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导读
1661年,有一本对化学发展产生重大影响的 ng28 著作出版问世,这本书就是《怀疑派化学家》(The Skeptical Chemist),它的作者是英国科学家罗伯特·波义耳(Robert Boyle)。革命导师马克思、恩格斯也同意这一观点,他多多28誉称“波义耳把化学确立为科学”。
波义耳生活在英国资产阶级革命时期,也是近代科学开始出现的时代,这是一个巨人辈出的时代。波义耳在1627年1月25日生于爱尔兰的利兹莫城。就在他诞生的前一年,提出“知识就是力量”著名论断的近代科学思想家弗朗西斯·培根刚去世。伟大的物理学家牛顿比波义耳小16岁。近代科学伟人,意大利的伽利略、德国的开普勒、法国的笛卡尔都生活在这一时期。
从地狱回来,走进化学天堂
波义耳在家里是14个兄弟姐妹中最小的一个。他从小体弱多病,有一次患病时,由于医生开错了药而差点丧生,幸亏他的胃无法将药物吸收,便将药吐了出来,才未致命。经过这次遭遇,他怕医生甚于怕病,有了病也不愿找医生。并且开始自修医学,到处寻找药方、偏方为自己治病。哈特利伯的鼓励使他下决心研究医学。当时的医生都是自己配制药物,所以研究医学也必须研制药物和做实验,这就便波义耳对化学实验发生了浓厚的兴趣。
采菊东篱下,悠然见南山
一批对科学感兴趣的人,其中包括教授、医生、神学家等,从1644年起定期地在某一处聚会,他们自称它为无形学院,在1660年的一次集会上,宣布正式成立一个促进物理—数学实验知识的学院。不久,经国王查理二世批准,该学院变成以促进自然科学知识为宗旨的英国皇家学会。
波义耳1646年在伦敦就参加了无形学院的活动。后来由于厌倦首都上层社会生活中的空虚,更重要的是想集中精力做一些科学实验,于是迁往他父亲一所偏远的庄园,在那里读书、进行科学实验。1654年之后他又建立了自己设备齐全的实验室,在波义耳的周围形成了一个科学实验小组,波义耳的实验室也一度成为无形学院的集会活动场所。
对于社交活动,他看得很淡漠,甚至有点厌恶,但是他却把自己的科学活动与皇家学会密切地联系起来,因而在皇家学会赢得很高的声誉,是科学界公认的领袖。1671年他因劳累而中风,经过很长时间的治疗才痊愈。因此1680年波义耳被选为皇家学会会长时,他因为体弱多病又讨厌宣誓仪式而拒绝就任。
成为奠定化学学科的一代宗师
波义耳在科学研究上的兴趣是多方面的。他曾研究过气体物理学、气象学、热学、光学、电磁学、无机化学、分析化学、化学、工艺、物质结构理论以及哲学、神学。其中成就突出的主要是化学。
在化学实验中,波义耳读了不少前人的有关著作,也了解到当时的一些科研成果。这不仅开阔了他的眼界,丰富了他的思想,同时也为他整个实验的安排提供了指导。当时德国有位工业化学家格劳伯,大半生从事化学实验,对金属冶炼、酸碱盐的制取有较多的研究,对于振兴德国的工业做出了重大贡献,格劳伯的事迹以及他的关于化学实验的著作《新的哲学熔炉》给了波义耳一个重要的启示,使他认识到化学在工业生产中所具有的广泛意义,化学不应只限于制造医药,而是对于整个工业和科学都有着重要作用的科学。为此,他认为有必要重新来认识化学,首先要讨论的是什么是化学。
波义耳根据自己的实践和对众多资料的研究,主张化学研究的目的在于认识物体的本性,因而需要进行专门的实验收集观察到的事实。这样就必须使化学摆脱从属于炼金术或医药学的地位,发展成为一门专为探索自然界本质的独立科学。这就是波义耳在《怀疑派化学家》中所阐述的第一个观点。
为了引起人们的重视,他在书中进一步强调指出:“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”。
为了确定科学的化学,波义耳考虑到首先要解决化学中一个最基本的概念:元素。最早提出元素这一概念的是古希腊一位著名的唯心主义哲学家柏拉图,他用元素来表示当时认为是万物之源的四种基本要素:火、水、气、土。这一学说曾在两千年里被许多人视为真理。后来医药化学家们提出的硫、汞、盐的三要素理论也风靡一时。波义耳通过一系列实验,对这些传统的元素观产生了怀疑。
他指出:这些传统的元素,实际未必就是真正的元素。固为许多物质,比如黄金就不含这些“元素”,也不能从黄金中分解出硫、汞、盐等任何一种元素。恰恰相反,这些元素中的盐却可被分解。那么,什么是元素? 波义耳认为:只有那些不能用化学方法再分解的简单物质才是元素。
在《怀疑派化学家》一书中,在明确地阐述上述两个观点的同时,波义耳还强调了实验方法和对自然界的观察是科学思维的基础,提出了化学发展的科学途径。波义耳深刻地领会了培根重视科学实验的思想,他反复强调:“化学,为了完成其光荣而又庄严的使命,必须抛弃古代传统的思辨方法,而象物理学那样,立足于严密的实验基础之上。”
如果把伽利略的《对话》作为经典物理学的开始,那么波义耳的《怀疑派化学家》可以作为近代化学的开始。
波义耳女友去世后,他一直把女友最爱的紫罗兰花带在身边。在一次紧张的实验中,放在实验室内的紫罗兰,被溅上了浓盐酸,爱花的波义耳急忙把冒烟的紫罗兰用水冲洗了一下,然后插在花瓶中。过了一会波义耳发现深紫色的紫罗兰变成了红色的。
这一奇怪的现象促使他进行了许多花木与酸碱相互作用的实验。由此他发现了大部分花草受酸或碱作用都能改变颜色,其中以石蕊地衣中提取的紫色浸液最明显,它遇酸变成红色,遇碱变成蓝色。利用这一特点,波义耳用石蕊浸液把纸浸透,然后烤干,这就制成了实验中常用的酸碱试纸——石蕊试纸。
也是在这一类实验中,波义耳发现五倍子水浸液和铁盐在一起,会生成一种不生沉淀的黑色溶液。这种黑色溶液久不变色,于是他发明了一种制取黑墨水的方法,这种墨水几乎用了一个世纪。
在实验中,波义耳发现,从硝酸银中沉淀出来的白色物质,“如果暴露在空气中,就会变成黑色。这一发现,为后来人们把硝酸银、氯化银、溴化银用于照相术上,做了先导性工作。
波义耳逝世于1691年。他一生著作很多,主要有《关于空气弹性的物理机械实验》、《怀疑的化学家》、《关于颜色的实验和考虑》等。他批判了当时点金术士的唯心主义“元素”观,将元素定义为未能分解的物质,使化学研究开始建立在科学的基础上,恩格斯曾指出:“波义耳把化学确立为科学。”
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