Джозеф Пристли

Работы в области физики электричества

В 1766 году Пристли установил обратно пропорциональную зависимость силы электрического взаимодействия от квадрата расстояния между зарядами. Свои результаты Пристли изложил в сочинении «История и современное состояние электричества, с оригинальными опытами», изданном в двух томах в Лондоне в 1767 г. Эта работа сразу получила признание в кругах английских ученых, и ее автор в том же году был избран членом Лондонского королевского общества.

Сочинение Пристли об электричестве можно разделить на две неравные части. Первую, большую, составляет обзор работ предшественников, а вторую — описание его собственных опытов. Среди экспериментов Пристли был и опыт, являющийся по существу повторением наблюдения Франклина, но проведенный более тщательно. Вот как его описывает сам Пристли: «…я наэлектризовал оловянный кубок объемом в одну кварту, стоявший на табурете из высушенного дерева; я наблюдал, что пара пробковых шариков, которые были изолированы, поскольку подвешивались на стеклянной палочке, и висели внутри сосуда так, что ни малейшая часть нитей не выступала над его горловиной, оставаясь именно в том месте, куда была помещена, ни в малейшей степени не испытывая воздействия электричества; однако если палец или любое проводящее тело, соединенное с землёй, касалось шариков или даже просто подносилось к ним, когда они находились вблизи горловины сосуда, они немедленно разделялись, испытывая притяжение в разные стороны; так же они вели себя при вытягивании вверх в тот момент, когда нити выступали над горловиной сосуда».

Далее Пристли описал различные варианты этого опыта, а затем сформулировал вывод: «Можно ли не заключить из этого эксперимента, что притяжение электричества подчиняется тем же законам, что и тяготение, и поэтому меняется соответственно квадратам расстояний; поскольку легко показать, что если бы Земля имела форму оболочки, то тело, находящееся внутри нее, не притягивалось бы к одной стороне сильнее, чем к другой».

В 1766 году Пристли высказал догадку о том, что электрические силы подчиняются закону «обратных квадратов», по аналогии с законом всемирного тяготения Ньютона. В «Математических началах натуральной философии» Ньютон рассмотрел задачу о том, какая сила действует на тело, помещенное внутрь сферической оболочки, и показал, что эта сила равна нулю. Вывод Ньютона справедлив для любых сил, подчиняющихся закону «обратных квадратов». При этом сила не действует на тело только внутри сферического однородного слоя. При нарушении либо условия сферичности слоя, либо условия его однородности это утверждение перестает быть справедливым.

Следует отметить, что форма сосуда, с которым экспериментировал Пристли, была далека от сферической. Следовательно, решение задачи Ньютона неприменимо к опыту Пристли и его вывод основан на очень грубой аналогии между действием электрических и гравитационных сил. В то же время дальнейшее развитие науки показало, что «нулевой» метод, то есть метод, основанный на доказательстве равенства нулю силы, может быть весьма эффективным при обосновании закона «обратных квадратов».

Открытия в области химии

Пристли по праву его можно считать одним из основоположников современной химии. Его основные химические исследования были посвящены изучению газов. В этой области ему принадлежит ряд крупнейших открытий. В 1771 г. Пристли открыл фотосинтез, обнаружив, что воздух, испорченный горением или дыханием, становится вновь пригодным для дыхания под действием зеленых частей растений. В 1778 г. он доказал, что при фотосинтезе растения поглощают углекислый газ и вырабатывают кислород.

В 1772 г. Пристли, действуя разбавленной азотной кислотой на медь, впервые получил окись азота — «селитряный воздух» — и нашёл, что окись азота при соприкосновении с воздухом буреет вследствие образования двуокиси азота. Пользуясь для собирания газов ртутной ванной, Пристли в 1772—74 гг. впервые получил хлороводород — «соляно-кислый воздух» и аммиак — «щелочной воздух».

Вместе с другими учеными, такими, как Антуан Лавуазье, Генри Кавендиш, Карл Шееле, он способствовал утверждению представлений о сложном составе воздуха. Пристли принадлежит честь открытия в 1774 году кислорода. Нагревая окись ртути, он выделил кислород — «бесфлогистонный воздух». Кроме того, Пристли в 1775 г. получил в чистом виде фтористый кремний, сернистый газ, а в 1799 г. окись углерода. Обогатив науку многими новыми фактами, Пристли, однако, не смог правильно объяснить их и до конца жизни оставался последователем ошибочной теории флогистона, отвергнутой трудами Лавуазье, поэтому его теоретические идеи не шли ни в какое сравнение с описанными им остроумными и убедительными экспериментами. Кроме химии, его исследования относятся также и к оптике. Пристли — автор книги «История и современное состояние открытий, относящихся к зрению, свету и цветам», опубликованной в 1772 г.

Работы Пристли получили широкую известность в научных кругах. Он был избран почетным доктором Эдинбургского университета, членом Лондонского королевского общества, иностранным членом Парижской и Петербургской академий наук

Общественная и философская деятельность

Несмотря на международное признание, Пристли на протяжении всей жизни был вынужден переезжать из города в город в поисках прилично оплачиваемого места. Дольше всего он прожил в Бирмингеме, где с 1780 по 1791 гг. выполнял обязанности приходского священника, а в свободное время проводил химические эксперименты. В этом городе Пристли участвовал в работе так называемого «Лунного общества», члены которого интересовались научными проблемами, главным образом вопросами естествознания. Заседания этого общества происходили раз в месяц по понедельникам, предшествовавшим полнолунию, — отсюда и его название. В Общество входили люди, интересующиеся наукой, независимо от их религиозных и политических взглядов. «Нам нет дела,— говорил Пристли,— до политических и религиозных принципов каждого из нас: мы объединены общей любовью к науке, которой достаточно, на наш взгляд, чтобы соединить всех без различия лиц — христиан, евреев, магометан, язычников, монархистов и республиканцев».

Пристли придерживался весьма прогрессивных для второй половины XVIII в. философских и политических взглядов и активно занимался их пропагандой. В философии он был сторонником материализма, хотя и полагал, что законы материального мира созданы божественным разумом (деизм). После Великой французской буржуазной революции конца XVIII в. Пристли с большой силой и страстностью оправдывал право народа на восстание и свержение тирании. Он стал членом общества «Друзей революции» и как проповедник пропагандировал идеи равенства и братства, отстаивал свободу совести и веротерпимость. Пристли был идеологом радикально настроенной части английской буржуазии эпохи промышленного переворота в Англии.

Эта деятельность, а также горячие симпатии Пристли к идеям Великой французской буржуазной революции вызвали ненависть к нему со стороны реакционеров. 14 июля 1791, когда группа его друзей собралась у него, чтобы отметить годовщину взятия Бастилии, с помощью подстрекательства гражданские и церковные власти Бирмингема спровоцировали нападение на его дом. Толпа фанатиков разгромила и сожгла дом, уничтожила лабораторию и библиотеку рукописей Пристли. Сам Пристли и члены его семьи едва избежали расправы и с трудом спаслись.

Разгром дома Пристли вызвал возмущение не только в Англии, но и за рубежом. Во Франции были собраны средства для восстановления дома и лаборатории, а в сентябре 1792 г. Пристли был провозглашен почетным гражданином Франции. И все же, несмотря на помощь и поддержку друзей, Пристли решил покинуть родину и переехать в Америку, куда ранее эмигрировали его сыновья. С 1794 г. до конца жизни ученый жил в Америке, занимаясь в основном литературной работой. Умер Пристли в 1804 г.; его правнук Генри Ричардсон — самый влиятельный американский архитектор XIX века.