罗伯特·波义耳:把化学确立为科学的人


罗伯特·波义耳:把化学确立为科学的人


作为一位将化学确立为科学的学科领路人,罗伯特·波义耳也是一位极重感情的人。


在他的女友去世后,他一直把女友生前最爱的紫罗兰花带在身边。


有一次,咱这位伟大的科学家犯了个马大哈的毛病,放在实验室里的紫罗兰被溅上了浓盐酸。


说是迟,那是快,波义耳马上把冒烟的紫罗兰用水冲洗,完后再插入花瓶。


过了一会,敏于观察的波义耳发现紫罗兰变成了红罗兰。


罗伯特·波义耳:把化学确立为科学的人

咦?这是仲么一回事?


好奇又认真的波义耳决定深入研究一下下。他将许多花木与酸碱放在一起实验,少不得弄坏了些花花草草。如果被唐三藏老师发现,必定要教育一番。


不过那些花花草草也没有白白牺牲,它们将自己的草木之躯奉献给了科学——波义耳发现,大部分花草受酸或碱作用后,都能像变色龙一样变色!


奉献者中以石蕊地衣最为抢眼。波义耳在紫色的石蕊地衣中提取浸液,然后在里面放点酸,液体变红,又放点碱,液体变蓝了。


好玩不?搁逗叔也就玩过算了,可人家可是化学大拿,怎么可能随便放过这一重大发现?


波义耳用石蕊浸液把纸浸透后烤干,制成了酸碱试纸——石蕊试纸,成了化学实验室居室必备的工具。


如果说以上成绩不妨归功于喜欢紫罗兰的女友,辣么,更多的发明理应归功于波义耳的质疑和勤奋。


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先来谈一谈令波义耳成功的质疑精神。


波义耳通过一系列实验,对柏拉图的四元素(火、水、气、土)构成论,和医药化学家们提出的硫、汞、盐的三要素理论提出质疑。


他推翻前人对元素的定义,认为只有那些不能用化学方法再分解的简单物质,才叫元素。


例如黄金,虽然可以同其它金属一起制成合金,或溶解于王水之中而隐蔽起来,但仍可设法恢复其原形,重新得到黄金。


黄金不含硫、汞、盐等任何一种基本元素,相反,硫、汞、盐却可以被再分解。

现在看来,波义耳当时能批判柏拉图说和三要素理论,提出科学的元素概念,相当不简单,是了不起的突破!


对前人的结论波义耳要质疑,最新出炉的科学理论,波义耳也绝不会人云亦云。


17世纪,科学家对空气特征产生了浓厚兴趣。法国科学家制造了一个黄铜气缸,中间装有活塞。


活塞很紧,需几个人用力按下,才能压缩缸里的空气。松开,活塞弹回来,但不是全部。


通过这项实验,法国科学家声称空气根本不存在弹性,经过压缩,空气会保持轻微的压缩状态。


波义耳认为法国科学家的实验不能说明任何问题!波义耳对此进行了理论上的定点清除:活塞之所以不能全部弹回来,是因为他们使用的活塞太紧。


有人回击:如果活塞稍松,四周就会漏气,影响实验。


波义耳觉得光打嘴炮没用,于是就许诺制造出一个松紧适中的好活塞,用事实证明他老人家可不是瞎掰滴。


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两周后,波义耳手持"U"形玻璃管站在众会员面前。


"U"形玻璃管是不匀称的,一支又细又长,高出3英尺多,顶端开口;另一支又短又粗,顶端密封。波义耳把水银倒进"U"形管中,水银盖住了"U"形玻璃管的底部,两边稍有上升。


在封闭的短管中,水银堵住一小股空气。波义耳解释道,活塞就是任何压缩空气的装置,水银也可以看作"活塞"。波义耳的做法不会因为摩擦而影响实验结果。


波义耳记录下水银重量,在水银和空气交界处刻了一条线。然后,他向长玻璃管中滴水银,一直把它滴满。


这时,水银在短玻璃管中上升到一半的高度。在水银的挤压下,堵住空气的体积变成不到原来的一半。


在短玻璃管上,波义耳刻下了第二条线,标示出里面水银的新高度和堵住空气的压缩体积。


然后,通过"U"形玻璃管底部的阀门,把水银排出,直到玻璃活塞和水银的重量与实验开始时的重量完全相等。水银柱又回到它实验开始的高度,堵住的空气又回到它当初的位置。


罗伯特·波义耳:把化学确立为科学的人

空气果真有弹性,法国科学家的实验是错误的!


波义耳继续实验,当他向堵住的空气施加双倍压力时,空气的体积就会减半;施加3倍的压力时,体积就会变成原来的1/3。在定量定温下,理想气体的体积与气体的压力成反比。


由此,波义耳创建了一个简单的数学等式来表示这一比例关系,我们称之为"波义耳定律"。


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除了质疑,为什么还要将成功归功于勤奋呢?


因为波义耳并不聪明!没带伞的孩子只能拼命奔跑,勤能补拙,天道酬勤。


1627年,波义耳来了。在同时代,牛顿、伽利略、开普勒、笛卡尔这些如雷贯耳的大咖们纷纷落地,波义耳选择这个时段呱呱坠地,竞争压力灰常大。


童年的小波非常安静,还有点口吃,但他非常喜欢读书,可以说是卷不释手,甚至骑在马背上还在看书,跟今天“机不离手”的人有得一拼。


通过阅读伽利略和海尔蒙特等科学巨匠的著作,波义耳找到了学习的榜样。他在自己的实验室中整天灰头土脸地做实验,一直努力工作到逝世。


除了化学,波义耳在科学研究上的兴趣非常广泛,大量的阅读开阔了波义耳的眼界。

德国工业化学家格劳伯让他意识到化学不应只限于医药制造,而应对整个工业和科学都起到至关重要的作用。


为此,波义耳重新定义了化学这一概念,他在《怀疑派化学家》一书中阐述了他的观点:

"化学到目前为止,还是认为只在制造医药和工业品方面具有价值。但是,我们所学的化学,绝不是医学或药学的婢女,也不应甘当工艺和冶金的奴仆,化学本身作为自然科学中的一个独立部分,是探索宇宙奥秘的一个方面。化学,必须是为真理而追求真理的化学。"


马克思和恩格斯同意波义耳的观点,誉称"波义耳把化学确立为科学"。


如果说伽利略的《对话》是经典物理学的开始,那么波义耳的《怀疑派化学家》则为近代化学的发端。


晚年的波义耳和姐姐一起住在伦敦,工作癫狂。脾气古怪的他,拒绝一切政治活动。1680年,体弱多病又讨厌宣誓仪式的波义耳,甚至拒任皇家学会会长。


他专心低头专研,从不抬头看人,成了科学圈里的怪人。1691年,波义耳去世,在他的墓志铭上刻着:“化学的父亲和科克伯爵的叔父。”


毋庸置疑,这是一位值得尊敬的前辈。


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