Учёный-энциклопедист и поэт Михаил Васильевич Ломоносов внёс исключительный вклад практически во все разделы отечественной науки — физику, химию, астрономию и астрофизику, геологию и геофизику, в поэзию, историю, педагогику, драматургию, технику, технологию, изобразительное искусство. Ломоносов ратовал за распространение грамотности, медицинских и научных знаний, критиковал государственные законы и церковные установления. Смелость суждений, на многие десятилетия опередивших время, независимый характер и феноменальная трудоспособность, позволившие сделать так много за недолгую жизнь, берут начало в его детстве и юности, на Севере России. Там, на берегах Белого моря, жили люди независимые, смелые, не знавшие крепостного рабства — поморы.
  Отец будущего академика, помор Василий Дорофеевич Ломоносов, проживал в деревне Денисовке (по другим сведениям — Мишанинская), лежащей в устье Северной Двины, недалеко от города Холмогоры, был человеком предприимчивым и весьма зажиточным, «только грамоте не учён». Занимался он морским промыслом, возил товары из Архангельска на Соловки, в Колу, на реку Мезень, в Пустозёрск и до 70-го градуса широты в Ледовитом океане.
  В семье Василия Дорофеевича, предположительно 8 ноября, в день Михаила Архангела, и родился единственный сын Михайло. Воспитывали его так же, как и других детей поморов: лет до десяти он оставался дома, помогая по хозяйству, а затем отец стал брать его с собой в море. Пытливый мальчик с интересом наблюдал сполохи северного сияния, мерцания звёзд, приливы и отливы и навсегда сохранил воспоминания об увиденном, чтобы спустя много лет найти им место в своих научных трудах. Морской промысел — работа сезонная, летняя. Зимой Михайло в свободное время много читал. Грамоте его научил сосед, Иван Шубный, а дьячок приходской церкви снабжал духовной литературой. Но в 1725 году в руки 14-летнего подростка попали книги, определившие его дальнейшую судьбу. Это были «Арифметика» Леонтия Магницкого и «Грамматика» Мелентия Смотрицкого, напечатанные в Петербурге при Петре I для учеников «навигацких классов».
  «Арифметика сиречь наука числительная» была настоящей энциклопедией не только математических, но и естественно-научных знаний того времени. В неё входили основы арифметики — «четырёх арифметических действий, нумерация и счисление, числа ломаные или с долями, о прогрессиях, радексах, геометрии», а также «правила торговли, географические координаты, как измеряется расстояние мест и путь кораблеплавания, вычисление времён полугодия, морские приливы и ветры, таблицы склонения магнита, широты солнечных восхождений и захождений, рефракции и преломления солнечных лучей».
  «Грамматика» была и учебником «как известное художество благо глаголити и писати учащее», и пособием, как «метром или мерою количества стихи слагати».
  Эти книги пробудили в мальчике и жгучий интерес к наукам, и любовь к поэзии, к стихосложению. Ломоносов назвал их «вратами своей учёности».
  Михаилу было около девяти лет, когда умерла его мать, отец женился вторично, а после смерти второй жены — в третий раз. Читать и учиться при мачехе стало совсем невозможно. Позже Ломоносов писал: «Имеючи отца, хотя по натуре доброго человека, однако в крайнем невежестве воспитанного, и злую и завистливую мачеху, которая всячески старалась произвести гнев в отце моём, представляя, что я всегда сижу по-пустому за книгами, для того многократно я принуждён был читать и учиться, чему возможно было, в уединённых и пустых местах и терпеть стужу и голод, пока я не ушёл в Спасские школы». Сделал он это в декабре 1730 года, с позволения отца получив паспорт сроком на один год.
  Девятнадцатилетний юноша отправился в Москву пешком с обозом замороженной рыбы (так гласит легенда) и поступил в Цифирную школу, которая помещалась в Сухаревой башне. В школе, однако, не учили латыни, которая была языком международного общения учёных. Поэтому спустя год, выдав себя за сына холмогорского священника, Ломоносов поступает в Славяно-греко-латинскую академию при Заиконоспасском монастыре, куда крестьянских детей не принимали. Над парнем, которому пошёл третий десяток, школяры смеялись. «Школьники и малые ребята кричат и перстами указывают: смотрите, какой болван лет в двадцать пришёл латине учиться», — вспоминал Ломоносов. Насмешки, впрочем, скоро закончились: Ломоносов быстро стал первым учеником, прошёл первые три класса за год и уже умел писать стихи по-латыни. Но познакомиться с точными науками — физикой, химией, математикой — он не смог: их в Академии не преподавали, читали курс богословских наук. А несколько научных книг, написанных на латыни, которые отыскались в монастырской библиотеке, только разожгли его жажду знаний. Одновременно Михаила ожидала неприятность: вскрылось его «простонародное» происхождение. На допросе он честно признался, что «сказался поповичем… с простоты своей. А ныне он желает по-прежнему учиться в оной же Академии. И в сём допросе сказал он сущую правду без лжи и утайки». Тем не менее ему грозило увольнение из Академии, а возможно — суд и ссылка. Но то ли были учтены его выдающиеся успехи в учёбе, то ли нашлись заступники, но Ломоносова не только оставили в Академии, но и командировали на год в Киевскую духовную академию, лучшее учебное заведение страны, для усовершенствования в образовании. Там, однако, тоже преподавали богословие, и Ломоносов через несколько месяцев вернулся в Москву.
  В 1735 году перед Ломоносовым открылся новый широкий путь к образованию. Из Петербурга пришло требование направить двадцать лучших выпускников для продолжения учёбы в университете при Российской Академии наук. Таких набралось только двенадцать, в их числе Михайло Ломоносов. В январе 1736 года он был принят на первый курс университета.
  В то время в Сибири работала экспедиция Академии наук, которая исследовала этот огромный, богатый, но малоизученный край. В её состав вошли незаурядные учёные-естественники, но не было химика, сведущего в металлургии, геологии и горном деле. Не нашлось такого ни в России, ни за рубежом. Тогда Академия решила направить в Германию для обучения востребованным научным дисциплинам трёх наиболее подготовленных студентов: Ломоносова, Виноградова (впоследствии — создатель оригинальной рецептуры русского фарфора) и Райзера (сына авторитетного специалиста по горному делу).
  Поначалу планировали направить их к известному немецкому металлургу Иоганну Генкелю в саксонский город Фрайберг. Однако возникла необходимость предварительно ознакомить их с предметами, лежащими в основе горного дела и металлургии: математикой, физикой и механикой. Поэтому молодые люди вначале направились в Марбург к профессору Христиану Вольфу.
  Христиан Вольф, профессор математики и естественных наук, в прошлом был заочно, по переписке, знаком с Петром I. В России тогда ещё не было хорошо образованных научных кадров, и Пётр в 1724 году поручил Вольфу созвать наиболее выдающихся учёных в создаваемую Российскую Академию наук. Вольф с честью выполнил просьбу императора, собрав в Петербурге цвет европейской науки, особенно математической: Л. Эйлера, Д. и Н. Бернулли, Ф.-Х. Мейера, Ж.-Н. Делиля и других. Но было это уже после смерти Петра (1725), при Екатерине I.
  Из-за бюрократических проволóчек отъезд молодых людей в Германию затянулся на полгода. Решение об отправке Кабинет министров принял в марте, но, как вспоминал Ломоносов, они «принуждены были ожидать своего отправления до осени, в коем пути, будучи четыре недели на море, в октябре месяце едва не потонули». Третьего ноября 1736 года в Марбурге Ломоносова с друзьями встретил профессор Вольф.
  Жизнь немецкого студенчества разительно отличалась от строгих порядков Петербургского университета, не говоря уже о монастырской Академии. Участвовал в студенческой вольнице и Михаил, но, в отличие от друзей, усердно занимался науками и быстро освоил немецкий язык. В 1738 году Ломоносов прислал в Петербург в качестве отчёта «Образчик знания по физике: о превращении твёрдого тела в жидкое, зависящем от движения имеющейся налицо жидкости». Это была его первая научная работа. Спустя год он прислал «Физическую диссертацию о различии смешанных тел, состоящем в сцеплении корпускул, которую для упражнения написал Михайло Ломоносов, студент математики и философии». К июлю 1739 года, окончив курс наук, Ломоносов прочитал работы наиболее выдающихся физиков, химиков и философов Европы и неоднократно ссылался на них в своих отчётах, регулярно высылаемых в Петербург. Христиан Вольф в его аттестате написал: «Молодой человек преимущественного остроумия, Михайло Ломоносов… мои математические и философские, а особливо физические лекции слушал и безмерно любил основательное учение… не сомневаюсь, чтоб, возвратясь в отечество, [он] не принёс пользы, чего от сердца желаю».
  Во Фрайберг к горному советнику (берграту) Генкелю студенты прибыли 25 июля и наконец приступили к изучению горного дела и металлургии. Преподаватели были ими довольны: «Я, при первых лекциях в лаборатории… не мог не заметить их похвальной любознательности и желания дознаться основания вещей» — было отмечено в отчёте. За один год Ломоносов освоил приёмы выплавки металлов из руд, познакомился с геологией рудных месторождений. На этом его обучение у Генкеля закончилось. Генкель жаловался на поведение Ломоносова, а тот, в свою очередь, был недоволен уровнем преподавания и устаревшими взглядами своего наставника: «…когда я однажды, по его приказанию, зачал причину химических явлений объяснять, но не по его перипа- тетическому концепту, а на началах механики и гидростатики, то он тотчас мне замолчать приказал и с обыкновенной своею наглостию насмех поднял мои объяснения яко несбыточную причуду».
  Ломоносов покинул Фрайберг весной 1740 года и целый год скитался по Германии и Голландии совершенно без денег, испытывая множество лишений и попадая в разные переделки (так, он обманом был записан в рекруты и с опасностью для жизни бежал из казарм), но учиться не переставал. «В настоящее время я живу инкогнито в Марбурге, у своих приятелей, и упражняюсь в алгебре, намереваясь оную к теоретической химии и физике применить. Утешаю себя пока тем, что мне удалось в знаменитых городах побывать. Поговорить с некоторыми искусными химиками, осмотреть их лаборатории и взглянуть на рудники в Гессене и Зигене» — рассказывал он в письме, забыв, впрочем, упомянуть, что шестого июня он женился на Елизавете Цильх, дочери марбургского пивовара, с которой познакомился, ещё учась у Вольфа.
  В это время из Петербургской Академии наук пришло предписание: Михаилу Ломоносову немедленно вернуться в Петербург — и высланы деньги на дорогу. Ломоносов приехал в Амстердам, дождался там торгового судна, шедшего в Петербург, куда и прибыл 8 июня 1741 года.
  В Петербурге Ломоносов был зачислен в штат Академии, получил две комнаты на Васильевском острове и первые месяцы исполнял разные поручения, вроде переводов для газеты «Санкт-Петербургские ведомости», одновременно обучаясь «натуральной истории, а наипаче минералам, или что до оной науки касается». В начале января, после проверки присланных отчётов, Ломоносова назначили адьюнктом Академии по физическому классу, положив ему вполне приличное жалованье. Денег, однако, в Академии не было, и её сотрудникам выдавали книги из академической лавки, чтобы те сами находили на них покупателей. Первые два года на родине ознаменовались рядом крупных ссор Ломоносова не только с соседями, но и с академиками, так что в мае 1743 года его подвергли домашнему аресту на полгода. После публичного извинения инцидент был исчерпан, подобные выходки больше не повторялись.
  При всём при этом Ломоносов не пренебрегал своими прямыми обязанностями. Он вёл преподавательскую деятельность, обучая химии, минералогии и стихосложению, написал и представил в Академию несколько работ по физике, химии и металлургии и начал добиваться признания своих научных заслуг. В 1745 году его работы были посланы на проверку Леонарду Эйлеру. В своём отзыве знаменитый учёный писал: «Все записки г. Ломоносова по части физики и химии не только хороши, но превосходны… он обладает счастливейшим гением для открытий фенóменов физики и химии, и желательно было бы, чтоб все прочие академии были в состоянии производить открытия, подобные тем, которые совершил г. Ломоносов».
  После столь блистательной характеристики Ломоносову сразу же присвоили звание профессора, и он первым в России стал читать публичные лекции по физике на русском языке для всех желающих.
  С этого года начинается чрезвычайно продуктивный период его жизни. Ломоносов не прекращает литературную деятельность, пишет несколько торжественных стихотворений (од), посвящённых различным важным событиям (что вменялось в обязанности членов Академии), издаёт учебник «Краткое руководство к Риторике», переводит фундаментальную работу Христиана Вольфа «Экспериментальная физика» и даёт к ней своё предисловие, пишет трактаты «О составляющих тела нечувствительных физических частицах», «Опыт теории упругого воздуха» с «Прибавлением» к ней, «Размышления о причинах тепла и холода», «О действии химических растворителей», «Элементы математической химии» и ряд других. В них впервые появляется созданная Ломоносовым научная терминология. В своих работах он решительно избегал иностранных слов, кроме греческих и латинских, которым придавал русифицированную форму: горизонтальный, циклоидальный, цилиндрический. Из слова «удел» (то, что кому-то уделили и теперь это ему принадлежит) он создал физический термин «удельный вес», который только сравнительно недавно заменили понятием «плотность». В научный обиход он ввёл понятия термометр, барометр, микроскоп, воздушный насос, законы движения, земная ось, равновесие тел, магнитная стрелка, оптика, преломление лучей, метеорология и многие другие, которыми пользуются и сегодня.
  Всё сделанное Ломоносовым в науке опирается на представление, что вещество состоит из неких «нечувствительных частичек» (невидимых в микроскоп), причём химический анализ показывает, что их число хотя и велико, но конечно. Некоторые из них нельзя химически разложить на части; их Ломоносов назвал «началами» (по современной терминологии — химические элементы, атомы). Каждая частичка вещества содержит в себе «начала» в том же отношении, что и большой его кусок, физическое тело. «Начала», соединённые разными способами, образуют более крупные неодинаковые «корпускулы» (молекулы); тела, из них составленные, имеют различные химические и физические свойства. Движения «частичек» — поступательное, колебательное и вращательное («коловратное»), — их столкновения и взаимодействия служат причиной нагрева и охлаждения вещества, изменения давления, объёма газов и жидкостей и длины твёрдых тел. Поэтому не только физику, но и химику тоже для исследования движений «нечувствительных частичек» необходимо знать математику и механику, считал Ломоносов.
  Теория Ломоносова (которую можно назвать молекулярно-кинетической) и её математический анализ позволили ему указать на неточность закона Бойля—Мариотта. При очень большом давлении обратная пропорциональность величины объёма от давления не должна выполняться, считал он, ибо частички газа имеют размеры и взаимодействуют и объём газа будет больше рассчитанного. Экспериментально это смогли обнаружить лишь в середине XIX века, а строгую теорию дал в 1873 году нидерландский физик Иоганнес Д. Ван дер Ваальс — Ломоносов опередил своё время на сто с лишним лет.
  В науке XVIII века причиной всех тепловых явлений считали наличие некой субстанции — теплорода. Например, увеличение веса металла при его сильном нагреве объясняли тем, что к нему присоединился теплород, и считали, что тела при нагревании расширяются по этой же причине. Ломоносов нашёл в этих рассуждениях логическое противоречие: порох вспыхивает от маленькой искры даже на сильном морозе, где никакого теплорода быть не может, а тела при нагревании расширяются по-разному, что тоже противоречит теории теплорода. Он понял, что увеличение веса металла при его прокаливании происходит за счёт соединения его частичек с частичками воздуха, и окалина, нагретая в смеси с углём, снова превращается в металл. Но его предположение опровергал опыт, проведённый английским физиком Робертом Бойлем ещё в 1673 году. Он прокалил кусок свинца в реторте, после чего вскрыл её и обнаружил, что вес увеличился. Бойль объяснил это тем, что теплород способен проходить сквозь стекло и соединяться с металлом. В 1756 году Ломоносов провёл более тонкий опыт: прокалив металл в запаянном сосуде, он взвесил его, не вскрывая, и убедился, что «славного Роберта Боиля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожжённого металла остаётся в равной мере», впервые сформулировав закон сохранения массы.
  Интересовали Ломоносова и атмосферные явления — полярные сияния (которые он тщательно зарисовывал), молнии, погодные условия. Он собирался устроить метеорологическую станцию, оснащённую самопишущими приборами; описание части из них сохранилось. Прибор для измерения вариаций силы тяжести в зависимости от положения Солнца и Луны, прообраз современного статического гравиметра, и маятник, который с большой точностью мог показывать смещение центра масс Земли, Ломоносов сконструировал в 1756—1759 годах.
  Немало интересных изобретений сделал он и в области оптики. Он усовершенствовал телескоп-рефлектор Ньютона, сделав главное зеркало наклонным и тем самым увеличив светосилу системы (спустя 25 лет аналогичную конструкцию создал англичанин В. Гершель), предложил сделать «катриоптико-диоптрический зажигательный инструмент» (то есть собранный из линз и зеркал), рассчитал «ночезрительную трубу», повышающую угловое разрешение глаза в сумерках. Среди его заметок и набросков есть устройство, напоминающее перископ, фотометр для сравнения света звёзд и ещё около десятка оптических приборов.
  Для исследования верхних слоёв атмосферы он сконструировал подъёмный механизм с горизонтальным винтом, который, кажется, так и не полетел. В сильнейший мороз в декабре 1759 года (–41,25ºС) он наблюдал в термометре, охлаждённом ещё сильнее смесью льда с азотной кислотой, замёрзшую ртуть, которая «как мягкий металл свободно нагибалась». Возможно, эти наблюдения спустя четыре года натолкнули Ломоносова на мысль создать «металлический термометр для исследования самых сильных морозов в Сибири в местах непроходимых». Его внимание к Сибири было неслучайным: этот богатый, но неисследованный край интересовал Ломоносова прежде всего как геолога и металлурга. Разрабатывая планы прохождения в Японию и Ост-Индию через Северный Ледовитый океан, он изучал путевые дневники и судовые журналы экспедиций, собирал рассказы бывших в Сибири и на Севере промышленников, а также «делал опыты метеорологические над водою из Северного океана привезённою, в каком градусе мороза она замёрзнуть может. При том разные химические растворы морожены были для сравнения».
  Узнав о работах американского физика Бенджамина Франклина, Ломоносов вместе с коллегой по Академии Георгом В. Рихманом в 1753 году сконструировал «громовую машину» для изучения атмосферного электричества и молний. Опыты привели к трагедии: Рихман был убит шаровой молнией, а Ломоносов, в своём доме, чудом остался жив. «Милостивый государь, Иван Иванович! — писал он графу Шувалову. — Что я ныне к Вашему превосходительству пишу, за чудо посчитайте, для того, что мёртвые не пишут. Я не знаю ещё, или по последней мере сомневаюсь, жив я или мёртв…».
  Наблюдая прохождение Венеры по солнечному диску, Ломоносов заметил, что «при наступлении Венеры из Солнца, когда её передний край… стал приближаться к солнечному краю… появился на краю Солнца пупырь». Из этого наблюдения он сделал верный вывод: «Планета Венера окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею) какова обливается около нашего шара земного». Рисунок, им сделанный, поясняет физику явления — рефракцию солнечных лучей в атмосфере Венеры. Открытие атмосферы укрепило Ломоносова в убеждении, что и на Венере, и на других планетах возможна жизнь. Он отстаивал эту мысль вопреки попыткам Синода издать указ, «дабы никто отнюдь ничего писать и печатать как о множестве миров, так и о всём другом, вере святой противном и с честными нравами несогласным, под жесточайшим за преступление наказанием, не отважился». В ответ на эту угрозу Ломоносов указал, что хотя, о множестве миров писали отцы церкви Василий Великий и Иоанн Дамаскин, наука опирается на факты и наблюдения, и «Не здраво рассудителен математик, ежели он хочет божескую волю вымерять циркулем. Таков же и благословии учитель, есть ли он думает, что по Псалтыри научиться можно астрономии али химии». Раздражённый вмешательством церкви, он анонимно выпустил стихотворный памфлет «Гимн бороде», высмеивающий невежественных служителей культа, и эпиграмму, направленную против показного благочестия богатейших монастырей:
  Мышь некогда, любя святыню,
  Оставила прелестный мир,
  Ушла в глубокую пустыню,
  Засевшись вся в голландский сыр.
  Нельзя, хотя бы вкратце, не упомянуть и о работах Ломоносова по созданию первых российских мозаичных картин. Восхищённый образцами флорентийских мозаик, собранных графом М. И. Воронцовым, он задумал воспроизвести эту художественную технику, применив вместо минералов цветные стёкла. «Для изобретения составов делано 2184 опыта в стеклянной печи, прежде чем научился готовить непрозрачные стёкла (смальту) любых цветов и оттенков», — сообщил Ломоносов Академии наук. В 1754 году стекольный завод, им построенный, начал выпускать не только смальту, но и, также впервые в России, посуду, украшения, бисер и прочие «галантерейные вещи» из цветного стекла. А мозаичные картины, сделанные в ломоносовских мастерских — портреты, многофигурные картины «Полтавская баталия» и другие (по некоторым оценкам, более сорока) — за триста лет не потеряли яркости красок. В мае 1764 года Болонская Академия наук избрала Ломоносова своим почётным членом за его заслуги по созданию мозаик из смальты, а «Учёные флорентийские ведомости» поместили пространную статью с подроб- ным описанием технологии производства цветного стекла.
  С неменьшим интересом Ломоносов занимался и историей. Императрица Елизавета Петровна поручила Вольтеру написать историю Петра Великого, и Ломоносов по просьбе И. И. Шувалова собрал и перевёл на французский необходимый материал. А Ломоносову императрица повелела написать историю Государства российского, и в 1760 году он издал «Краткий российский летописец с родословием». Книга содержала биографии великих князей и царей вплоть до Петра I включительно. Подробная «Древняя Российская история от начала Российского народа до кончины великого князя Ярослава Первого, или до 1054 года» вышла уже после смерти Михаила Васильевича.
  Постоянно заботясь о просвещении России, Ломоносов неоднократно напоминал графу И. И. Шувалову, что Москве тоже необходим университет, причём на щадящих, льготных условиях. Иван Иванович по этому вопросу неоднократно советовался с Ломоносовым, который давал ему подробные советы и указания. Видимо, именно Ломоносов составил подробный проект, который Шувалов представил в Сенат. Решение было принято очень быстро, и 12 (по старому стилю, а по новому — 25) января 1755 года, в Татьянин день, граф Шувалов торжественно открыл Московский университет, носящий имя Михаила Васильевича Ломоносова.
  Ломоносов, рождённый и выросший в суровых условиях Севера, был человеком исключительно здоровым и атлетически сильным. Однако начиная с 1762 года стал сильно сдавать, в чём немалую роль сыграла его любовь к «горячим» напиткам. Ноги его опухали и покрывались язвами, силы слабели. Но мужества он не терял. «За то терплю, что стараюсь защитить труд Петра Великого, чтобы научились россияне, чтобы показали своё достоинство. Я не тужу о смерти: пожил, потерпел и знаю, что обо мне дети Отечества пожалеют».
  В середине марта 1765 года Ломоносов сильно простудился, слёг и четвёртого апреля его не стало.
  Александр Сергеевич Пушкин написал о нём слова, могущие служить эпитафией российскому самородку:
  «Рождённый в низком сословии, он не думал возвысить себя наглостью и запанибратством с людьми высшего состояния. Но зато умел он за себя постоять и не дорожил покровительством своих меценатов, когда дело шло о его чести или о торжестве его любимых идей… Соединяя необыкновенную силу воли с необыкновенною силою понятия, Ломоносов обнял все отрасли просвещения. Жажда науки была сильнейшей страстью сей души, исполненной страстей. Историк, Ритор, Механик, Химик, Минералог, Художник и Стихотворец — он всё испытал и во всё проник».