羅伯特·波義耳:把化學確立為科學的人


羅伯特·波義耳:把化學確立為科學的人


作為一位將化學確立為科學的學科領路人,羅伯特·波義耳也是一位極重感情的人。


在他的女友去世後,他一直把女友生前最愛的紫羅蘭花帶在身邊。


有一次,咱這位偉大的科學家犯了個馬大哈的毛病,放在實驗室裡的紫羅蘭被濺上了濃鹽酸。


說是遲,那是快,波義耳馬上把冒煙的紫羅蘭用水沖洗,完後再插入花瓶。


過了一會,敏於觀察的波義耳發現紫羅蘭變成了紅羅蘭。


羅伯特·波義耳:把化學確立為科學的人

咦?這是仲麼一回事?


好奇又認真的波義耳決定深入研究一下下。他將許多花木與酸鹼放在一起實驗,少不得弄壞了些花花草草。如果被唐三藏老師發現,必定要教育一番。


不過那些花花草草也沒有白白犧牲,它們將自己的草木之軀奉獻給了科學——波義耳發現,大部分花草受酸或鹼作用後,都能像變色龍一樣變色!


奉獻者中以石蕊地衣最為搶眼。波義耳在紫色的石蕊地衣中提取浸液,然後在裡面放點酸,液體變紅,又放點鹼,液體變藍了。


好玩不?擱逗叔也就玩過算了,可人家可是化學大拿,怎麼可能隨便放過這一重大發現?


波義耳用石蕊浸液把紙浸透後烤乾,製成了酸鹼試紙——石蕊試紙,成了化學實驗室居室必備的工具。


如果說以上成績不妨歸功於喜歡紫羅蘭的女友,辣麼,更多的發明理應歸功於波義耳的質疑和勤奮。


羅伯特·波義耳:把化學確立為科學的人

先來談一談令波義耳成功的質疑精神。


波義耳通過一系列實驗,對柏拉圖的四元素(火、水、氣、土)構成論,和醫藥化學家們提出的硫、汞、鹽的三要素理論提出質疑。


他推翻前人對元素的定義,認為只有那些不能用化學方法再分解的簡單物質,才叫元素。


例如黃金,雖然可以同其它金屬一起製成合金,或溶解於王水之中而隱蔽起來,但仍可設法恢復其原形,重新得到黃金。


黃金不含硫、汞、鹽等任何一種基本元素,相反,硫、汞、鹽卻可以被再分解。

現在看來,波義耳當時能批判柏拉圖說和三要素理論,提出科學的元素概念,相當不簡單,是了不起的突破!


對前人的結論波義耳要質疑,最新出爐的科學理論,波義耳也絕不會人云亦云。


17世紀,科學家對空氣特徵產生了濃厚興趣。法國科學家制造了一個黃銅氣缸,中間裝有活塞。


活塞很緊,需幾個人用力按下,才能壓縮缸裡的空氣。鬆開,活塞彈回來,但不是全部。


通過這項實驗,法國科學家聲稱空氣根本不存在彈性,經過壓縮,空氣會保持輕微的壓縮狀態。


波義耳認為法國科學家的實驗不能說明任何問題!波義耳對此進行了理論上的定點清除:活塞之所以不能全部彈回來,是因為他們使用的活塞太緊。


有人回擊:如果活塞稍松,四周就會漏氣,影響實驗。


波義耳覺得光打嘴炮沒用,於是就許諾製造出一個鬆緊適中的好活塞,用事實證明他老人家可不是瞎掰滴。


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兩週後,波義耳手持"U"形玻璃管站在眾會員面前。


"U"形玻璃管是不勻稱的,一支又細又長,高出3英尺多,頂端開口;另一支又短又粗,頂端密封。波義耳把水銀倒進"U"形管中,水銀蓋住了"U"形玻璃管的底部,兩邊稍有上升。


在封閉的短管中,水銀堵住一小股空氣。波義耳解釋道,活塞就是任何壓縮空氣的裝置,水銀也可以看作"活塞"。波義耳的做法不會因為摩擦而影響實驗結果。


波義耳記錄下水銀重量,在水銀和空氣交界處刻了一條線。然後,他向長玻璃管中滴水銀,一直把它滴滿。


這時,水銀在短玻璃管中上升到一半的高度。在水銀的擠壓下,堵住空氣的體積變成不到原來的一半。


在短玻璃管上,波義耳刻下了第二條線,標示出裡面水銀的新高度和堵住空氣的壓縮體積。


然後,通過"U"形玻璃管底部的閥門,把水銀排出,直到玻璃活塞和水銀的重量與實驗開始時的重量完全相等。水銀柱又回到它實驗開始的高度,堵住的空氣又回到它當初的位置。


羅伯特·波義耳:把化學確立為科學的人

空氣果真有彈性,法國科學家的實驗是錯誤的!


波義耳繼續實驗,當他向堵住的空氣施加雙倍壓力時,空氣的體積就會減半;施加3倍的壓力時,體積就會變成原來的1/3。在定量定溫下,理想氣體的體積與氣體的壓力成反比。


由此,波義耳創建了一個簡單的數學等式來表示這一比例關係,我們稱之為"波義耳定律"。


羅伯特·波義耳:把化學確立為科學的人

除了質疑,為什麼還要將成功歸功於勤奮呢?


因為波義耳並不聰明!沒帶傘的孩子只能拼命奔跑,勤能補拙,天道酬勤。


1627年,波義耳來了。在同時代,牛頓、伽利略、開普勒、笛卡爾這些如雷貫耳的大咖們紛紛落地,波義耳選擇這個時段呱呱墜地,競爭壓力灰常大。


童年的小波非常安靜,還有點口吃,但他非常喜歡讀書,可以說是卷不釋手,甚至騎在馬背上還在看書,跟今天“機不離手”的人有得一拼。


通過閱讀伽利略和海爾蒙特等科學巨匠的著作,波義耳找到了學習的榜樣。他在自己的實驗室中整天灰頭土臉地做實驗,一直努力工作到逝世。


除了化學,波義耳在科學研究上的興趣非常廣泛,大量的閱讀開闊了波義耳的眼界。

德國工業化學家格勞伯讓他意識到化學不應只限於醫藥製造,而應對整個工業和科學都起到至關重要的作用。


為此,波義耳重新定義了化學這一概念,他在《懷疑派化學家》一書中闡述了他的觀點:

"化學到目前為止,還是認為只在製造醫藥和工業品方面具有價值。但是,我們所學的化學,絕不是醫學或藥學的婢女,也不應甘當工藝和冶金的奴僕,化學本身作為自然科學中的一個獨立部分,是探索宇宙奧秘的一個方面。化學,必須是為真理而追求真理的化學。"


馬克思和恩格斯同意波義耳的觀點,譽稱"波義耳把化學確立為科學"。


如果說伽利略的《對話》是經典物理學的開始,那麼波義耳的《懷疑派化學家》則為近代化學的發端。


晚年的波義耳和姐姐一起住在倫敦,工作癲狂。脾氣古怪的他,拒絕一切政治活動。1680年,體弱多病又討厭宣誓儀式的波義耳,甚至拒任皇家學會會長。


他專心低頭專研,從不抬頭看人,成了科學圈裡的怪人。1691年,波義耳去世,在他的墓誌銘上刻著:“化學的父親和科克伯爵的叔父。”


毋庸置疑,這是一位值得尊敬的前輩。


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