Затем он указывает, что существует немного максим в философии, которые прочнее овладели умом, чем то, что воздух, означающий атмосферный воздух... является простым элементарным веществом, неразрушимым и неизменным, по крайней мере, в такой же степени, как предполагалось, что вода была таковой. Пристли, в ходе своих исследований, вскоре убедился, что атмосферный воздух не является неизменной вещью; что тела, горящие в нем, и животные, дышащие им, и различные другие химические процессы, настолько изменяют и лишают его, что делают его совершенно непригодным для целей, которым он служит; и он открыл методы, особенно процесс растительности, которые стремились восстановить его до первоначальной чистоты.
«Но, — говорит он, — признаюсь, у меня не было идеи о возможности пойти дальше в этом направлении и тем самым получить воздух чище, чем лучший обычный воздух».
Поскольку эта статья является одной из классических работ по химии, а также главным краеугольным камнем в памятнике, который Пристли воздвиг сам себе, необходимо рассмотреть ее, а также некоторые другие статьи, которые выросли непосредственно из нее, в некоторой степени подробно.
После ссылки на гипотезу о происхождении и составе атмосферы, которая встречается среди «Вопросов, спекуляций и намеков», упомянутых выше, и которая находится на одном уровне со многим в спекуляциях Пристли, он переходит к рассказу об обстоятельствах, которые более непосредственно привели к самому важному из всех его открытий. Это была случайность обладания зажигательной линзой «значительной силы», за неимением которой он никак не мог провести многие эксперименты, которые он планировал.
«Но, впоследствии приобретя линзу диаметром двенадцать дюймов и фокусным расстоянием двадцать дюймов, я с большой готовностью приступил к исследованию с помощью нее, какой вид воздуха даст большое разнообразие веществ, природных и искусственных, помещая их в сосуды [короткие, широкие, круглодонные флаконы], которые я наполнял ртутью и держал перевернутыми в чаше с ней. Г-н Уорлтайр, хороший химик и лектор по натурфилософии, случайно оказавшийся в то время в Калне, я объяснил ему свои взгляды, и он снабдил меня многими веществами, которые я не мог бы получить иначе».
«С этим аппаратом, после ряда других экспериментов, отчет о которых будет найден в соответствующем месте 1 августа 1774 года, я попытался извлечь воздух из mercurius calcinatus per se; и я вскоре обнаружил, что с помощью этой линзы воздух вытеснялся из него очень легко. Получив примерно в три или четыре раза больше объема моих материалов, я добавил к нему воду и обнаружил, что она не поглощается им. Но что удивило меня больше, чем я могу хорошо выразить, это то, что свеча горела в этом воздухе с удивительно энергичным пламенем, очень похожим на то увеличенное пламя, с которым свеча горит в нитрозном воздухе, подвергнутом воздействию железа или печени серы, но так как я не получил ничего похожего на это замечательное явление ни от какого вида воздуха, кроме этой специфической модификации нитрозного воздуха, и я знал, что никакая азотная кислота не использовалась при приготовлении mercurius calcinatus, я был совершенно в недоумении, как это объяснить».
«В этом случае также, хотя я не уделил достаточного внимания этому обстоятельству в то время, пламя свечи, помимо того что стало больше, горело ярче и жарче, чем в той разновидности нитрозного воздуха; а кусочек раскаленного дерева искрился в нем точно так же, как бумага, смоченная в растворе селитры, и сгорал очень быстро; эксперимент, который я никогда не думал проводить с нитрозным воздухом».
«В то же время, когда я проводил вышеупомянутый эксперимент, я извлек некоторое количество воздуха с тем же самым свойством из обычного красного осадка [19], который, будучи получен в результате растворения ртути в спирте селитры (азотной кислоте), заставил меня прийти к выводу, что это особое свойство, будучи схожим со свойством вышеупомянутой модификации нитрозного воздуха, зависит от чего-то, сообщенного ему азотной кислотой; и поскольку mercurius calcinatus (оксид ртути) получается путем воздействия на ртуть определенной степени нагрева при доступе обычного воздуха, я также пришел к выводу, что это вещество при такой степени нагрева вобрало в себя нечто от селитры из атмосферы».
«Это, однако, показалось мне гораздо более необычным, чем следовало бы, и у меня возникло подозрение, что mercurius calcinatus, на котором я проводил свои опыты, будучи купленным в обычной аптеке, на самом деле может быть не чем иным, как красным осадком; хотя, будь я хоть сколько-нибудь практическим химиком, у меня не могло бы возникнуть такого подозрения. Однако, упомянув об этом подозрении мистеру Уорлтайру, я получил от него некоторое количество этого вещества, которое он хранил в качестве образца препарата и которое, как он сказал, мог гарантировать как подлинное. При обработке этого вещества таким же образом, как и предыдущего, только при более длительном нагревании, я извлек из него гораздо больше воздуха, чем из другого».
«Этот эксперимент мог бы удовлетворить любого умеренного скептика; но, тем не менее, находясь в Париже в октябре следующего года и зная, что в этом городе есть несколько весьма выдающихся химиков, я не упустил возможности с помощью моего друга мистера Магеллана получить унцию mercurius calcinatus, приготовленного мистером Каде, в подлинности которого невозможно было усомниться; и в то же время я часто упоминал о своем удивлении по поводу того вида воздуха, который я получил из этого препарата, мистеру Лавуазье, мистеру Ле Руа и нескольким другим философам, которые удостоили меня своим вниманием в этом городе и которые, смею сказать, не могут не помнить этого обстоятельства».
Это последнее замечание существенно в связи с утверждением, которое было выдвинуто впоследствии, о том, что настоящим первооткрывателем кислорода был Лавуазье и что он получил его путем нагревания оксида ртути. [20]
Пристли также получил тот же самый воздух из сурика, который, по его словам,
«еще больше укрепил меня в подозрении, что mercurius calcinatus должен приобретать свойство выделять этот вид воздуха из атмосферы, поскольку процесс, с помощью которого изготавливается этот препарат и препарат сурика, схож. Поскольку я никогда не делаю ни малейшего секрета из того, что наблюдаю, я упомянул об этом эксперименте, а также об опытах с mercurius calcinatus и красным осадком, всем своим знакомым философам в Париже и других местах, не имея в то время представления, к чему приведут эти примечательные факты». [Закись азота.]
Пристли, по возвращении в Англию, провел эксперимент с препаратом Каде, который, как он обнаружил, вел себя точно так же, как тот, что он получил от Уорлтайра. Он заметил, что новый газ лишь незначительно растворим в воде и что его способность заставлять свечу гореть сильным пламенем нисколько не уменьшается при взбалтывании с водой — факты, которые, по его словам, убедили его
«в том, что должно быть весьма существенное различие между составом воздуха из mercurius calcinatus и составом флогистированного нитрозного воздуха [закиси азота], несмотря на их сходство в некоторых деталях».
Однако только в марте следующего года (1775) (поскольку он тем временем был занят своими экспериментами с витриольным воздухом [диоксидом серы]) он установил истинную природу нового воздуха и был приведен «хотя и очень постепенно... к полному открытию состава воздуха, которым мы дышим». С помощью опытов с нитрозным воздухом и мышами он обнаружил, что новый газ чрезвычайно пригоден для дыхания: нитрозный воздух уменьшал его объем в большей степени, чем в случае с обычным воздухом, и мышь жила в нем дольше, чем в том же объеме обычного воздуха.
«Размышляя об этом необычайном факте, лежа в постели, на следующее утро я добавил еще одну меру нитрозного воздуха к той же смеси и к своему крайнему изумлению обнаружил, что она уменьшилась еще больше, почти до половины своего первоначального количества».
Пристли теперь на время совершенно сбился с пути. Он пытался получить новый воздух из различных оксидов свинца, но фетиш флогистона снова завел его не туда, и в конечном итоге, в результате цепочки рассуждений, которая полностью изложена в статье, но которую здесь нет необходимости повторять, у него, по его словам, не осталось сомнений
«в том, что атмосферный воздух, или то, чем мы дышим, состоит из азотной кислоты и земли с таким количеством флогистона, которое необходимо для его упругости; а также с таким его количеством, которое требуется, чтобы довести его из состояния полной чистоты до среднего состояния, в котором мы его находим».
Таким образом, «полное открытие состава воздуха, которым мы дышим», сделанное Пристли, было полностью ошибочным: он был очень далек от ясного понимания его истинной природы.
Описание основных свойств кислорода, данное Пристли, тем не менее, точно, и преподаватели химии обязаны ему некоторыми яркими экспериментальными иллюстрациями этих свойств.
«Я легко предположил, — говорит он, — что горючий воздух будет взрываться с большей силой и более громким звуком при помощи дефлогистированного воздуха, нежели обычного; но эффект намного превзошел мои ожидания, и это никогда не переставало удивлять каждого, перед кем я проводил этот эксперимент... Погружение зажженной свечи в сосуд, наполненный дефлогистированным воздухом, само по себе является очень красивым экспериментом. Сила и живость пламени поразительны, а тепло, производимое пламенем в этих условиях, также удивительно велико... Нет ничего проще, чем усилить огонь до колоссальной степени, раздувая его дефлогистированным воздухом вместо обычного... Возможно, платину можно было бы расплавить с его помощью».
«Из большей силы и живости пламени свечи в этом чистом воздухе можно предположить, что он мог бы быть особенно полезен для легких в определенных болезненных случаях... Но, возможно, мы также можем сделать вывод из этих экспериментов, что, хотя чистый дефлогистированный воздух мог бы быть очень полезен в качестве лекарства, он мог бы быть не столь подходящим для нас в обычном здоровом состоянии организма: ибо, как свеча сгорает гораздо быстрее в дефлогистированном воздухе, чем в обычном, так и мы могли бы, как говорится, прожить свою жизнь слишком быстро, и жизненные силы организма были бы слишком скоро истощены в этом чистом виде воздуха. Моралист, по крайней мере, может сказать, что воздух, который предоставила нам Природа, так же хорош, как мы того заслуживаем... Кто знает, может быть, со временем этот чистый воздух станет модным предметом роскоши. До сих пор только две мыши и я имели привилегию дышать им».
Эксперимент, который, по словам Пристли, «я имел удовольствие видеть в Париже, в лаборатории мистера Лавуазье, моего превосходного соратника в этих исследованиях, которому философский мир во многих отношениях очень многим обязан», привел его к ряду исследований действия азотной кислоты на широкий спектр органических веществ, из которых, однако, не последовало никаких общих результатов, несмотря на множество экспериментов. Одно время у него была мысль, что существует фундаментальное различие в поведении животных и растительных веществ по отношению к азотной кислоте, но наблюдения были противоречивыми, и хотя легко можно интерпретировать эти явления в свете наших нынешних знаний, они не привели Пристли к каким-либо определенным выводам.
Более важной является работа о «фтористоводородном кислотном воздухе» — веществе, открытом «мистером Шееле, шведом; по каковому обстоятельству кислоту часто называют шведской кислотой». Пристли пытался получить этот воздух путем нагревания дербиширского шпата (флюорита) с купоросным маслом в стеклянных сосудах,
«как в процессе получения спирта селитры из селитры; и наиболее примечательные факты, которые были замечены относительно него, заключаются в том, что сосуды, в которых производится дистилляция, склонны к коррозии; так что в них могут образоваться сквозные отверстия; и что когда в приемнике есть вода, поверхность ее покрывается коркой из хрупкого каменистого вещества».
То, что Пристли на самом деле получил этим методом экспериментирования, был более или менее чистый фторид кремния, который он принялся собирать, по своему обыкновению, над ртутью.
«Как только я получил этот новый вид воздуха, я стремился увидеть, какое действие он окажет на воду, и получить каменистую корку, образующуюся при их соединении, как описал мистер Шееле; и я не был разочарован в своих ожиданиях. В тот момент, когда вода вступала в контакт с этим воздухом, ее поверхность становилась белой и непрозрачной из-за каменистой пленки... Мало какие философские эксперименты демонстрируют более приятное зрелище, чем этот, который можно провести, только сначала получив воздух, ограниченный ртутью, а затем допустив к нему большой объем воды. Большинство людей, которым я показывал этот эксперимент, были чрезвычайно поражены им... Соединение этого кислотного воздуха и воды может быть продемонстрировано и другим способом, который для некоторых людей является еще более поразительным экспериментом, а именно: путем подачи воздуха, по мере его образования, к большому объему воды, находящемуся над ртутью... Тогда очень приятно наблюдать, что в тот момент, когда любой пузырек воздуха, пройдя через ртуть, достигает воды, он мгновенно, так сказать, превращается в камень; но, оставаясь полым в течение короткого промежутка времени, обычно поднимается на поверхность воды... Я встречал немногих людей, которые быстро уставали смотреть на это; и некоторые могли просидеть возле него почти целый час, все это время приятно развлекаясь».
Попытки Пристли объяснить истинную природу фтористоводородного кислотного воздуха были, как и следовало ожидать, не очень удачными.
«Эти явления я объясняю, предполагая, что витриольная кислота при соединении со шпатом частично улетучивается посредством содержащегося в ней флогистона, образуя таким образом витриольный кислотный воздух; и с этим воздухом также соединяется часть твердой землистой составляющей шпата, которая остается в состоянии раствора до тех пор, пока, вступая в контакт с водой, жидкость не соединяется с кислотой, и земля не выпадает в осадок».
Третий том работы был опубликован в начале 1777 года с посвящением лорду Стэнхоупу. Он открывается, как обычно, характерно пространным предисловием, занимающим тридцать страниц, в котором автор извиняется за характер многого из того, что содержится в томе. Он вынужден признать, что, как бы многочисленны ни были его факты, «немногие из них покажутся столь блестящими в глазах обычного ученого», как в любом из двух предыдущих томов, хотя он надеется, что они «будут сочтены не менее ценными философами и химиками». Пристли, по-видимому, осознавал, что начинает, как говорится, «исписываться».
«Дабы мои читатели не встревожились этим добавлением одного тома за другим на одну и ту же тему, я уверяю их, что теперь я, безусловно, дам им и себе некоторую передышку и передам факел любому, кто пожелает его нести, предвидя, что мое внимание будет достаточно занято размышлениями совершенно иного рода... Для меня будет большим удовлетворением, после той роли, которую я сыграл в этом деле, быть зрителем его будущего прогресса, когда я вижу работу в столь многих и столь надежных руках, и все идет столь стремительно и многообещающе».
«Расставаясь с этой темой, я хотел бы просить о снисхождении и терпимости моих читателей к любым упущениям, которые они могут обнаружить во мне как в философе или несовершенствах как в писателе. Я далек от того, чтобы претендовать на непогрешимость; но я испытываю удовлетворение, размышляя о том, что, какими бы несовершенными ни оказались мои труды, каждый из них настолько совершенен, насколько я был способен их сделать...»
«По этому, как и по другим поводам, я могу лишь повторить, что не на своих мнениях я хотел бы делать акцент. Пусть новые факты, из которых я их вывожу, будут считаться моими открытиями, и пусть другие люди сделают из них лучшие выводы, если смогут. Это новое и широкое поле для экспериментов и размышлений, и преждевременная привязанность к гипотезе — самое большое препятствие, с которым мы, вероятно, столкнемся на пути через него; и поскольку я думаю, что сам был достаточно осторожен, я хотел бы предостеречь других, чтобы они тоже были начеку».
Эти отрывки, очевидно, были написаны под влиянием чувства негодования, с которым он воспринимал критику, которой подвергались его размышления за рубежом. Фонтана, Лавуазье и другие действительно усердно занимались использованием собственных фактов Пристли для разрушения концепции, с помощью которой он их объяснял. Возникло ощущение необходимости обращения к весам, и Пристли, как логик, не мог этому противостоять. Но он не был химиком-количественником: привычки Кавендиша были совершенно чужды его гению: терпеливое, скрупулезное внимание к числовой точности не было одной из его характеристик: он был одним из самых трудолюбивых экспериментаторов — действительно, находя удовольствие в манипуляциях ради них самих, но при этом поспешным и поверхностным. Нигде в его трудах не видно, чтобы его проблемы решались согласно какому-либо тщательно продуманному плану. Он действительно признается, не в одном случае, что проверял горючесть одного из своих многочисленных «воздухов» только потому, что у него рядом была зажженная свеча: если бы свеча не была зажжена, ему бы не пришло в голову это сделать. Пристли был, по сути, первопроходцем: он показал существование нового мира для науки, и он сам бродил по его части, как второй Иисус Навин; но у него не было опыта или способностей, чтобы точно нанести на карту даже эту часть.
В третьем томе мало что имеет постоянную ценность. Это по большей части отчет о серии разрозненных наблюдений за действием азотной кислоты на различные вещества, которые, однако, не привели к каким-либо общим выводам. Тем не менее, несомненно, что если бы Пристли мог заставить себя проследить за некоторыми из своих наблюдений, он пришел бы к фактам гораздо большей важности, чем те, которые он фактически излагает. «Размышления, — сказал он в ответ Лавуазье, — дешевый товар. Новые и важные факты нужны больше всего, а потому они наиболее ценны», и новые и важные факты были в пределах его досягаемости, если бы он только протянул к ним руку.