​俄罗斯科学的曙光：米哈伊尔·罗蒙诺索夫

-- Vladimir Shiltsev 费米实验室加速器物理中心的主任

莫斯科国立大学前的罗蒙诺索夫雕像

大事记：罗蒙诺索夫

1711 年 11 月 19 日： 罗蒙诺索夫出生于俄罗斯北方的一个农民家庭

1724 年：彼得大帝成立俄罗斯圣彼得堡科学院

1730 年 12 月 7 日：前往莫斯科求学

1736 年：前往德国马尔堡大学学习自然科学和数学

1739 年：前往德国弗赖贝格学习矿物学和冶金学

1741 年，回到俄罗斯，担任俄罗斯科学院的兼职物理学教授

1755 年 1 月 25 日：莫斯科国立大学成立，罗蒙诺索夫为创建和管理莫斯科大学开发了实际程序

1765 年 4 月 4 日：罗蒙诺索夫去世

1940 年：莫斯科国立大学 “以罗蒙诺索夫” 命名

2011 年：俄罗斯总统下令在全国庆祝罗蒙诺索夫诞辰 300 周年。

俄罗斯科学的曙光：逃离北方

1730 年 12 月 7 日，一个身材高大、体格健壮的 19 岁男孩，从他的家乡--俄罗斯北部城市阿尔汉格尔附近的一个村庄--逃跑了。他从邻居那里借了三个卢布和一件暖和的外套，随身携带了他最珍贵的两本书《 语法 》和 《算术》 。 他说服了载有冷冻鱼的雪橇车队的船长带他去莫斯科，在那里他将实现他学习“科学”的梦想。

罗蒙诺索夫的车队

这个年轻人的名字叫米哈伊尔·罗蒙诺索夫。

他认为在他面前有一个长达一个月的长途跋涉 -- 这是一条 800 英里的白雪皑皑的路线。

事实上，这仅仅是他一段漫长人生旅程的开始，它将迎来俄罗斯科学的现代时代 -- 年轻的罗蒙诺索夫不可能知道，经过多年的艰辛努力和数十年的科学训练，他会成为圣彼得堡科学院的第一位俄罗斯出生的成员、贵族和俄罗斯最有成就的博学家。

Mikhail Vasilevich Lomonosov， 1711-65 （来自彼得大帝人类学和民族志博物馆 ）

俄罗斯土生土长的儿子

罗蒙诺索夫离开后不久，他的父亲在莫斯科斯帕斯基修道院的寄宿学校找到了他，并要求他回家，但罗蒙诺索夫选择继续他的学业 -- 尽管这意味着每天三戈比的津贴，大约相当于今天的 4 美元 -- 几乎挨饿。

在莫斯科的四年时间里，他几乎完成了通常需要八年才完成的拉丁语、希腊语、教会斯拉夫语、地理、历史和哲学课程，并在 1736 年作为 12 名优等生之一被录取到圣彼得堡科学院继续他的学业。

罗蒙诺索夫的才华也很快得到了学院的认可，1736 年，他被送往德国马尔堡大学学习。 在德国的三年时间里，他跟随著名的百科全书科学家、哲学家和莱布尼茨的追随者克里斯蒂安·沃尔夫学习自然科学和数学。从那里，他获得了一种合乎逻辑的、图解式的科学思想风格，这影响了他的一生。

1739 年夏天，罗蒙诺索夫前往德国弗赖贝格，跟随约翰·亨克尔学习实用采矿。 一年之内，积累了丰富的矿物学和冶金学知识。

罗蒙诺索夫在德国：科学辩论

1741 年，罗蒙诺索夫回到俄罗斯，并被任命为俄罗斯圣彼得堡科学院的兼职物理学教授，他在此终身任职，直到 1765 年 4 月 4 日去世。

圣彼得堡科学院于 1724 年根据彼得大帝的法令成立。 早期，它由十几名院士和数量相近的副教授组成，教授学生自然科学、修辞学、历史和法律。 它由国家资助，其自由的科学环境和丰厚的薪水导致最优秀的学者涌入。 丹尼尔·伯努利、莱昂哈德·欧拉是第一批教员中最引人注目的。 学院的最终目标是培养俄罗斯科学家并建立该国的科学和教育体系。

然而，在其初期，该学院由外国出生的科学家主导，并且由于持续的预算问题，其教育活动受到限制。到罗蒙诺索夫到来时，由于财政问题、官僚内讧和欧拉、伯努利等名人的离开，学院正处于危机之中。 教育俄罗斯学生的任务大多被忽视，到第二十周年时该学院只有三名俄罗斯人兼职。

此后，罗蒙诺索夫担任主管期内进行改革，强调增加俄语的科学出版物和讲座的数量，而不是拉丁语或德语； 并为学院的体育馆招收更多的俄罗斯实习生和学生； 到 1765 年，俄罗斯出生的教师人数增加到 10 人，其中包括 7 名院士。

一个微粒世界：罗蒙诺索夫的物理化学思想

作为一名科学家，罗蒙诺索夫既是思想家又是实验者。他用自己计划和实施的实验来检验他的理论和假设。 虽然精通数学，但他从不使用微积分。 他常常在一个研究课题上工作数年，甚至数十年，并始终着眼于将发现转化为新的实践或发明。

罗蒙诺索夫认为，物理和化学现象最好用微粒的机械相互作用来解释 -- “微小的、不敏感的粒子”，类似于我们现在所知的分子。 他在 1752 年创造了 “物理化学” 一词。

他最出名的可能是第一个通过实验证实物质守恒定律的人。1673 年，英国化学家罗伯特·博伊尔观察到金属在加热时会增加重量，他认为结果似乎暗示热量本身就是一种物质 -- 现在这是众所周知的氧化后果。 1756 年，罗蒙诺索夫反驳了这一观点，他证明当铅板在密闭容器内加热时，容器及其内容物的总重量保持不变。 在随后给欧拉的一封信中，他提出了原始的物质守恒概念：

我们在自然界中遇到的所有变化都是这样进行的： 有多少物质被加到一个物体上，就会有多少物质被从另一个物体上带走；

由于这是自然的一般规律，它也存在于运动规则中：一个物体失去的运动与它给予另一个物体的运动一样多。

在 17 年后的类似实验中，法国化学家安托万·拉瓦锡取得了进一步的进展，表明金属重量的增加正好被空气中氧气重量的减少所抵消。 但与将热量视为“微量热量液体”的拉瓦锡相反，罗蒙诺索夫更准确地将其理解为衡量微粒线性和旋转运动的量度。

1745 年，比开尔文引入绝对温标早一个多世纪，罗蒙诺索夫便提出了 “绝对零度” 的概念，即微粒既不移动也不旋转的温度。

在 1759 年的严冬，罗蒙诺索夫和同事约瑟夫·亚当·布劳恩使用雪和硝酸的混合物将温度计冷却到 -38 °C，并且有史以来第一次获得了固态水银。 在敲打冷冻的金属球后，他们发现它“像铅一样”有弹性且坚硬。 他证明了在当时被神秘笼罩的水银，与常见的金属并没有什么不同。 这是欧洲讨论最广泛的发现之一。

空气中的电：罗蒙诺索夫和电学起源

罗蒙诺索夫于 1744 年底开始与格奥尔格·威廉·里奇曼一起研究电学。他们一起开创了一种定量方法：罗蒙诺索夫提出了一种技术，该技术要求根据物体在金属尺度上施加的静电力来测量物体的电荷。里奇曼则发明了更简单但更有效的方法，即利用连接到垂直金属棒的丝线，通过测量螺纹倾斜的角度给出了杆电荷的量度 -- 这可能被认为是第一个静电计。

不幸的是，里奇曼在 1753 年的一次强雷暴中进行实验时被闪电球击中去世 。

罗蒙诺索夫写了关于大气中出现电荷的论文：他认为闪电是向上流动的暖空气和向下流动的冷空气之间的摩擦产生的电能，电荷积聚在“油性”微粒上。 他将垂直气流描述为空气密度梯度的结果，他可以根据温度和压力分布进行估计。

推测像1753年草图中描绘的那样，温暖的上升气流和凉爽的下降气流之间的摩擦导致电荷积聚在微小的大气粒子上

为了将气象仪器和静电计升空，罗蒙诺索夫设计并制造了 “双旋翼无人机”。 作为直升机的前身，它拥有两个由时钟弹簧驱动的螺旋桨，它们以相反的方向旋转以平衡扭矩。 在 1754 年 7 月向学院展示期间，该模型设法稍微抬起了自己，但没有出现实用的装置。

他希望用它来将气象仪器送上天空。 在 1754 年的一次演示中，装置获得了大约 0.1 N 的升力，但从未离地太远

1756 年，罗蒙诺索夫编写了 127 份关于光和电理论的笔记，提出了电的数学理论，并在学院的一次公开会议上宣读了他关于光的波动性和关于构成光的颜色的新理论的论文。

金星的大气层：罗蒙诺索夫的天文学成就

1761 年 6 月 6 日金星凌日穿过太阳圆盘提供了一个难得的测量地球到太阳距离的机会。罗蒙诺索夫组织了一项全球观测工作，其中包括 170 多个 天文学家 派往 117 个站点，其中 4 个在俄罗斯。 然而，只有他一个人意识到，如果金星大气层存在稠密的大气层，那么它会在太阳光线进出金星期间弯曲太阳光线，并产生可见的光环或光晕。

由于预计光环会很微弱，他只使用了一个微弱的滤光片来观察入口和出口； 令他兴奋的是，在进入结束和离开开始时，他观察到金星的阴影中有一道光弧。 后来，其他几个天文学家 确认看到弧线，但只有罗蒙诺索夫认识到它的重要性。 在一个月内，他发表了一份报告，总结了观察结果，并解释了大气如何折射光线以产生他所说的光环或“凸起”。 他宣称“金星周围环绕着独特的大气，与地球周围的大气相似。

2004 年，科学家用现代望远镜拍下了金星穿越太阳的早期阶段出现的光环。

罗蒙诺索夫关于 1761 年金星太阳凌日的报告包含描绘光环或光球的草图（左图），以及现代望远镜的图像（右图）

一个罕见的博学家

身体强壮的罗蒙诺索夫让许多人想起了他的偶像彼得大帝。罗蒙诺索夫的脾气暴躁和叛逆性格是他成为传奇人物不可或缺的一部分，而他巨大的自尊和尊严也是俄罗斯帝国罕见的特质。

他曾告诫他的赞助人伊万·舒瓦洛夫伯爵说：

“我不仅不想在贵族和这些世俗统治者的餐桌上成为宫廷傻瓜，甚至在上帝本人面前，他给了我智慧，直到他看到适合时带走。”

然而，开明的舒瓦洛夫仍然是他终生的朋友。 正是他接受了罗蒙诺索夫关于第一所俄罗斯大学的宪章，并说服伊丽莎白女皇在 1755 年 1 月 25 日签署了一项建立莫斯科大学的法令，这一天仍然在俄罗斯每年庆祝为学生节。 该大学为俄罗斯社会的广泛阶层提供教育，是俄罗斯知识进步的关键。1940 年，这所大学 “以罗蒙诺索夫” 命名。

最初，罗蒙诺索夫主要被认为是历史学家、俄语语法改革者、修辞学家和诗人。在他去世后的近一个世纪，他的科学未能产生影响，甚至在俄罗斯也是如此。

直到 19 世纪中叶，他的科学成就才开始在俄罗斯和国外得到充分的认可。罗蒙诺索夫重新成为俄罗斯科学界最著名的人物，以他名字命名的包括一座城市、一座北极山脊、月球和火星陨石坑、一家瓷器厂和一个矿产。

1911 年莫斯科大学

打开尘封的历史

2010年，在一份世界最有影响力的科学家在历史著作里出现的词频分析中，罗蒙诺索夫被发现在 1860 年代和 1950 年代的知名度达到顶峰。

而 1950 年代的知名度与当时前苏联由斯大林发起的宣传活动相对应，该活动旨在普及科学技术并尊重俄罗斯的科学遗产--它也印证了二战后苏联工业和科技的高速发展。

罗蒙诺索夫在 1860 年代和 1950 年代的知名度达到顶峰

2011 年，俄罗斯总统下令在全国庆祝罗蒙诺索夫诞辰 300 周年。

这是俄罗斯人给予罗蒙诺索夫的赞誉：

在北冰洋的岸边，罗蒙诺索夫就像北极光一样闪烁。 这种现象令人眼花缭乱，精彩绝伦！ 这本身就证明了一个天才在任何条件下和任何气候下都可以展示出他的天赋，一个天才知道如何战胜所有的障碍，不管敌对的命运如何反对他，最后，一个俄罗斯人能够做到一切不亚于任何欧洲人的伟大和美丽。

罗蒙诺索夫纪念碑，在莫斯科国立大学主楼附近的公园里

参考：