В мае 1740 года Ломоносов уехал обратно в Марбург для продолжения изучения теоретической физики. Здесь он женился на сироте, дочери бывшего местного пивовара Елизавете Цильх.

8 июня 1741 года Ломоносов возвратился на родину. Вскоре его зачислили адъюнктом[5] по физическому классу Академии наук. Работать ему приходилось в тяжелых условиях. Назначенное жалованье месяцами не выплачивалось или выдавалось… книгами. В 1743–1744 годах Ломоносов более полугода провел под домашним арестом, что было вызвано столкновениями с реакционными немецкими академиками, стоявшими во главе Академии наук.

Но эти годы были и чрезвычайно плодотворными. Одну за другой ученый представляет диссертации по важнейшим вопросам физики и химии. 25 июля 1745 года Ломоносов становится профессором химии и полноправным членом Петербургской академии наук. Но химической лаборатории в академии еще не было. После долгих хлопот Ломоносова в сентябре 1748 года она была построена по хорошо продуманному им плану.

Ломоносов был одним из крупнейших новаторов в химии как по смелости и глубине теоретического мышления, так и по экспериментальной работе. Он вводил в лабораторную практику различные новые методы физического исследования, в частности пользовался микроскопом для изучения структуры различных веществ и наблюдения за химическими процессами, а также разрабатывал рецептуру фарфоровых масс и пороховых составов. Увидев итальянские мозаики, он загорелся идеей создать «мозаичное художество» в своем Отечестве. Проделав около 4 тысяч опытов, он разработал рецептуру мозаичных составов – смальт, сверкавших как самоцветы и обеспечивающих большее разнообразие и глубину оттенков, чем у прославленных итальянских мозаичистов. Он построил небольшую фабрику для производства смальт и сам набирал большие мозаичные картины и портреты: Петра I, Елизаветы Петровны, Екатерины II и др.

Только в одном этом деле Ломоносов проявил себя как химик и техник, художник и историк. В работе над мозаиками сказалась одна из характернейших черт его творческой деятельности – многообразие интересов и вдохновенный практицизм.

При всей широте и многообразии научная и практическая деятельность Ломоносова отличалась большой целеустремленностью. Он стремился постичь единство законов, управляющих природой. Он изучал мир во всей безграничности его проявлений, начиная от незримых атомов, составляющих все тела природы, и кончая небесными светилами, рассеянными в необъятной Вселенной.

Глубокий подход к изучению природы, материалистическая направленность мысли позволили Ломоносову прийти к гениальному обобщению – сформулировать «всеобщий закон природы», впервые изложенный им в письме от 5 июля 1748 года к знаменитому математику Леонарду Эйлеру, позднее – в своем труде «Рассуждение о твердости и жидкости тел», напечатанном на русском и латинском языках в 1760 году. «Все перемены, в Натуре случающиеся, – писал Ломоносов, – таково суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимается, столько присовокупится к другому, так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте… Сей великий всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения; ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оныя у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает…»

Истинное познание было возможно для Ломоносова только на основе единства теории и опыта. Физики и химики XVIII века представляли себе материю в отрыве от движения. Свойства само́й материи объяснялись существованием неких особых посторонних и неуловимых материй. Ломоносов был убежденный атомист, он утверждал, что все многообразие мира можно постичь, только изучив строение вещества, подчеркивал необходимость проникнуть в тайну атомов – первоначальных частиц, составляющих основу мироздания.

Не было почти ни одной отрасли естествознания того времени, где бы Ломоносову не удалось сказать новое слово или сделать какое-либо важное открытие. Ученый разработал теорию теплоты, рассматривая ее как особый вид внутреннего движения частиц самой материи. В своем гениальном сочинении «О слоях земных» он выдвинул идею изменяемости природы и определил геологию как науку о непрестанном изменении Земли. 26 мая 1761 года Ломоносов сделал открытие в астрономии: «Планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою». Он первый высказал мысль об электрической природе северных сияний и разработал учение о движении воздуха в верхних слоях атмосферы, заложив тем самым основы новейшей метеорологии.

Вместе со своим другом, петербургским академиком Георгом Вильгельмом Рихманом, Ломоносов занимался изучением атмосферного электричества и производил опыты, опасные для жизни. 26 июля 1753 года Рихман погиб при проведении таких опытов во время грозы.

Чем бы ни занимался Ломоносов, какие бы великие и общие законы природы ни устанавливал, какие бы открытия ни совершал, он стремился обратить достижения науки на благо своего народа, посильно содействовать своим трудом «приращению общей пользы». Он прокладывал множество путей для развития русской науки и национальной культуры. «Он создал первый Университет. Он, лучше сказать, сам был первым нашим Университетом», – писал о нем А. С. Пушкин. Ломоносов занимался историческими разысканиями, обращался к древнейшему периоду русской истории – периоду образования Киевской Руси. Большое место в его деятельности занимали филологические науки. Он впервые на русском языке составил печатные труды: «Риторика» (1747) и «Российская грамматика» (1755).

Ломоносов настойчиво опровергал суждения, намеренно распространявшиеся иностранцами, что Россия бедна полезными ископаемыми или даже не может ими обладать в силу особенностей своего климата и географического положения. Он один из первых указал на исторические преимущества России, на ее неисчерпаемые возможности. С удивительной прозорливостью он указывал, что основой развития страны и залогом ее независимости является металл, и обосновал это в предисловии к своей книге «Первые основания металлургии, или рудных дел» (1763). Он поддерживал свои идеи и поэтическим словом:

Ломоносов видел нужду и горе народное, темноту и дикость нравов. Ломоносовская программа прогрессивного развития страны на началах науки и разума отвечала интересам народа. Однако, выдвигая эту программу в условиях феодально-крепостнического строя, он чрезмерно надеялся на государственные мероприятия, которые, как он искренне полагал, могли быть направлены «к приращению общей пользы». Одной из таких попыток было его знаменитое письмо, представленное И. И. Шувалову, «О размножении и сохранении российского народа» (1761), в котором он требовал от правительства принять неотложные меры для охраны здоровья населения, борьбы с детской смертностью и т. д. и указывал: «Побеги бывают более от помещичьих отягощений крестьянам…»

Ломоносов стремился сделать науку всеобщим достоянием, и ему удалось положить этому блистательное начало: в 1755 году он добился открытия в Москве первого университета. Ученый-патриот приложил большие усилия к тому, чтобы открыть доступ в университет самым широким слоям народа, без различия происхождения или сословия, чтобы в университет принимали не только дворян, но и разночинцев, даже «положенных в подушный оклад», в том числе и крестьян. Он писал: