Иллюстрация на обложке книги о симпатическом порошке – мистической мази, исследуемой ван Гельмонтом и другими ранними предствителями протонауки.
Дыхание, ставшее видимым
Через исследование газов ученые еще ближе подошли к изучению биохимии. Например, следующей вехой в развитии пневматической химии стало эффектное опытное исследование, выполненное шотландским ученым Джозефом Блэком (1728–1799), в процессе которого он доказал, что выделил и идентифицировал газ, содержащийся в выдыхаемом нами воздухе.
В серии экспериментов, проводимых в 1754–1756 годах, нагревая мел (карбонат кальция) для получения негашеной извести (оксид кальция), Блэк получил вещество, которое он назвал «неподвижный воздух» (так как газ находился в твердом веществе до того, как был высвобожден при нагревании). Это был тот же газ, что ван Гельмонт описал столетием ранее, но Блэк смог продемонстрировать, что он являлся продуктом не только горения, но и дыхания – одного из ключевых феноменов жизни. Сначала он подготовил раствор гашеной извести (гидроксид кальция), известный как известковая вода, а затем выдохнул в кувшин с этим раствором. Диоксид углерода в его дыхании прореагировал с растворенным гидроксидом кальция, образовав частицы мела (карбонат кальция), и прозрачный раствор стал молочно-белым.
Джозеф Блэк, автор новаторских работ в области пневматической химии и термодинамики.
Будучи сыном торговца вином, проводившего многочисленные эксперименты в области пивоварения, Блэк исследовал продукты и процессы ферментации и смог доказать, что тот же «воздух» связывал различные процессы – дыхание, ферментацию и горение. Так, пневматическая химия приподнимала завесу тайны над многими жизненными явлениями.
Эксперименты Блэка шли дальше – он изучал воздействие своего нового «неподвижного воздуха» на пограничное состояние между жизнью и смертью, предвосхищая эксперименты Джозефа Пристли с мышами (см. страницу 24). «В том же году, – писал он позже, – в котором был опубликован мой первый отчет об этих экспериментах, а именно в 1757-м, я обнаружил, что этот конкретный воздух… является смертельным для всех животных, вдыхающих его через рот и ноздри одновременно; но я прихожу к мысли, что, если ноздри зажать, его можно вдыхать безопасно. Я обнаружил, например, что воробьи умирали, находясь в нем, через десять-одиннадцать секунд, но они бы прожили три или четыре минуты, если бы их ноздри были залеплены топленым жиром». Не в последний раз публике доводилось читать о том, как ученый играет в Бога.
Изобретатель газировки
Одним из первых ученых, сумевших выделить и описать газ, известный сегодня под названием кислород, был Джозеф Пристли (1733–1804), радикал и нонконформист, отличавшийся особым талантом проведения блестящих экспериментов. Некоторые аспекты выдающейся карьеры Пристли послужили мрачным прообразом биографии вымышленного Франкенштейна.
Проповедник и учитель Джозеф Пристли занялся научными исследованиями после напутствия, полученного от Бенджамина Франклина (американского исследователя электричества и одного из отцов-основателей Соединенных Штатов – см. страницу 37). Как и Блэк, Пристли выполнял свои опыты в пивоварне. Например, в одной из пивоварен по соседству с домом он доказал, что газ, поднимающийся в пузырьках на поверхность бочек с ферментирующимся пивом, – это тот же «неподвижный газ» Джозефа Блэка (то есть диоксид углерода). Наличие готового газа навело его на мысль смоделировать естественное выделение пузырьков в некоторых видах минеральной воды, что он и осуществил, растворив диоксид углерода под давлением в воде, создав таким образом газированную воду и положив начало европейскому помешательству на содовой, или газировке.
Оборудование (включая пневматическую ванну), которое Пристли использовал для экспериментов с новыми эфирами или газами.
Восстановление воздуха растениями
От диоксида углерода Пристли перешел к серии плодотворных и увлекательных экспериментов с новым, до сих пор не имевшим названия эфиром. Вещество казалось очень тесно связанным с таким жизненными явлениями, как рост растений и дыхание животных. В августе 1771 года Пристли сделал одно из первых открытий, связанных с биохимией фотосинтеза. Поместив горящую свечу под стеклянный колпак (герметичный стеклянный сосуд) вместе с растением мяты, Пристли наблюдал, как пламя свечи начало трепетать и вскоре окончательно угасло. Подождав 27 дней, он использовал зажигательное стекло – приспособление из двух линз, способное концентрировать солнечные лучи для создания точки интенсивного нагрева, – чтобы повторно поджечь фитиль свечи, после чего тот успешно зажегся. Под стеклянный колпак больше не попадал кислород, поэтому Пристли смог сделать вывод, что зеленое растение каким-то образом восстановило или способность воздуха к горению, или какой-то его ингредиент. Было известно, что при горении и дыхании (физиологической активности животных) задействованы одинаковые химические процессы и выделяется один и тот же продукт («неподвижный воздух» Блэка, или диоксид углерода), и Пристли осознал, что открыл какой-то важный принцип жизни с глобальными по своей важности выводами. Он предположил, что «ущерб, который непрерывно наносится [способности воздуха поддерживать дыхание] таким большим количеством животных, полностью или частично восстанавливается его производством в растениях».