К заметкам по физике и корпускулярной философии Ломоносов приложил план научных работ, в которых намеревался развить замыслы и наблюдения, изложенные в заметках конспективно. Первыми и наиболее значительными из них для начального периода ломоносовского творчества стали «Опыт теории о нечувствительных физических частицах тел и вообще о причинах частных качеств», относящийся к концу 1744 года, «Размышление о причине теплоты и холода» (написано в 1744 году, опубликовано в 1747 году), «О действии химических растворителей вообще» (1743). В этих работах Ломоносов предпринимает успешную попытку привести в систему свое атомистическое мировоззрение, поставив перед собой в качестве главной задачи «сыскать причины видимых свойств, в телах на поверхности происходящих, от внутреннего их сложения».
В ту пору, когда подавляющее большинство физиков и химиков все, что было неясно из опытов, по существу, почти все явления объясняли гипотетическими тонкими жидкостями, неразличимыми и невыделяемыми (ср.: материи теплоты, электричества, тяжести, света), Ломоносов придал «методу философствования, основанному на атомах» универсальное значение и именно через его посредство дерзнул истолковать все «многоразличные естественные свойства и Перемены, бывающие в сем видимом строении мира». Материя, по Ломоносову, состоит из «нечувствительных физических частиц» (то есть невидимых). Они, в свою очередь, подразделяются на элементы (то, что мы теперь называем атомами) и корпускулы (то, что теперь называют молекулами). Здесь Ломоносов смотрел более чем на сто лет вперед: только в 1860 году международный съезд химиков дал точные определения атома и молекулы.
Ломоносов доказывает, что «тела не могут ни действовать, ни противодействовать взаимно без движения», что вообще «никакое изменение не может произойти без движения». Движение бывает трех видов: поступательное, колебательное и вращательное («коловратное», по терминологии Ломоносова). Теплоту он объясняет «коловратным» движением и не оставляет в своей физической картине мира места для огненной материи (теплорода, теплотвора). Прекращение движения означает предельную степень холода (абсолютный нуль). Заполняющий пространство мировой эфир передает теплоту на расстояние (например, от солнца к земле).
Было бы неверно представлять себе дело таким образом, что Ломоносов вплоть до мельчайших деталей предугадал современный взгляд на вещи. Ни мы, ни тем более Ломоносов в этом не нуждаемся: смысл истории науки — не в предугадываниях более или менее удачных (хотя это так любопытно и, главное, легко — свести все к наитию, интуитивным прозрениям и т. п.), а в трудном и не всегда стремительном, но неуклонном продвижении к объективной истине, в борьбе идей, добытых неимоверной работой души и ума, борьбе, полной драматизма. С этой, исторической точки зрения, вклад ученого в развитие науки определяется не столько известным числом гениальных догадок (впрочем, и по этой части за Ломоносова можно быть спокойным), а тем, насколько он повысил общий уровень эпохи в постижении мира по сравнению с прошлым, насколько усовершенствовал методы познания, насколько освободил человеческую мысль от предрассудков предшественников для потомков. Ведь предел ее совершенствования стремится к бесконечности, а наше нервное внимание к внезапным озарениям, на столетия или даже тысячелетия опережающим время, в дилетантской подоснове своей есть не что иное, как лень душевная, неосознанное поползновение за чужой счет решить свои проблемы, — например, за счет ученых, которые гениально угадывают их решение и таким образом достигают предела совершенствования, что невозможно.
Скажем, Ломоносову уже в 1741–1743 годах абсолютно была ясна кинетическая природа тепла, но он ее связывал только с «коловратным» движением частиц, а не с беспорядочным, как мы это делаем теперь. Элементы и корпускулы Ломоносова — это не совсем атомы и молекулы в современном смысле. Точно так же и «абсолютный нуль» указан Ломоносовым как возможная крайняя степень холода, а не как количественная величина. Главное не в этом. Главное в том, что названные выводы Ломоносова — не догадки даже, а логические следствия из его общей атомистической концепции строения вещества. Они не были неожиданны, они были неизбежны.
Неизбежной была и полемика его с Лейбницем и Вольфом (которого он прямо не называет) по вопросу о «физических монадах», которые Ломоносов в полном соответствии с его общим воззрением считал протяженными, закрывая таким образом путь метафизическому осмыслению частиц. Равно неизбежным стало его выступление против Бойля, считавшего, что увеличение веса при прокаливании металлов происходит за счет присоединения к металлам огненной материи. В § 44 «Опыта теории о нечувствительных физических частицах тел» он подбирался и к «Началам» Ньютона в связи с вопросом о причинах всемирного тяготения, который, как мы помним, был оставлен великим англичанином на усмотрение читателей. «Здесь мы не оспариваем мнения мужей, имеющих большие заслуги в науках, которые принимают кажущуюся силу притяжения как явление, объясняющее другие явления; в этом им можно уступить по тому же основанию, по какому астрономы предполагают суточное движение звезд вокруг Земли для определения кульминаций, восхождений и т. д. Знаменитый Ньютон, установивший законы притяжения, вовсе не предполагал чистого притяжения». То, что Ломоносов готовился к основательному разговору по поводу «Начал» Ньютона, подтверждается его прошением в Академическую канцелярию, написанным 23 июля 1743 года, когда, находясь под арестом, он работал над «Опытом»: «Потребна мне, нижайшему, для упражнения и дальнейшего происхождения в науках математических Невтонова Физика и универсальная Арифметика, которые обе книги находятся в книжной академической лавке».
Такое отношение к научным авторитетам было в диковинку. Когда Ломоносов представил «Рассуждение о причине теплоты и холода», академики по прочтении выразили ему свое неодобрение именно в связи с неучтивым «поношением» признанных имен: «Г-ну адъюнкту было... указано, чтобы он не старался поносить Бойля, весьма знаменитого в ученом мире, выбирая из его сочинений именно те места, в которых тот несколько поддается воображению, и обходя молчанием очень много других мест, в которых он дает образцы глубокой учености. Г-н адъюнкт уверял, что он это сделал без умысла». Академики не учли одного оттенка: Ломоносов нападал не на Бойля (к которому относился с уважением), а на его ошибочные объяснения; и, поскольку он писал не речь о Бойле, а диссертацию о причинах теплоты и холода, он должен был «выбирать из его сочинений именно те места», где Бойль ошибался.
Этическая сторона научного процесса была очень важна. Научный переворот XVI–XVIII веков ущемил многие самолюбия. При таких руководителях науки, как, например, Шумахер, научная полемика (о чем уже говорилось выше) грозила обернуться нескончаемыми дрязгами. Вот почему, начиная с 1740-х годов, Ломоносов не упускал случая, подчеркнуть, что научная критика направлена не на личности, а на убеждения. Спорить надо «в правде», тогда выступление против корифеев будет не пороком, а добродетелью, не «поношением», а отвагой. В этом смысле образцом для подражания Ломоносов считал Декарта: «Славный и первый из новых философов Картезий осмелился Аристотелеву философию опровергнуть и учить по своему мнению и вымыслу. Мы, кроме других его заслуг, особливо за то благодарны, что тем ученых людей ободрил против Аристотеля, против себя самого и против прочих философов в правде спорить, и тем самым открыл дорогу к вольному философствованию и к вящему наук приращению. На сие взирая, коль много новых изобретений искусные мужи в Европе показали и полезных книг сочинили!»
Это из предисловия Ломоносова к переводу «Волфианской экспериментальной физики», выполненному в 1744 году (само же предисловие было написано двумя годами позже, при подготовке книги к изданию). Читая своим студентам, будущим академикам Симеону Кирилловичу Котельникову (1723–1806) и Алексею Протасьевичу Протасову (1724–1796) лекции, он пользовался в качестве пособия книгой Тюммига, в которой физика Вольфа излагалась сокращенно и удобопонятно. Ломоносов, и сам в свое время обучавшийся по ней, решил подарить российскому учащемуся юношеству хороший учебник: «Сия книжица почти только для того сочинена и переведена на российский язык, чтобы по ней показывать и толковать физические опыты». Чтобы дать молодому поколению верные научные ориентиры, а также правильный этический настрой, он и написал предисловие.