Большое внимание Ломоносов уделил опровержению теории теплорода, который считался основным тепловым элементом. Он критически рассматривает все доводы, которые послужили основанием для введения в физику теплорода. Этими доводами являлись: увеличение веса тела при нагревании, которое происходит будто бы потому, что в нагреваемое тело входит теплород; увеличение веса тела при сгорании вследствие этой же причины; создание высокой температуры в фокусе собирающего зеркала и снижение температуры смеси снега и соли. Шаг за шагом Ломоносов опровергает все эти утверждения.

Ссылаясь на известные в то время опыты зажигания пороха на дне моря, ученый иронически спрашивает: «Откуда и по причине какой чудесной особенности моментально собирается эта огненная материя? Если она откуда-то слетается, то почему она не зажигает воду, через которую проходит?»

Ломоносов остроумно замечает, что увеличение веса сжигаемого тела нельзя объяснить тем, что в это тело входит теплород, так как при остывании прокаленного тела он должен выйти, а уменьшения веса при этом не наблюдается.

Таяние снега, смешанного с солью, сторонники вещественной теории теплоты объясняли тем, что теплород выходит из воды (и она поэтому замерзает) и входит в снег, который от этого нагревается и тает. Тогда Ломоносов предлагает вставить в снег с солью термометр, после чего можно будет убедиться, что в момент таяния снег делается холоднее. Это явление опровергает утверждение, будто теплород входит в снег.

Для опровержения теории теплорода Ломоносов использует и такой факт, как выделение теплоты животными: «От животных непрерывно распространяется теплота и нагревает близкие к ним тела. Многие из животных никогда не потребляют теплой пищи. Сторонники и защитники теплотворной материи, объясните, каким путем она входит в животных неощутимо, а выходит ощутимо? Разве она, когда входит, бывает холодной? Это значит теплота холодная; равно как свет темный, сухость мокрая, жесткость мягкая, круглость четырехугольная».

Совершенно исключительным для состояния знаний того времени является вывод, сформулированный ученым, о наличии в природе границы охлаждения тел, то есть, если употребить современную научную терминологию, абсолютного нуля температуры. Аргументация Ломоносова изложена в 26-м параграфе его «Рассуждения о тепле и стуже»: «...мы не можем придать какой-нибудь скорости движения такого него». Он писал: «Действительно, мы считаем излишним призывать на помощь для отыскания причины упругости воздуха ту своеобразную блуждающую жидкость, которую очень многие – по обычаю века, изобилующего тонкими материями, – применяют обыкновенно для объяснения природных явлений. Мы довольствуемся тонкостью и подвижностью самого воздуха и ищем причину упругости в самой материи его. Всякий, кто прочитал наши размышления о причине теплоты, не будет считать это несбыточным и будет сравнивать последующее с ними».

Во времена Ломоносова существовала и другая гипотеза упругости воздуха, исходившая из того, что каждой отдельной молекуле воздуха приписывались упругие свойства. Михаил Васильевич выступил и против этой гипотезы. «Так как эта сила,– писал ученый,– при прочих равных условиях увеличивается и уменьшается в отношении собственной материи воздуха, то нет сомнения, что она происходит от какого-то непосредственного взаимодействия атомов».

Таким образом, Ломоносов считал, что упругие свойства воздуха являются результатом непосредственного соприкосновения атомов. Но так как воздух может сжиматься до 1/30 части своего объема (наибольшее сжатие, достигнутое в то время), то между атомами воздуха нужно допустить наличие пустых промежутков. Поэтому ученый пришел к выводу, что не все атомы воздуха соприкасаются сразу и что соприкосновение их очень кратковременно.

Таким образом, представления Ломоносова о поведении частиц газа почти не отличаются от тех, которые изложены в любом современном учебнике физики.

Два столетия прошло с тех пор, как жил и работал М. В. Ломоносов. Эти годы подтвердили величие его гения и плодотворность труда ученого во многих отраслях знаний. С чувством глубочайшего уважения вспоминаем мы светлый образ сына архангельского рыбака, ставшего первым русским академиком.

Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765)