В сентябре 1767 года семья переехала в Лидс, где Пристли снова становится проповедником. Доходы семьи увеличились не намного, но зато у него оставалось больше свободного времени, и он мог посвятить его своим занятиям. Семья разместилась на время в старом доме в ожидании нового, строящегося специально «для пастора Джозефа». Работа над «Историей электричества» спорилась, и вскоре первая часть была готова; Пристли отправил ее в Лондон для печати. В своей книге ученый доступным, точным и красочным языком дал полный исторический обзор изучения электрических явлений с описанием различных опытов. Во второй части Пристли впервые показал, что взаимодействие между двумя противоположно заряженными полюсами обратно пропорционально расстоянию между ними. Позже это явление подробно исследовал Шарль Огюстен де Кулон[130], который открыл известный закон, носящий его имя. Вскоре, однако, занятия Пристли физикой уступили место химическим опытам. Но это произошло отнюдь непреднамеренно.
Как-то Пристли поехал с проповедью в Уоррингтон. В это же время там находился доктор Торнер из Ливерпуля: он читал курс лекций по химии в академии. На одной из них присутствовал Пристли. Как плохо мы знаем химию, подумал он. А ведь в этой области еще столько неизведанного. Плохие мы философы, если не можем объяснить даже такой, казалось бы, несложный процесс, как горение! Флогистон… Да разве нельзя получить флогистон?
Пристли стал усиленно заниматься вопросами химии. В его лаборатории появились новые, собственноручно изготовленные приборы. Сначала он ставил опыты для проверки точности данных, вычитанных им из уже существующих трудов в этой области, но вскоре химия поистине завладела всеми его помыслами. Правда, стесненные денежные обстоятельства не позволили ему оборудовать лабораторию, как того хотелось бы, но упорным трудом он многого добился. Пристли интересовал прежде всего воздух. Он никак не мог взять в толк, например, почему мышонок, помещенный в закупоренный сосуд, через несколько дней погибает. Ведь в сосуде же был воздух. Тогда почему в нем нельзя жить постоянно?
Ему вспомнился любопытный случай, свидетелем которого он стал как-то еще в школьные годы. Было это накануне пасхи. Джозеф переутомился от долгого чтения и, решив отдохнуть немного, направился в ткацкую мастерскую дяди Блэка. Там он застал за работой госпожу Блэк и трех ее дочерей. Джозеф тут же взялся помогать тетушке. Эта работа мысленно возвращала его в родительский дом, на маленькую ферму Филдхед. Вечером дядя Блэк в благодарность за помощь пообещал Джозефу показать пивоваренный завод. На следующий день с ними отправились туда и кузены Джозефа — Стивен и Тейт. Осматривая завод, он поминутно задавал вопросы. Все интересовало его там, все хотелось понять. Однако самым занимательным показалось будущему ученому бродильное отделение. Огромные чаны почти до краев были заполнены пивным суслом. Джозеф влез на лесенку и нагнулся, чтобы (получше разглядеть в чане бродящий раствор.
— Сейчас же слезь, не дыши над раствором, чего доброго, потеряешь сознание! — крикнул ему один из кузенов.
Удивленный Пристли выпрямился и, отойдя от чана, стал расспрашивать братьев.
— Я сам многое не понимаю, — ответил ему Тейт. — Вот, смотри. Не знаю, право, отчего это происходит.
Тейт зажег от фонаря тонкую лучину и подержал ее над раствором. К удивлению Джозефа, лучина тут же погасла.
— Так. Это означает, что в чане — другой воздух. Дай и мне попробовать.
Джозеф повторил опыт. Пламя снова погасло. Маленькое облако синеватого дыма, появившееся в момент, когда погасла лучина, повисло над чаном. Легким движением ладони Джозеф подтолкнул облако, и оно стало медленно опускаться.
— Смотри, какой интересный воздух накопился в чанах! Он тяжелее чистого воздуха, и в нем все гаснет.
Этот случай надолго запомнился Пристли. Итак, существует несколько видов воздуха — чистый, которым дышит все живое, и другой, который тяжелее чистого воздуха. В нем живые существа погибают. Вот почему, оказывается, ему запретили тогда дышать над чаном.
Пристли зажег свечу и внес ее в стеклянный сосуд, куда предварительно поместил мышонка. Затем он взял крышку и плотно закрыл сосуд. Некоторое время свеча горела, потом погасла, а мышонок вскоре погиб. По-видимому, воздух может портиться, когда что-то в нем сгорает, подумал Пристли.
Новая идея всецело завладела его мыслями. Почему воздух в земной атмосфере остается чистым? Ведь люди с древности пользуются огнем. На Земле обитают тысячи живых существ… Он мог дать лишь предположительный ответ на этот вопрос — путем логических рассуждений. Но как доказать?.. Быть может, «испорченный» воздух поддается очистке, в результате которой он снова становится пригодным для дыхания?
И Пристли занялся экспериментами по очистке «испорченного» воздуха. Он приобрел большую ванну, налил на дно ртуть и погрузил в нее — отверстием вниз — большой стеклянный колокол. Установив зажженную свечу под колоколом, он получил «испорченный» воздух. Попытался промыть его водой и, к своему огромному удивлению, заметил, что вода поглощает лишь часть воздуха, но оставшийся также непригоден для жизни: мышь в нем погибает. Все попытки вернуть животворные свойства заключенному под колоколом газу оставались безуспешными.
Допустим, рассуждал он, животные погибают. А растения? Ведь они тоже живые существа. Пристли поставил под колокол маленький горшок с цветами. Рядом с горшком поместил зажженную свечу — чтобы «испортить» воздух. Вскоре свеча потухла. Прошло несколько часов, но растение ничуть не изменилось. Пристли перенес ванну вместе с цветком на стол к окну и оставил там до следующего дня. Утром он с удивлением заметил, что цветок не только не завял, но на нем появился еще один бутон. Неужели растения очищают воздух?
Дж. Блэк Лаборатория (рисунок из первого тома «Опытов и наблюдений над различными видами воздуха» Дж. Пристли).
Волнуясь, Пристли зажег свечу и быстро внес ее под колокол. Свеча продолжала гореть точно так же, как при заполнении колокола чистым воздухом. Спустя некоторое время свеча, конечно, погасла: воздух «испортился».
Много раз повторял Пристли свой опыт, чтобы убедиться в существовании нескольких видов воздуха. В то время понятие «газ» еще не употреблялось и ученые называли все газы воздухом. Газ, который Пристли наблюдал при брожении пива, при горении свечи, при дыхании животных, был углекислым газом. О нем он узнал из работ Джозефа Блэка[131], впервые получившего углекислый газ из известняка и соляной кислоты и назвавшего его «связанным воздухом» из-за способности поглощаться известковым молоком и другими щелочами. Пристли продолжил исследования Блэка. Он доказал, что углекислый газ поглощается и водой, образуя при этом раствор, кислый на вкус[132]. Пристли установил также, что если воду, в которой растворен «связывающийся воздух», вскипятить или заморозить, газ улетучивается и вода очищается от него. И, кроме всего прочего, он показал, что растения поглощают «связывающийся воздух» и выделяют «жизненный воздух» (кислород). Этот неизученный еще «жизненный воздух» поддерживает дыхание животных, в его присутствии вещества интенсивно горят.
