом.

Чтобы проверить своё предположение, М. В. Ломоно­сов поставил тот же опыт, но после нагревания сосуда он взвесил его, не обламывая горлышка.

Вес сосуда не изменился!

И Ломоносоз пишет:

«Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бой­ля мнение ложно, ибо без_пропущения внешнего воздуха вес сожжённого металла остаётся в одной мере».

Так великий русский учёный впервые подтвердил на опыте закон сохранения массы при химических превраще­ниях, один из основных законов химии, законов, который является вместе с тем частью общего закона сохранения материи, сформулированного Ломоносовым в 1748 году.

И, действительно, мы знаем теперь, что если нагревать металл, например железо, оно окисляется, т. е. соеди­няется с кислородом воздуха. В опыте Ломоносова металл окисляется за счёт того воздуха, который находится в за­паянном сосуде. При этом вес окислённого металла уве­личивается ровно на столько, на сколько уменьшается вес воздуха в сосуде — ведь из него ушла часть кислорода на окисление металла. Таким образом, в происходящей здесь реакции окисления общее количество вещества не изменяется — не убывает и не прибывает; вес сосуда, если он не вскрыт, остаётся одним и тем же.

Но стоит нам обломить горлышко реторты, как в неё ворвётся наружный воздух — по объёму ровно столько, сколько кислорода из воздуха реторты ушло на окисле­ние металла. И общий вес реторты с окислённым метал­лом увеличится.

Позднее, через 18 лет после Ломоносова справедли­вость закона сохранения массы (вещества) была под­тверждена французским химиком Лавуазье.

При жизни Ломоносова часто говорили о невесомой «материи тепла», о «тонкой материи упругости» и т. д. С помощью таких никому неведомых «материй» без осо­бого труда «объяснялись» любые явления природы. По­чему, спрашивается, при уменьшении объёма газа уве­личивается его давление? Потому, что в любом газе со­держится «тонкая невесомая материя упругости». Почему вода на огне нагревается? Потому, что огонь выделяет «тонкую материю тепла»; эта «материя» входит в воду и нагревает её.

Вряд ли требуются доказательства, что такого рода «объяснения» ровно ничего не дают для подлинно науч­ного объяснения природных явлений.

Ломоносов не признавал неуловимых «тонких мате­рий». Он доказывал, что любые свойства тел могут быть объяснены без помощи каких-либо невесомых материй.

Очень многие учёные — современники Ломоносова— признавали невесомую «тепловую материю». Вопреки этому распространённому мнению Ломоносов развивает научную теорию тепла. В 1745 году на заседании Петер­бургской Академии наук М. В. Ломоносов зачитывает свою работу «Размышление о причине теплоты и холода», в которой убедительно доказывает, что тепло вызывается не «тонкой материей тепла», а совершенно другой причи­ной; что такая «тонкая материя тепла» вообще не нужна для объяснения этого явления, что её просто не суще­ствует.

«В наше время, — пишет Ломоносов в этом своём со­чинении, — причина теплоты приписывается какой-то особой материи, которую большинство называют тепло­творной... Признают, что её тем большее количество на­ходится в каждом теле, чем больше тело имеет тепла. Мнение это в умах многих пустило столь глубокие кор­ни,... что в разных физических сочинениях можно прочи­тать, что названная выше материя вторгается в поры тел, как бы привлечённая каким-то любовным напитком, или наоборот, как бы охваченная ужасом, вырывается из пор...».

Откуда берётся эта «материя»? — иронически спра­шивает он, — например, зимой, когда... порох зажигается от только что возникшей маленькой искры и вдруг рас­ширяется в огромное пламя? Откуда и в силу какого уди­вительного свойства собирается эта огненная материя? Слетается ли она со сказочной быстротой из очень отда­лённых мест и зажигает порох? Но в этом случае необ­ходимо, чтобы нагрелись и расширились от прилетающего огня прежде пороха другие тела...

Чем же вызывается тепло, по мнению Ломоносова?

«Очень хорошо известно, — указывает учёный, — что теплота возбуждается движением: от взаимного трения руки обогреваются, дерево загорается пламенем, при уда­ре кремня об огниво появляются искры; железо накали­вается докрасна от проковывания частыми и сильными ударами, а если их прекратить, то теплота уменьшается и произведённый огонь тухнет».

И далее Ломоносов разъясняет, какое именно движе­ние является причиной тепла.

«... тела могут двигаться, — пишет он, — двояким движением — общим, при котором все тела непрерывно меняют своё место... и внутренним, которое есть пере­мена места нечувствительных (то-естъ мельчайших, не­видимых) частичек материи; и так как при самом силь­ном общем движении часто не наблюдается теплоты, а при отсутствии такого движения — наблюдается большая теплота, то следовательно, теплота состоит во внутрен­нем движении материи».

Отвергнув ненаучное объяснение теплоты с несущест­вующей в действительности «тонкой материей тепла», великий русский учёный первым в мире разработал по­дробную теорию, которая давала правильное объяснение теплоты.

«Открытие, что теплота представляет собой некоторое молекулярное движение, составило эпоху в науке», — так оценил Ф. Энгельс представление о природе тепла, данное М. В. Ломоносовым.

Столь же успешно объяснил Ломоносов позднее и причину упругости газов, не прибегая и здесь к помощи пресловутой «материи упругости».

Своими работами М. В. Ломоносов показал, что раз­личные «тонкие материи» — неуловимые и невесомые, лишь плод человеческого воображения, что в мире нет нематериальных, невещественных элементов.

Любой химический элемент представляет собой не эле­мент-свойство, не загадочную неуловимую «тонкую мате­рию», а реально существующее материальное тело, кото­рое можно взвесить, измерить, свойства которого можно изучить и т. д. Его особенность заключается лишь в том, что оно не разлагается доступными химику средствами на более простые вещества.

Из таких простых, неразложимых тел и состоит наш мир. Но о каких нечувствительных, т. е. мельчайших, не­видимых, частичках говорил Ломоносов, давая своё объ­яснение теплоты?

Чтобы в этом разобраться, необходимо кратко вспом­нить о том, как было установлено, что все тела природы— сложные и простые — состоят из мельчайших материаль­ных частичек.

Это покажет нам вместе с тем, какова внутренняя при­рода, внутреннее строение основных веществ мирозда­ния — простых неразложимых тел.