Quando morì, nel 1804, Priestley era diventato un membro di tutte le principali società scientifiche del mondo occidentale e aveva scoperto numerose sostanze.
Il grande naturalista francese del XIX secolo George Cuvier, nel suo elogio funebre di Priestley, esaltò le sue scoperte mentre allo stesso tempo lamentava il suo rifiuto di abbandonare la teoria del flogisto, definendolo "il padre della chimica moderna [che] non ha mai riconosciuto sua figlia".
Priestley ha pubblicato più di 150 opere su argomenti che vanno dalla filosofia politica all'educazione, dalla teologia alla filosofia naturale. Ha guidato e ispirato i radicali britannici durante il 1790, ha aperto la strada all'Utilitarismo e ha contribuito a fondare l'Unitarismo.
Un'ampia varietà di filosofi, scienziati e poeti divennero associazionisti come risultato della sua redazione delle Osservazioni sull'uomo di David Hartley, tra cui Erasmus Darwin, Coleridge, William Wordsworth, John Stuart Mill, Alexander Bain e Herbert Spencer.
Immanuel Kant lodò Priestley nella sua Critica della ragione pura (1781), scrivendo che "sapeva combinare il suo insegnamento paradossale con gli interessi della religione".
In effetti, l'obiettivo di Priestley era quello di "mettere le idee illuministiche più avanzate al servizio di un cristianesimo razionalizzato anche se eterodosso, sotto la guida dei principi fondamentali del metodo scientifico".
Lo stesso Kant riprese le conclusioni di Priestley sulle "arie", inserendole nelle lezioni di Geografia fisica.
Considerando la portata dell'influenza del pensiero di Priestley, gli sono stati dedicati relativamente pochi studi. All'inizio del XX secolo, Priestley è stato spesso descritto come uno scienziato conservatore e dogmatico, che tuttavia era un riformatore politico e religioso (al contrario, ad esempio, di Lavoisier, di Gauss, di Cauchy e anche di Pasteur, che furono rivoluzionari nella Scienza e piuttosto conservatori in fatto di politica e di religione).
In un saggio di revisione storiografica, lo storico della scienza Simon Schaffer descrive i due ritratti dominanti di Priestley: il primo lo tratteggia come "un giocoso innocente" che è inciampato nelle sue scoperte; il secondo lo ritrae innocente oltre che "deformato" per non aver compreso meglio le loro implicazioni.
Valutare le opere di Priestley nel loro complesso è stato difficile per gli studiosi a causa dei suoi interessi di vasta portata. Le sue scoperte scientifiche sono state solitamente separate dalle sue pubblicazioni teologiche e metafisiche per rendere più facile l'analisi della sua vita e dei suoi scritti, ma questo approccio è stato recentemente contestato da studiosi come John McEvoy e Robert Schofield.
Sebbene la "prima borsa di studio" su Priestley affermasse che le sue opere teologiche e metafisiche erano "distrazioni" e "ostacoli" al suo lavoro scientifico, una serie di studi pubblicata tra gli anni Sessanta e gli anni Ottanta sostenevano che le opere di Priestley costituissero nell'insieme una teoria unificata. Tuttavia, come spiega Schaffer, nessuna sintesi convincente del suo lavoro è stata ancora esposta.
Più recentemente, nel 2001, lo storico della scienza Dan Eshet ha sostenuto che gli sforzi per creare una "visione sinottica" hanno portato solo a una razionalizzazione delle contraddizioni nel pensiero di Priestley, perché sono state "organizzate intorno a categorie filosofiche" e hanno "separato il produttore di idee scientifiche da qualsiasi conflitto sociale".
Priestley è stato ricordato dalle città in cui ha servito come educatore e ministro riformato e dalle organizzazioni scientifiche che ha influenzato. Due istituti scolastici sono stati nominati in suo onore - il Priestley College di Warrington e il Joseph Priestley College di Leeds (ora parte del Leeds City College) - e anche un asteroide porta il suo nome, 5577 Priestley, scoperto nel 1986 da Duncan Waldron .
A Birstall, la piazza della città di Leeds, e a Birmingham, Priestley viene ricordato attraverso le statue; targhe che lo commemorano sono state affisse a Birmingham, Calne e Warrington.
Inoltre, dal 1952 il Dickinson College in Pennsylvania ha conferito il Priestley Award a uno scienziato che fa "scoperte che contribuiscono al benessere dell'umanità".
I principali laboratori di chimica universitari presso l'Università di Leeds furono ristrutturati come parte di un piano di ristrutturazione per 4 milioni di sterline nel 2006 e ribattezzati Priestley Laboratories in suo onore - come importante chimico di Leeds.
Nel 2016 l'Università di Huddersfield ha ribattezzato l'edificio che ospita il suo dipartimento di scienze applicate come Joseph Priestley Building, quale parte di uno sforzo per rinominare tutti gli edifici del campus dopo importanti figure locali.
Un ulteriore riconoscimento per il lavoro di Priestley è contrassegnato da una designazione National Historic Chemical Landmark per la sua scoperta dell'ossigeno, fatta il 1° agosto 1994, presso la Priestley House in Northumberland, dalla American Chemical Society (ACS). Un riconoscimento simile è stato fatto il 7 agosto 2000, a Bowood House nel Wiltshire, in Inghilterra.
L'ACS assegna anche la sua più alta onorificenza, la medaglia Priestley, a suo nome. Quest'anno (2020) è stato conferito a JoAnne Stubbe per i suoi importanti studi sulla biochimica degli enzimi. Sotto, la medaglia assegnata a Pauling nel 1984.
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