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第22章 罗伯特·波义尔

炼金术的发展导致了矿物学与医药化学的诞生。化学真正转为科学,是从波义尔手中完成的。

罗伯特·波义尔1622年出生,是爱尔兰富翁、贵族柯克伯爵的儿子。他也是一位神童。他8岁时进入英国的贵族学校伊顿公学,人们传说他已经掌握希腊文和拉丁文了。

波义尔少年时代就读到伽利略和笛卡尔的著作。1644年他的父亲去世,他匆忙赶回国,继承了一大笔遗产。这样,他的科学研究就有了充足的资金。

1668年,波义尔居住在伦敦,建立了一家私人实验室。他从事化学实验,写出很多著作。

波义尔在提取浓硫酸时发现,酸沫溅落在深紫色的紫罗兰花瓣上,紫罗兰由深紫变成了红色。他敏锐地意识到了这个现象,于是把花瓣放入不同的酸的溶液中,结果发现紫罗兰花瓣变成红色,无一例外。波义尔认识到:“只要把紫罗兰花瓣放入溶液中,就可以得知溶液是否为酸性,以紫罗兰花瓣变不变成红色为标准。”

波义尔还发现了从石蕊地衣中提取的石蕊制剂,它的特性是酸能使它变红,碱能使它变蓝。波义尔用纸浸泡在石蕊试剂中,制成了石蕊试纸,至今还在运用。

作为标志,波义尔的化学著作《怀疑的化学家》在1661年出版。此书标志着近代化学从炼金术中脱胎而出。

从波义尔开始,化学成为理论科学,而不只是技术制造。化学成为解释世界、改造世界的学科,从事物质规律的研究。

波义尔清除了旧的元素概念。他反对亚里士多德的四元素说,也反对帕拉塞尔苏斯的三要素说,他认为元素指“某些原初的和单纯的即丝毫没混合过的物体,这些物体不是由任何其他物体组成,也不是相互组成,而是作为配料,一切所谓的完全混合物体都直接由它们化合而成,最终也分解成它们”。

波义尔的元素说,彻底推翻了统治化学长达2000年之久的四元素,化学从炼金中分离出来。波义尔证明铜不可能变成金,铅也不可能变成银。

波义尔为化学的发展指明了方向。他说:“化学家们到现在还信守着极其狭隘的原则,不需要更广阔的视野。他们看到自己的任务只是制备药剂、制取和转化金属。而我完全从另一个角度来看化学,我不是作为一个医生、一个炼金家来看化学,而从哲学家的身分来看化学。我在这里草拟了化学哲学的计划,希望用自己的实验和观察来完成这一计划,使之走向完善。”

在17世纪下半叶,伽利略创立了力学,莱布尼兹、牛顿发明了微积分,牛顿发现了“万有引力定律”,第一次科学革命到来。因为有了波义尔,才使化学赶上了科学革命的大潮。

波义尔在胡克的帮助下制造出了抽气机,这使他能在真空中做实验。1673年,波义尔发表文章,名为《关于火焰与空气关系的新实验》。他讲述了真空中硫磺的燃烧。在没有空气的情况下,带有硫磺的纸卷只冒烟不着火,而一放进空气,纸卷马上着出蓝色的火焰。从这里,波义尔认识到空气对于燃烧的影响。波义尔认识到一部分空气对动物呼吸有用,一部分空气对燃烧有帮助,但他没能分离出来这些空气,也没有认识到这是同一种气体。

波义尔在物理方面的成就也很大。他在气体力学中提出了波义尔定律。他提出后14年,法国物理学家马略特独立发现了这个定律。所以人称波义尔——马略特定律。波义尔用了一端封闭的玻璃管,将水银从开口注入,让空气被挤压到封闭的一端,也就是说用弯管封闭了一部分空气,然后他不断地倒入水银,结果发现空气在压缩时可以产生更大压强,从而寻找出压强与体积的关系。

波义尔制成真空的管子,在管中放入羽毛、铅块等质量、材料、体积不一样的物品,然后把管子垂直竖起,结果管中的物品在没有空气阻力的状态下一起下落,不分先后。

波义尔拒绝了贵族的爵位和伊顿学校校长的职位。在爱尔兰他的墓志铭上刻着:“化学的父亲和科克伯爵的叔父。”

波义尔1691年在伦敦去世。

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