Химик, электризатор, диссидент

Хасапов Борис

Дело в том, что он самоучка и при всей гениальности и мудрости не имел систематического образования.

Но такое образование было у Джозефа Пристли (13.03.1733 – 6.02.1804), хотя жизнь его была более беспокойной, сложной и противоречивой. Он родился в Англии в небольшой деревеньке близ города Лидс. Его отец – бедный суконщик – не мог прокормить свою немногочисленную семью, поэтому Джозеф воспитывался у дяди, где помимо занятий в школе обучался философии и толкованию библии у местного пастора. Самостоятельно постигнув азы теологии, он читал проповеди в независимой от англиканской церкви протестантской общине, что позволило Пристли в дальнейшем получить высшее теологическое образование в духовной Академии города Девентри. Там кроме богословия он изучал философию, естественные науки (в том числе физику), а также девять языков – французский, итальянский, латинский, немецкий, древнегреческий, арабский, сирийский, халдейский и древнееврейский.

По окончании Академии в 1755 году он служит пастором в Саффолке. Имея свой особый взгляд на религию, Пристли не был согласен с учением англиканской церкви и резко критиковал ее. Это восстановило против него церковных иерархов, и Пристли запретили читать проповеди. Пришлось искать другой источник средств к существованию. Так в 1761 году Пристли становится преподавателем языков в Уоррингтонском университете. Именно там в свободное от преподавания время он прослушал курс химии, посещал лекции по физике и другим естественным наукам. Тогда же Пристли ознакомился с работами Ньютона.

Уже в тридцатилетнем возрасте Дж. Пристли решает самостоятельно заняться экспериментальными работами в области химии, физики и, в частности, электричества. Во время одной из поездок в Лондон Пристли знакомится с великим американцем Б. Франклином, который предлагает ему написать монографию по истории электричества [2].

В 1767 году монография «История и современное состояние электричества с самостоятельными опытами Джозефа Пристли» была закончена. Книга имела большой успех и к 1775 году вышла в Лондоне четвертым изданием. За этот труд автор удостоился звания почетного доктора Эдинбургского университета, одним из выпускников которого впоследствии стал Д.К. Максвелл.

Нам уже известно, что Пристли основательно изучил работы творца закона всемирного тяготения  И. Ньютона, но причем здесь электричество? Ведь Ньютон им почти не занимался! Попытаемся ответить на вопрос словами Пристли, сказанными, правда, совсем по другому поводу: «Самые изобретательные и тонкие экспериментаторы, в широком смысле этого слова, те, которые  дают полный простор своему необузданному воображению и отыскивают связь между самыми отдаленными понятиями. Даже когда эти сопоставления отдаленных понятий грубы и химеричны, они могут доставить другим счастливый случай для великих и важных открытий, до которых никогда не додумались бы рассудительные и трусливые умы» [5]. А вот и иллюстрация к этому заявлению.

Исаак Ньютон, определив, что силы взаимодействия между двумя массами обратно пропорциональны квадратам расстояний между ними, не остановился на этом. Как всякий глубокий ученый, он рассматривает возможность решения вопроса в случае, если бы, например, планеты Солнечной системы были внутри полыми, то есть снаружи оболочка, а внутри пустота. Произведенные им расчеты показывают, что система будет вести себя так, как будто массы этих планет сосредоточены в их центре. Значит, и в этом случае закон соблюдается [3].

Казалось бы, все случаи применимости закона всемирного тяготения проверены. Но в том и величие таких людей, что они стремятся проверить действие законов и в невероятных, на первый взгляд, случаях.

Например, будет ли соблюдаться закон внутри полого шара? Допустим, имеется какая-то масса внутри пустотелой Земли. Куда и с какой силой она будет притягиваться? Математические рассуждения Ньютона иллюстрирует чертеж (рис. 1), на котором изображен шаровой слой (для простоты обозначен линией окружности) весьма малой толщины и определенной плотности. Положим, внесенная внутрь масса находится в точке А. Тогда на эту массу будут действовать силы притяжения со всех точек шарового слоя. Если опустить одинаковые телесные углы из точки А на поверхность шарового слоя в любые противоположные стороны, то получится, что на более удаленный участок притяжения приходится и большая площадь шарового слоя, а  следовательно, и большая масса. Поверим расчетам Ньютона, согласно которым в любой точке полого пространства любой планеты, похожей на скорлупу, любая масса будет обладать НЕВЕСОМОСТЬЮ. Неверующих отсылаем к «Курсу физики», например О.Д. Хвольсона.

Эти выводы, конечно,  были хорошо известны  Дж. Пристли. И когда Б. Франклин предложил ему в 1766 году повторить опыт с заряженной металлической коробкой и пробковым шариком, который притягивался снаружи и не притягивался внутри ее, Пристли заметил: «Нельзя ли заключить из этого опыта, что электрическое притяжение подчиняется тому же закону, что и тяготение, то есть изменяется обратно пропорционально квадратам расстояния. Ведь легко доказать, что если бы Земля представляла собой полую оболочку, то тело, находящееся внутри нее, не притягивалось бы ни к одной из ее сторон» [4]. Таким образом, на основании опыта Франклина и дальнейших своих опытов Пристли предположительно первым сформулировал закон, получивший впоследствии название «закон Кулона». Именно этот способ выберет вскоре Г. Кавендиш для проверки действия электрических зарядов и убедится в его справедливости, хотя и не опубликует результат. Напомним, что все это происходило задолго до начала опытов Кулона.

Занимаясь вопросами электричества и повторяя почти все опыты предшественников для написания его истории, Пристли также делает ряд весьма многообещающих наблюдений. Он не только устанавливает, что наэлектризованное тело, если внести его в пламя, быстро теряет свой заряд, но и открывает, что графит и стекло являются проводниками.

В прозорливости Пристли как электрика убеждаешься по замечаниям в его книге «История электричества». В разделе «Вопросы и намеки, ставящие целью содействовать дальнейшим открытиям в области электричества» он прямо указывает на необходимость разработки такой темы, как «связана ли жидкость, от которой зависит электричество, вообще с какими-либо функциями животного тела? Каким образом пульс наэлектризованного человека становится более энергичным, а перспирация (то есть выделение пота. - Б.Х.) - усиливается?» [5].

Несомненно, эта подсказка предназначалась какому- нибудь физиологу уровня Гальвани.

В то же время Дж. Пристли считается одним из величайших ученых в области химии, настойчиво исследовавшим газы, их состав. Он открыл кислород, выполнил первые опыты по фотосинтезу растений. Он же первым заметил, что на солнечном свете растения разлагают углекислый газ, выделяя кислород, а углерод используют для строительства своих клеток – роста растений.

Многие не знают, что мы до сих пор пользуемся изобретением Пристли – газированной (сельтерской) водой. Именно за это изобретение ему была вручена высшая награда лондонского Королевского общества медаль Копли.

Чрезвычайно важным для развития науки было пристлиевское изобретение способа электрического разряда через газы. На рис. 2 изображена опущенная в стаканы со ртутью изогнутая стеклянная трубка, к которой подводилось питание от электрической машины с лейденскими банками. Разряд происходил в трубке через исследуемый газ между столбиками ртути в точках А и В. Казалось бы, столь простое приспособление позволяло производить поджигание газов (например, смеси кислорода и водорода) для реакции взрыва в условиях полной герметизации. Такое можно было бы выполнить, опустив концы трубок в воду, но тогда в пространстве между А и В выступили бы пары воды, а продуктов реакции можно было бы и не заметить. В случае с гремучим газом это была бы вода, да и многие газы хорошо растворяются в воде. Это был прообраз эвдиометра, прибора для исследования смесей газов методом электроподжога, который вскоре изобретет А. Вольта.

Эвдиометр представляет собой толстостенную стеклянную трубку, разделенную по длине на части определенной емкости. В верхнюю запаянную часть эвдиометра впаиваются две платиновые проволоки, между которыми проскакивает искра (рис. 3). Тут уже недалеко и до изобретения двигателя внутреннего сгорания.

Интуиция ученого привела к некоторым многообещающим опытам. Вот что пишет итальянский  историк физики М. Льоцци: «Повторив ряд опытов Пристли, у которого не хватило терпения довести их до конца, Кавендиш, использовав искровой разряд в воздухе, получил азотистый и азотный ангидриды». Это именно тот способ, посредством которого мы и сегодня получаем азотные минеральные удобрения. Но, по нашему мнению, здесь дело не в терпении, которого кому-кому, а Пристли было не занимать.

Отзвуки Великой французской революции докатились до Англии. . Противник абсолютизма, он приветствовал ломку старых общественных отношений. Теперь уже не только церковь, но и представители правящего класса в злобе обрушились на ученого. 10 июня 1791 года англиканская церковь объявила Пристли еретиком и «соратником дьявола». Диссидентов не любит даже хваленая многовековая английская демократия. Толпа  науськанной черни ворвалась в дом ученого, и не только домашние вещи, но и оборудование лаборатории подверглись варварскому уничтожению. Дом был подожжен и сгорел. Предупрежденный друзьями Пристли с семьей едва успел скрыться. Сгорели книги, огонь уничтожил бесценные рукописи. На рис. 4 показан внешний вид лаборатории Пристли до разгрома. На переднем плане на круглом столике прообраз эвдиометра.

История распорядилась так, что два химика, считавшиеся создателями современной химии, раньше времени закончили свой творческий путь. Француз Лавуазье был гильотинирован, а англичанин Пристли вынужден был стать эмигрантом. Вот что замечает по этому поводу наш выдающийся соотечественник и ученый К.А. Тимирязев. «Убийство Лавуазье справедливо считается одним из самых черных пятен на совести человечества, но оно бледнеет в сравнении с неудавшейся попыткой на убийство Пристли. В минуту общего народного бедствия, когда, казалось бы, все рушится и почва уходит из-под ног, могло найти, конечно, не извинение, но объяснение и то помрачение мысли и чувства, которое решило участь Лавуазье. Совсем иным представляется дело Пристли. Среди ничем не угрожаемого спокойствия друзья порядка и поборники религии натравливают уличную чернь на человека кроткого и безобидного, вся вина которого заключалась в том, что он думал не так, как думали в то время правящие классы». Написаны эти слова в 1883 году. Вот тебе и образец западной демократии [6].