物理史话之物质是由微粒构成的玻意耳

有这样一个人,他一生致力于科学研究,在物理、化学方面都做出了突出的贡献。他曾提出气体的体积和压力之间的关系,发展了基本微粒的概念,长期担任英国皇家学会的会长,并在卸任后依然关心着学会的活动。甚至化学史家都把他的一本书出版的年代作为近代化学的开始年代,就是这样一个人,应该是个彻头彻尾的唯物论者了吧,可是他却是一个有神论者,虔诚地信仰上帝。他就是英国物理学家玻意耳。

物理史话之物质是由微粒构成的玻意耳

罗伯特·玻意耳

罗伯特·玻意耳于1627年出生在爱尔兰的利兹莫城。他幼年就聪慧过人,有超人的记忆力和非凡的语言才能。1635年在伦敦西郊的伊顿公学学习,1639年至1644年在瑞士、法国、意大利学习,1644年继承了父亲的一笔财产,定居在多尔塞特,博览了自然科学、哲学、神学等方面书籍。当时他还经常参加由他姐姐邀请的一些著名科学家的聚会,去听他们就一些科学问题的讨论,但他主张"实验决定一切"。1654年玻意耳在牛津大学创立了一个实验室,开始从事系统的物理和化学的研究工作。他是伦敦皇家学会创始人之一,1663年被选为英国皇家学会会员,1680年被选为皇家学会会长。在英国,玻意耳是最先开展气体力学研究的学者之一,因研究气体性质而闻名。

物理史话之物质是由微粒构成的玻意耳

伊顿公学

在物理学方面,玻意耳从事分子物理、光和电现象、流体力学、声学、热学、力学多方面的研究,成果累累。玻意耳最突出的贡献是1661年发现了玻意耳定律。1659年,他在助手胡克的协助下,改进了盖利克发明的真空泵,利用它进行了一系列气体性质的开拓性实验。例如,他曾将真空泵放在屋顶,水管放在地面的大水罐内,实验发现当水银气压计指示在29英寸处时,水不可能被提升到33英尺以上。1660年他将实验结果汇编成册,出版了他的第一部著作《涉及空气弹性及其效果的新物理--力学实验》。他用实验论证了空气是有重量和弹性(当时玻意耳称之为弹力)的;论证了空气对于燃烧、呼吸和传声是必不可少的;论证了压强对水的沸点的影响,提出了当使周围的空气稀薄时热水就能沸腾起来的观点;论证了细管中液体的上升(即毛细现象)是和大气压力无关的,这与当时的观点截然相反;论证了真空中虹吸失效;研究了空气的比重、折射率等。这本书引起了耶稣教徒的诘难,认为其中有诈。玻意耳在助手汤利的协助下做了实验,通过实验不但证实了"空气的弹性有能力做出远远超过我们需要归之于它的事实",而且发现了气体的体积与压强的反比关系,在历史上建立起力学运动以外的第一个定量的自然定律,即著名的玻意耳定律,现被称为玻意耳--马略特定律。1662年他发表了论文--《关于空气的弹性和重量学说的答辩》,文中不但阐述了玻意耳定律,而且还描述了另一个实验:一定体积的封闭空气被加热时其压强增大。

物理史话之物质是由微粒构成的玻意耳

玻意耳定律

玻意耳在物理学的其他方面也有许多贡献。他最先对固体的弹性进行了研究,在对钟摆长度变化所开展的固体膨胀研究中,他发现了水在结冰时会膨胀。他主张热是分子的运动。他拥护原子论假说,认为一切物体都是由较小的、完全相同的粒子组成的。他于1663年首先提出色光是白光的变种,表述了白光的复杂性的思想,指出物体的颜色并不是物体本身的内在属性,而是由光线在被照射面上发生的变异引起的。1663年他还第一次记载了在肥皂泡和玻璃球中产生的彩色薄膜条纹。他观察到静电感应现象,指出化学发光现象是冷光等。他在实验过程中研制成气压计,并于1662~1663年引入"barometer"(气压计)这个名称。玻意耳特别重视和强调实验的重要意义。他自己从事实验的面非常广,在热学、声学、电学、光学、流体静力学、化学、医学、生物学、生理学多方面从事过许多实验,对以后实验物理学的发展有积极影响。

物理史话之物质是由微粒构成的玻意耳

气压计

玻意耳虽终身致力于科学研究,却是个有神论者,晚年曾设置玻意耳讲座,专门反对无神论。由于玻意耳在科学上的卓越成就,被人们称为"英国科学界的明星"。1691年12月30日这颗明星殒落,终年64 岁。


分享到:


相關文章: