初中化學(xué)化學(xué)家把化學(xué)確立為科學(xué)的波義耳

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化學(xué)史家都把1661年作為近代化學(xué)的起先年頭，因?yàn)檫@一年有一本對化學(xué)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的著作出版問世，這本書就是《懷疑派化學(xué)家》，它的作者是英國科學(xué)家羅伯特·波義耳。革命導(dǎo)師恩格斯也同意這一觀點(diǎn),他譽(yù)稱“波義耳把化學(xué)確立為科學(xué)”。波義耳是怎樣一位科學(xué)家？在發(fā)展化學(xué)科學(xué)上作出了哪些突出的貢獻(xiàn)呢？巨人輩出時(shí)代的乎凡經(jīng)驗(yàn)波義耳生活在英國資產(chǎn)階級革命時(shí)期，也是近代科學(xué)起先出現(xiàn)的時(shí)代，這是一個(gè)巨人輩出的時(shí)代。波義耳在1627年1月25日生于愛爾蘭的利茲莫城。就在他誕生的前一年，提出“學(xué)問就是力氣”聞名論斷的近代科學(xué)思想家弗蘭西斯·培根剛?cè)ナ?。宏大的物理學(xué)家牛頓比波義耳小16歲。近代科學(xué)偉人，意大利的伽利略、德國的刻卜勒、法國的笛卡爾都生活在這一時(shí)期。波義耳誕生在一個(gè)貴族家庭，家境優(yōu)裕為他的學(xué)習(xí)和日后的科學(xué)探討供應(yīng)了較好的物質(zhì)條件。童年時(shí)，他并不顯得特殊聰慧，他很寧靜，說話還有點(diǎn)口吃。沒有哪樣嬉戲能使他入迷，但是比起他的兄長們，他卻是最好學(xué)的，酷愛讀書，經(jīng)常書不離手。8歲時(shí)，父親將他送到倫敦郊區(qū)的伊頓公學(xué)，在這所專為貴族子弟辦的寄宿學(xué)校里，他學(xué)習(xí)了3年。隨后他和哥哥法蘭克一起在家庭老師陪伴下來到當(dāng)時(shí)歐洲的教化中心之一的日內(nèi)瓦過了2年。在這里他學(xué)習(xí)了法語、好用數(shù)學(xué)和藝術(shù)等課程，更重要的是，瑞士是宗教改革運(yùn)動中出現(xiàn)的新教的依據(jù)地，反映資產(chǎn)階級思想的新教教義熏陶了他。此后波義耳在實(shí)際行動中雖然未參與任何一派，但是他在思想上始終是傾向于革命的。1641年，波義耳兄弟又在家庭老師陪伴下，游歷歐洲，年底到達(dá)意大利。旅途中即使騎在馬背上，波義耳仍舊是手不釋卷。就在意大利，他閱讀了伽利略的名著《關(guān)于兩大世界體系的對話》。這本書給他留下了深刻的印象，20年后他的名著《懷疑派化學(xué)家》就是仿照這本書的格式寫的。他對伽利略本人更是推崇備至。

波義耳的哥哥們和他們的父親一樣，在英國的資產(chǎn)階級革命中都是?；逝?。1644年，他父親在一次戰(zhàn)役中死去。家庭狀況的突變，經(jīng)濟(jì)來源的中斷，使波義耳回到戰(zhàn)亂的英國?；貒笏S著憐憫革命的姐姐萊涅拉夫人一起遷居到倫敦。在倫敦他緒識了科學(xué)教化家哈特利怕，哈特利泊激勵他學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)。

波義耳在家里是14個(gè)兄弟姊妹中最小的一個(gè)：在他三歲時(shí)，母親不幸去世?；蛟S是缺乏母親照料的原因，他從小體弱多病。有一次患病時(shí)，由于醫(yī)生開錯(cuò)了藥而差點(diǎn)喪生，幸虧他的胃不汲取將藥吐了出來，才未致命。經(jīng)過這次遭受，他怕醫(yī)生甚于伯病，有了病也不愿找醫(yī)生。并且起先自修醫(yī)學(xué)，到處找尋藥方、偏方為自己治病。哈特利伯的激勵使他下決心探討醫(yī)學(xué)。當(dāng)時(shí)的醫(yī)生都是自己配制藥物，所以探討醫(yī)學(xué)也必需研制藥物和做試驗(yàn)，這就便波義耳對化學(xué)試驗(yàn)發(fā)生了深厚的愛好。

在探討醫(yī)學(xué)的過程中，他翻閱了醫(yī)藥化學(xué)家的很多著作，他很崇拜比他大50歲的比利時(shí)醫(yī)藥化學(xué)家海爾蒙特。海爾蒙特不論白天黑夜，完全投入化學(xué)試驗(yàn)，自稱為“火術(shù)的哲學(xué)家”。這就成為波義耳學(xué)習(xí)的榜樣。波義耳為自己創(chuàng)建了一個(gè)試驗(yàn)室，整日渾身沾滿了煤灰和煙，完全沉醉于試驗(yàn)之中。波義耳就是這樣起先了自己獻(xiàn)身于科學(xué)的生活，直到1691年底逝世。英國皇家學(xué)會的元老一批對科學(xué)感愛好的人，其中包括教授、醫(yī)生、神學(xué)家等，從1644年起定期地在某一處聚會，探討一些自然科學(xué)問題。他們自稱它為無形學(xué)院。1648年因?yàn)閭惗貞?zhàn)局不穩(wěn)，更因?yàn)橘Y產(chǎn)階級革命派的軍隊(duì)攻占了牛津，革命派首領(lǐng)克倫威爾任命無形學(xué)院的成員維爾金斯擔(dān)當(dāng)牛津瓦當(dāng)學(xué)院的院長，無形學(xué)院的部分成員也紛紛遷往牛津，活動的中心從倫敦轉(zhuǎn)移到牛津。1660年，因政局趨于穩(wěn)定，活動中心又轉(zhuǎn)回到倫敦。隨著無形學(xué)院的隊(duì)伍擴(kuò)大，在1660年的一次集會上，宣布正式成立一個(gè)促進(jìn)物理——數(shù)學(xué)試驗(yàn)學(xué)問的學(xué)院。不久經(jīng)國王批準(zhǔn)，這學(xué)院變成以促進(jìn)自然科學(xué)學(xué)問為宗旨的皇家學(xué)會。皇家學(xué)會依據(jù)培根的思想，非常強(qiáng)調(diào)科學(xué)在工藝和技術(shù)上的應(yīng)用，建立起新的自然哲學(xué)，成為聞名的學(xué)術(shù)團(tuán)體。波義耳1646年在倫敦就參與了無形學(xué)院的活動。后來由于厭倦首都上層社會生活中的空虛，更重要的是想集中精力做一些科學(xué)試驗(yàn)，于是遷往他父親一所偏遠(yuǎn)的莊園，在那里讀書、進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)，一住就是8年。莊園的生活雖然寧靜，但是對于波義耳的科學(xué)活動終歸有很多不便之處，特殊是他很惦念那些無形學(xué)院的摯友們。1654年，他遷往牛津，寄宿在牛津高校旁邊一個(gè)藥劑師家里。以后他又建立了自己設(shè)備齊全的試驗(yàn)室，并為自己聘用了一些助手，有些助手還是些很有才華的學(xué)者。例如羅伯特·虎克后來也戌為一個(gè)聞名的科學(xué)家，他發(fā)覺了形變同應(yīng)力成正比的固體彈性定律，制成了顯微鏡，視察到植物細(xì)胞。這些助手在波義耳領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行視察和試驗(yàn)，并幫助波義耳收集整理科學(xué)資料和來往信件。這樣就在波義耳的四周形成了一個(gè)科學(xué)試驗(yàn)小組，波義耳的試驗(yàn)室也一度成為無形學(xué)院的集會活動場所。波義耳的一系列科研成果都是在這里取得的，那本劃時(shí)代的名著《懷疑派化學(xué)家》也是在這里完成的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1660一1666年的6年里，他寫了10本書，在《皇家學(xué)會學(xué)報(bào)》上發(fā)表了20篇論文。在牛津，波義耳始終是無形學(xué)院的核心人物，正式成立一個(gè)促進(jìn)試驗(yàn)科學(xué)的學(xué)術(shù)團(tuán)體也是波義耳的主見。不過當(dāng)皇家學(xué)會在倫敦成立時(shí)，波義耳身在牛津，所以沒有成為該學(xué)會的第一批正式會員，但是大家都公認(rèn)波義耳是皇家學(xué)會的發(fā)起人之一，固而被任命為首屬干事之一。1668年，波義耳得知他姐夫去世的消息后，確定從牛津遷往倫敦，和他敬愛的姐姐萊涅拉夫人住在一起。到倫敦后，他又在他姐姐家的后院建立了一所試驗(yàn)室，接著進(jìn)行他的探討工作。對于社交活動，他看得很淡漠，甚至有點(diǎn)厭惡。但是他卻把自己的科學(xué)活動與皇家學(xué)會親密地聯(lián)系起來，因而在皇家學(xué)會贏得很高的聲譽(yù)，是科學(xué)界公認(rèn)的領(lǐng)袖。1670年他園勞累而中鳳，經(jīng)過很長時(shí)間的治療才痊愈。因此1680年波義耳被選為皇家學(xué)會會長時(shí)，他因?yàn)轶w弱多病又厭煩宣誓儀式而拒絕就任。杰出的成就，不朽的貢獻(xiàn)

波義耳在科學(xué)探討上的愛好是多方面的。他曾探討過氣體物理學(xué)、氣象、熱學(xué)、光學(xué)、電和磁、無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、化學(xué)、工藝、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論以及哲學(xué)、神學(xué)。其中成就突出的主要是化學(xué)。

和當(dāng)時(shí)的很多科學(xué)家一樣，波義耳首先探討的對象是空氣。通過對空氣物理性質(zhì)的探討，特殊是真空試驗(yàn)，他相識到真空所產(chǎn)生的吸力乃是空氣的壓力。他做了一系列試驗(yàn)來考察空氣的壓力和體積的關(guān)系，并推導(dǎo)出空氣的壓力和它所占體積之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。在他的著作《關(guān)于空氣彈性及其物理力學(xué)的新試驗(yàn)》中，他明確地提出：“空氣的彈性和它的體積成反比”。法國物理學(xué)家馬略特在此后15年也依據(jù)試驗(yàn)獨(dú)立地提出這一發(fā)覺。所以后人把關(guān)于氣體體積隨壓強(qiáng)而變更的這一規(guī)律稱作波義耳一馬略特定律。這肯定律用當(dāng)今較精確的科學(xué)語言應(yīng)表達(dá)為；肯定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)，它的壓強(qiáng)和體積成反比。

在化學(xué)試驗(yàn)中，波義耳讀了不少前人的有關(guān)著作，也了解到當(dāng)時(shí)的一些科研成果。這不僅開闊了他的眼界，豐富了他的思想，同時(shí)也為他整個(gè)試驗(yàn)的支配供應(yīng)了指導(dǎo)。當(dāng)時(shí)德國有位工業(yè)化學(xué)家格勞伯，大半生從事化學(xué)試驗(yàn)，對金屬冶煉、酸堿鹽的制取有較多的探討，對于振興德國的工業(yè)做出了重大貢獻(xiàn)，格勞伯的事跡以及他的關(guān)于化學(xué)試驗(yàn)的著作《新的哲學(xué)熔爐》給了波義耳一個(gè)重要的啟示，使他相識到化學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中所具有的廣泛意義，化學(xué)不應(yīng)只限于制造醫(yī)藥，而是對于整個(gè)工業(yè)和科學(xué)都有著重要作用的科學(xué)。為此，他認(rèn)為有必要重新來相識化學(xué)，首先要探討的是什么是化學(xué)。

波義耳依據(jù)自己的實(shí)踐和對眾多資料的探討，主見化學(xué)探討的目的在于相識物體的本性，因而須要進(jìn)行特地的試驗(yàn)）收集視察到的事實(shí)。這樣就必需使化學(xué)擺脫從屬于煉金術(shù)或醫(yī)藥學(xué)的地位，發(fā)展成為一門專為探究自然界本質(zhì)的獨(dú)立科學(xué)。這就是波義耳在《懷疑派化學(xué)家》中所闡述的第一個(gè)觀點(diǎn)。為了引起人們的重視，他在書中進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)指出：“化學(xué)到目前為止，還是認(rèn)為只在制造醫(yī)藥和工業(yè)品方面具有價(jià)值。但是，我們所學(xué)的化學(xué)，絕不是醫(yī)學(xué)或藥學(xué)的婢女，也不應(yīng)甘當(dāng)工藝和冶金的奴仆，化學(xué)本身作為自然科學(xué)中的一個(gè)獨(dú)立部分，是探究宇宙奇妙的一個(gè)方面?；瘜W(xué)，必需是為真理而追求真理的化學(xué)。”

為了確定科學(xué)的化學(xué)，波義耳考慮到首先要解決化學(xué)中一個(gè)最基本的概念：元素。最早提出元素這一概念的是古希臘一位聞名的唯心主義哲學(xué)家柏拉圖，他用元素來表示當(dāng)時(shí)認(rèn)為是萬物之源的四種基本要素：火、水、氣、土，柏拉圖的學(xué)生亞里士多德則進(jìn)一步明確提出構(gòu)成萬物的四元素說。這一學(xué)說曾在兩千年里被很多人視為真理。后來醫(yī)藥化學(xué)家們提出的硫、汞、鹽的三要素理論也風(fēng)靡一時(shí)。波義耳通過一系列試驗(yàn)，對這些傳統(tǒng)的元素觀產(chǎn)生了懷疑。他指出：這些傳統(tǒng)的元素，實(shí)際未必就是真正的元素。固為很多物質(zhì)，比如黃金就不含這些“元素”，也不能從黃金中分解出硫、汞、鹽等任何一種元素。恰恰相反，這些元素中的鹽卻可被分解。那么，什么是元素?

波義耳認(rèn)為：只有那些不能用化學(xué)方法再分解的簡潔物質(zhì)才是元素。例如黃金，雖然可以同其它金屬一起制成合金，或溶解于王水之中而隱藏起來，但是仍可設(shè)法復(fù)原其原形，重新得到黃金。水銀也是如此。

至于自然界元素的數(shù)目，波義耳認(rèn)為：作為萬物之源的元素，將不會是亞里士多德的“四種”也不會是醫(yī)藥化學(xué)家所說的三種，而肯定會有很多種?，F(xiàn)在看來，波義耳的元素概念實(shí)質(zhì)上與單質(zhì)的概念差不多，元素的定義應(yīng)是具有相同核電荷數(shù)的同一類原子的總稱。現(xiàn)在這種科學(xué)相識是波義耳之后，又經(jīng)三百多年的發(fā)展，直到20世紀(jì)初才清晰的。波義耳當(dāng)時(shí)能批判四元素說和三要素說而提出科學(xué)的元素概念已很不簡潔，是相識上一個(gè)了不得的突破，使化學(xué)第一次明確了自己的探討對象。在《懷疑派化學(xué)家》一書中，在明確地闡述上述兩個(gè)觀點(diǎn)的同時(shí)，波義耳還強(qiáng)調(diào)了試驗(yàn)方法和對自然界的視察是科學(xué)思維的基礎(chǔ)，提出了化學(xué)發(fā)展的科學(xué)途徑。波義耳深刻地領(lǐng)悟了培根重視科學(xué)試驗(yàn)的思想，他反復(fù)強(qiáng)調(diào)：“化學(xué)，為了完成其光榮而又莊重的使命，必需拋棄古代傳統(tǒng)的思辨方法，而像物理學(xué)那樣，立足于嚴(yán)密的試驗(yàn)基礎(chǔ)之上?！辈x耳正是這樣身體力行的。波義耳把這些新觀點(diǎn)新思想帶進(jìn)化學(xué)，解決了當(dāng)時(shí)化學(xué)在理論上所面臨的一系列問題，為化學(xué)的健康發(fā)展掃平了道路。假如把伽利略的《對話》作為經(jīng)典物理學(xué)的起先，那么波義耳的《懷疑派化學(xué)家》可以作為近代化學(xué)的起先。試驗(yàn)和視察是一切的基礎(chǔ)

在波義耳眾多的科研成果中，還有幾項(xiàng)不能磨滅的化學(xué)成就。波義耳常說，“要想做好試驗(yàn)，就要敏于視察?！边@幾項(xiàng)成就都是試驗(yàn)中敏銳視察的結(jié)果。

在一次驚慌的試驗(yàn)中，放在試驗(yàn)室內(nèi)的紫羅蘭，被濺上了濃鹽酸，愛花的波義耳連忙把冒煙的紫羅蘭用水沖洗了一下，然后插在花瓶中。過了一會波義耳發(fā)覺深紫色的紫羅蘭變成了紅色的。這一驚奇的現(xiàn)象促使他進(jìn)行了很多花木與酸堿相互作用的試驗(yàn)。由此他發(fā)覺了大部分花草受酸或堿作用都能變更顏色，其中以石蕊地衣中提取的紫色浸液最明顯，它遇酸變成紅色，遇堿變變成藍(lán)色。利用這一特點(diǎn)，波義耳用石蕊浸液把紙浸透，然后烤干，這就制成了試驗(yàn)中常用的酸堿試紙——石蕊試紙。

也是在這一類試驗(yàn)中，波義耳發(fā)覺五信子水浸液和鐵鹽在一起，會生成一種不生沉淀的黑色溶液。這種黑色溶液久不變色，于是他獨(dú)創(chuàng)了一種制取黑墨水的方法，這種墨水幾乎用了一個(gè)世紀(jì)。

在試驗(yàn)中，波義耳發(fā)覺，從硝酸銀中沉淀出來的白色物質(zhì)，“假如暴露在空氣中，就會變成黑色。這一發(fā)覺，為后來人們把硝酸銀、氯化銀、溴化銀用于照像術(shù)上，做了先導(dǎo)性工作。

晚年的波