Опять-таки, как Шееле, Пристли не тратил время на публикацию своих экспериментальных результатов. И когда граф Шелберн предложил Пристли оплатить поездку в Париж в октябре 1774 г. — всего через несколько месяцев после проведения первых экспериментов с кислородом, — Пристли пообедал с несколькими коллегами из Французской Академии наук и рассказал им обо всех своих открытиях. Из всех ошибок, допущенных им на протяжении жизни, эта была самой вопиющей.
Мы не знаем точно, что подавали на ужин, но поскольку дело происходило в одном из богатейших домов предреволюционного Парижа, можем приблизительно представить меню: жареная утка с трюфелями, ветчина в соусе из шампанского, рагу из языков карпа, айва, конфеты и сливки. Но в тот вечер Антуан Лавуазье и его жена, скорее всего, были увлечены не только трапезой. Вероятно, они чрезвычайно внимательно слушали, как их гость Джозеф Пристли рассказывает о новом мощном воздухе, который он получил из красного порошка.
Хитрый Лавуазье не упомянул о том, что месяц назад проделал похожий эксперимент, но не заметил никакого газа. Однако, как только Пристли покинул Париж, Лавуазье стал просто одержим мыслями об этом газе — до такой степени, что попытался присвоить первенство в его открытии. За ужином Лавуазье и Пристли встретились как друзья, но кислород сделал их врагами.
У Лавуазье было одно гигантское преимущество над соперником: у него были деньги. Он родился богатым, стал еще богаче, когда женился на Анн-Мари, а потом еще богаче, когда приобрел половину акций частной компании «Генеральный откуп» (Ferme Générale), занимавшейся сбором налогов в королевскую казну. Каждый год советники короля сообщали компании, какие доходы правительство ожидало получить от продажи таких товаров, как овес или табак. И компания начинала вытрясать деньги из фермеров и производителей табака по всей Франции, а излишек оставляла себе. Под ее контроль попали тысячи наименований товаров, и акционерам даже не приходилось злоупотреблять своими полномочиями: система была специально создана для их обогащения. Это была лучшая инвестиция Лавуазье (в какие-то годы он получал до 5 млн долларов в современном эквиваленте), но одновременно и худшая, поскольку стоила ему жизни.
Антуан Лавуазье, осуществивший революцию в химии и казненный во время Французской революции
В 1772 г., когда Лавуазье исполнилось 29 лет, он начал вкладывать значительную часть средств в научные исследования. Наибольшую известность он приобрел в связи с экспериментом по сжиганию алмазов под действием солнечного света. Он сконструировал гигантские линзы и установил их на подвижную платформу (устройство напоминало гибрид телескопа и катапульты). В целом это было бессмысленное устройство — кому, кроме старорежимных аристократов, могло понадобиться сжигать алмазы? Но оно продемонстрировало неимоверную мощь солнечного света (в следующий раз, пытаясь поглядеть на солнце, вспомните о горящих алмазах). Кроме того, этот эксперимент заставил Лавуазье задуматься о природе вещества: исчезали ли алмазы бесследно или переходили в иное состояние?
Созданные Лавуазье гигантские линзы для сжигания алмазов
В этом же году Лавуазье узнал о работах Пристли, который был десятью годами старше. За несколько лет до этого Пристли получил газированную воду, пропуская через воду пузырьки CO2. Французские моряки сочли, что газированная вода может помогать от цинги, и попросили Лавуазье разобраться в этом вопросе*. Идея не подтвердилась, но Лавуазье заинтересовался работами Пристли. Случайно или нет, но вскоре он сам начал заниматься изучением газов.
Эксперименты он проводил вместе с женой. Анн-Мари рано лишилась матери и воспитывалась в монастыре — одном из немногих мест, где в то время девушка могла получить хоть какое-то образование. Потом она вышла замуж за Лавуазье, и, несмотря на разницу в возрасте (ей было 13, ему 28), Лавуазье относился к ней как к равной. Поскольку она владела несколькими языками, он попросил ее перевести на французский язык статьи о флогистоне. Во время работы она обратила внимание на некоторые несоответствия, и Лавуазье согласился с тем, что теория флогистона не выдерживала критики.
В ноябре 1772 г. ему представился случай это доказать. Флогистон как материальная сущность должен был иметь массу. Действительно, когда такие вещества, как дрова или свечи, горели и, как считалось, испускали флогистон, их масса уменьшалась. Но когда Лавуазье с помощью линз начал сжигать металлы, выяснилось, что их масса увеличивалась, что казалось бессмыслицей. Некоторые химики объясняли это тем, что иногда флогистон имеет «отрицательную массу», но большинство понимали, что это несусветная чушь. Но даже эта несуразица не могла уничтожить теорию флогистона, поскольку никаких других теорий горения не существовало — до тех пор, пока Пристли не поболтал за обедом с Лавуазье.
Лавуазье предположил, что Пристли, сам того не понимая, выделил новый газ, и отправился экспериментировать (между прочим, в лаборатории Лавуазье, расположенной в здании Арсенала, была галерея для зрителей, которые время от времени следили за его работой). Лавуазье выделил новый газ, который назвал кислородом, и путем нескольких экспериментов установил, что кислород гораздо лучше объясняет химическую суть горения, чем мистический флогистон. Было понятно, что горение, происходящее с выделением тепла и света, представляет собой соединение кислорода с другим веществом. Например, углерод из древесины и угля соединяется с кислородом, в результате чего образуется и улетучивается углекислый газ. Таким же образом кислород соединяется с атомами горящего металла. Но в отличие от углекислого газа соединения кислорода с металлами слишком тяжелые и не могут улетать. Вот почему масса металлов при горении увеличивается — они присоединяют кислород. Такие рассуждения позволили Лавуазье объяснить процесс горения без помощи теории флогистона.
Следующая серия экспериментов Лавуазье, посвященная изучению горения и дыхания, была гораздо интересней для публики. Пожалуй, за исключением одного человека — коллеги Лавуазье Армана Сегена. На протяжении нескольких дней Лавуазье «мумифицировал» Сегена, заматывая его в тафту и покрывая сверху слоем каучукового латекса. Затем он подвел к губам Сегена трубочку, соединенную с бутылью кислорода. Эксперимент заключался в том, что Сегену предлагалось выполнять различные задания (спокойно сидеть, переваривать еду, нажимать на педаль), тогда как Лавуазье измерял, сколько он при этом потребляет кислорода и выдыхает углекислого газа. Эксперимент позволил обнаружить очевидную корреляцию между потреблением кислорода и дыханием: чем тяжелее была работа, тем больше кислорода потреблял Сеген и тем больше углекислого газа он выдыхал. И в этот раз суть процесса можно было объяснить, не прибегая к идее флогистона.
Лавуазье «мумифицировал» коллегу, чтобы исследовать процесс дыхания (Рисунок любезно предоставлен фондом Wellcome Trust)
Заметим, что эти эксперименты впервые позволили получить осмысленный ответ на старый вопрос: почему при выполнении тяжелой работы человек худеет? Бо́льшая часть «потерь» выделяется в воздух в виде таких газов, как диоксид углерода, — еще одно доказательство того, что все мы произошли из газа и обратимся в газ.
В сентябре 1775 г., ровно через год после беседы с Пристли, Лавуазье представил совокупность результатов работ по изучению кислорода научному сообществу в Париже. Это блестящее выступление, основанное на фактах и элегантной логике, в корне изменило химию. Однако после выступления Лавуазье и его жена позволили себе небольшую шалость. Они наняли актеров и поставили небольшую пьеску с участием персонажей по имени Кислород и Флогистон (понятно, кто был умный, а кто простак). После спектакля переодевшаяся в жрицу мадам Лавуазье сожгла несколько книг о флогистоне, как бы изгоняя его дух. Когда семейство Лавуазье разделывалось с какой-нибудь теорией, оно делало это эффектно.
