波义尔

《化学趣史》

08化本一班 0813010145

卢玉萍

一、波义耳在化学科学方面的重大贡献是多方面的，下面介绍几条极其重要的。

（一）、正确地指出了研究化学的目的

１７世纪以前的化学知识，一部分是炼金术的内容，目的在于变贱金属为黄金或白银；一部分是医药学的内容，目的在于发展医药，治病救人；一部分是化工生产的内容，目的在于增加产品的种类和提高产品的质量。化学研究没有独立性，主要由于没有明确的、正确的研究目的，而是其它部分的附属物。

关于研究化学的目的问题，波义耳提出了与以前的炼金术家、医药学家和化工生产者有本质不同的见解。他认为研究化学的目的不是醉心于炼金术和医药，而是在于认识物质的本性。为此就需要进行专门的实验，收集所观察到的事实，使化学从炼金术和医药学中解放出来，发展成为一门专为探索自然界本质的科学。他说：“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。但是我们所说的化学，绝不是医学或药学的婢女，也不是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。”波义耳的自然观促使人们逐渐认识到，化学是具有自然特性的一门需要积极发展的科学。由于研究化学有了明确的研究目的、范畴和方向，使化学研究彻底地从炼金术、医药学、化工生产中解放出来，大大地推动了化学科学的发展。所以恩格斯高度评价说：“波义耳把化学确立为科学。”直到现在，波义耳所确定的化学研究的目的，对化学的研究和发展仍然具有指导意义。

（二）、第一个科学的元素定义

１７世纪以前在物质构成的认识问题上，希腊哲学家亚里士多德提出的“土、水、气、火四元素学说”和医药学家提出的“汞、硫、盐三元素学说”一直在起作用，影响着化学的发展，甚至笛卡儿也相信不疑。但是年轻的波义耳对这个问题十分疑惑，难道亚里士多德和医药学家的见解真正是正确的吗？一切物体都仅仅是由这几种元素构成的吗？如果是这样的话，炼金术为什么不能找到点金石？这个问题应该通过实验来解决。

波义耳用实验证明，黄金不怕火烧，不会被火分解，更不会在火的作用下生成盐、硫或汞；但它可以跟其它金属融在一起变成合金，还可以熔解在王水里，而且所得到的产物经过适当处理黄金又可以恢复原性重现出来。他实验得出把砂子和灰碱两种东西混合在一起，经过加热可以熔化成透明的玻璃；生成的玻璃再也不会分解成土、水等东西。把灰碱和油脂烧煮会变成肥皂，但将肥皂加热所得到的产物却是跟碱和油脂完全不同的渣块。榨压葡萄得到的果汁，经过发酵可以变成酒精，果汁和酒精也都不会变成盐或硫。

波义耳还指出，不少的化学变化都可以说明，同一物质经过不同处理可以转变成其它各种东西。这说明物质的组成和性质是复杂的，即不是亚里士多德所说的四元素，也不是医药学家所说的三元素。他还研究了在冶金和金属加工业中，金属锻烧以后所得的灰渣比金属还重的现象，决不是金属分解以后留下的元素，而得到的是比金属本身更复杂的物质。波义耳通过许多事实的论证后，给元素下了一个比较科学的定义：“我指的元素应当是某些不同任何其他物质所构成的原始的和简单的物质或完全纯净的物质”，“是具有一定确定的、实在的、可觉察到的实物，他们应是同一般化学方法不能再分解为更简单的某些实物。”这是世界上第一个科学的元素定义。由于波义耳给化学元素提出了科学的定义，为人类研究物质的组成指明了方向。虽然波义耳提出了科学的元素概念，由于时代的局限性，他并没有明确指出那些物质是真正的元素，而且仍然把火、水、气等当作元素。

（三）、发展了古代的微粒说

古希腊唯物主义哲学家德谟克利特认为物质是由微粒构成的。到１７世纪这个观点重新复活起来，并获得了发展，牛顿、胡克、波义耳都是坚持微粒说的代表人物。可是微粒只是一种推想的东西实际上谁也没有看过。化学家为了解释化学反应过程，也求助于微粒的运动和变化。虽然波义耳深信微粒说，但把它应用于化学却出现了问题。化学物质的性质是多种多样的，反应过程是复杂的，只是用微粒及其运动是难以解释的。他说：“我建议的关于特殊本源的微粒说，其重大困难就在于自然物体实际见到这种繁多的特性会起源于这样少的两种因素，而且简单到只是物质和位移运动，这是不能令人置信的。”他根据盐能溶于水而不能溶于油或汞，但黄金能溶于汞而不能溶于水和油，硫能溶于油而不能溶于水或汞等现象，认为应该在微粒说上面添加一些别的东西以补充其内容。他设想物质的基本微粒有各种不同形态和大小，并以不同的方式运动，或者相互固定在各种不同的次序和排列上，并在它们的细孔里保持着某些流出物或发散物。如同各个字母一样，可以有各种不同的方式组合起来，每个组合体代表一个化学物质。这就是他给微粒说添加的所谓“物体中的变异原理”。波义耳的变异原理，丰富了古希腊以来关于微粒说的内容，发展了哲学家的微粒说。

（四）、波义耳创建的理论——波义耳定律

在1662年根据实验结果提出：“在密闭容器中的定量气体，在恒温下，气体的压强和体积成反比关系。”称之为波义耳定律。这是人类历史上第一个被发现的“定律”。波义耳创建的理论——波义耳定律，是第一个描述气体运动的数量公式，为气体的量化研究和化学分析奠定了基础。该定律是学习化学的基础，学生在学习化学之初都要学习它。

波义耳的科学研究方法，也是他极其重要的贡献，是影响科学研究和发展很重要的东西。

（一）、把科学实验作为研究化学的基本方法

“实验科学始祖”──弗·培根认为：“一般说来，要窥探大自然的奥秘，除了实验之外，别无其它门径可入。”作为培根哲学思想信奉者的波义耳也强调物理学、化学知识的真正基础是实验。他指出，不能停留在对自然界作偶然的观察而要主动地向自然进攻。要作系统的而且往往是人为的调整自然界，调整物理世界，以使在非常不同的条件下观察它，也就是，通过有目的的实验去观察自然现象。实验和观察的方法是形成科学思想的基础，化学必须依靠实验来确定自己的基本定律。

波义耳把比较严密的实验方法引入化学研究，为使化学成为一门实验科学打下基础。波义耳一个有眼光的自然科学家，应该“比亚里士多德学派更经常地留心考究经验；不要满足于自然界自然地产生的现象，当人们需要找出经验时，他们渴望通过有目的地装备起来的试验去扩大他们的经验。”可见波义耳不仅要求科学工作者要注意实验，而且要主动地实验，从实验中总结经验。波义耳明确指出：“化学，为了完成其光荣而庄严的使命，就不能认为目前为止的研究方法是正确的。是必须抛弃古代传统的思辨方法”，只有这样，化学才能象“已经觉醒了的天文学、物理学那样，立足于严密的实验基础之上。”他勉励科学工作者说：“人之所以能效力于世界者，莫过于勤在实验上做功夫。”这也是波义耳取得成功的重要科学方法，也是学习科学的重要科学方法。

（二）、重视对实验的理论分析

波义耳认为实验材料毫无疑问是非常重要的，因为没有材料的理论是没有根据的，也就是虚伪的理论。但是他也不相信科学原理、定律或规律是从实验材料中现成地得出来的。他认为实验材料是理论家用来进行思维加工的，用这些材料作研究的依据从中提出科学的见解，去对历史上发生的事件或现象作出因果性的解释。可见，波义耳重视实验，并没有忽视理论思维。

作为弗·培根信奉者的波义耳，虽然同培根一样强调实验方法的重要性，但他跟培根却有些不同。培根认为科学原理将会是通过对自然现象的研究以

一种机械论的方式自然而然地涌现出来。波义耳则不同意这样的观点。他不仅重视以实验为基础的归纳法，而且也注意用笛卡儿的演绎法。对实验进行理论分析，使实验和理论、归纳法和演绎法的关系能够有正确的理解。所以波义耳在科学方法论的研究和应用，对培根的实验方法有所发展。

波义耳也和培根一样，重视汇集浩瀚的自然科学史料，搜集繁多的化学实验材料。他亲笔记载了许多有关物质的流动性、坚硬度、多孔性、颜色、凝聚、火焰、空气、液体、呼吸、人体血液、金属等实验材料。但搜集这些材料的目的，不是想机械地从中归纳出科学原理和定律，而是把它们作为理论家分析研究的原材料。所以，波义耳是把实验和理论结合起来研究的 ，这就发展了培根提出来的实验方法论。

（三）、重视假设的研究方法

波义耳认为实验材料只能是科学家分析研究事物的依据，以便从中提出各种假设用以解释自然现象或历史事件。材料无疑是十分重要的，因为没有材料的假设是毫无根据的空想。波义耳说：“恐怕很少有人比得上我对实验怀着深挚的爱和重视了，然而对我来说，如果有人提出某个有创造力的概念??那么，我就会比他向我透露某个精巧的实验更加感激他。”可见波义耳既重视实验又重视假设的作用。他认为科学家孜孜不倦地进行科学实验，但却不要过早提出科学原理或公理，可以在提出原理或公理之前先提出猜测性的假设。看看所提出的假设是不是具有解释问题的能力，即使这样慎之又慎也还会有错误，但可以从错误中获得教益。之所以需要这样谨慎地对等科学，因为人们对待问题常常会被表面现象所迷惑，看不见事物的内在本质。假设有时可能不正确，只有对现象作出比较深刻的分析，才能确定假设是否具有真正的价值。他曾作过很好的比喻：“某些假设就象出售药品的药店一样，第一眼看到的可能是毒蛇和鳄鱼，还有其他可怕的和有害的物品，但实际上却是有益于人们身心健康的有效药物的储藏室。”即使先错误地作出药物都是有毒的假设，但经过谨慎地分析之后，就可以作出对人们健康有益的正确的假设了，所以人们研究事物，为了不被表面的现象所迷惑，

先作个假设，再检验它解决问题的能力，以确定假设是不是能够成立。这种过程是研究科学很需要的。

二、著作

《怀疑派化学家》1661年出版，

《化学家的故事》，《矿泉的博物学考察》,《关于空气弹性及其物理力学的新实验》 《关于火焰与空气关系的新实验》，

《形式与性质的起源》(1666年,一书总结了原子论哲学的要点)

三、波义耳的科学态度和精神

波义耳常说，“要想做好实验，就要敏于观察。”这几项成就都是实验中敏锐观察的结果。

（一）、石蕊试纸的发明

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。

（二）、波义耳的燃烧研究 1．实验研究

将铜片放在玻璃瓶里，称重后，将其放在炉子上加热、煅烧。这时，原来有紫红色光泽的铜片，渐渐地蒙上一层暗灰色的东西，最后变成了黑色的渣滓。烧完后，再一称重，铜片变重了。波义耳又拿了铅、锡、铁和银进行同样的实验，得到如下数据(实验事实)：

●480g铜煅烧后，增加了30～49g； ●480g铅煅烧后，增加了7g； ●480g锡煅烧后，增加了60g； ●240g铁煅烧后，增加了66g； ●212g银煅烧后，增加了2g。

波义耳根据上述实验事实，(归纳)得出结论：金属煅烧后重量会增加。 2．原因分析

“也许是因为瓶子没有盖紧，让炉子里的脏东西落了进去，才变重的吧！ 于是，他找了一个有着长长的、弯头颈的玻璃瓶——曲颈瓶，把金属放进去封闭起来进行煅烧。煅烧后，他小心地从炉膛里拿出滚烫的瓶子，打开瓶口(这时，他听见一阵尖锐的咝咝声)，再称金属的重量，结果仍是一样。 3．解释

1674年，波义耳在《关于火和火焰的新实验》论文中，提出了自己的见解。金属在加热后，重量之所以增加，是由于有一种特殊的、极其微小的、肉眼看不见的“火素”穿过了玻璃瓶的瓶壁，跑到金属里去，跟金属化合成了灰烬：金属＋火素 = 灰烬。“火素”是有重量的。因此，加热后，金属的重量增加了。

从以上的事例中我们可以看出，波义尔具有善于观察，勤于思考，勇于探索，追求真知，永不疲倦是进行科学探究应有的品质。正如他所说：“人之所以能效力于世界，莫过于勤在实验上下功夫。”

四、启示：化学实验不仅是学生获取化学知识、认识化学规律、形成化学

概念、提高各种能力的重要途径，而且在此过程中对学生的创新精神和创新能力的培养，是其他教学手段所不能代替的。因此，要立足化学实验这个基础，培养学生的善于观察，勤于思考，勇于探索，追求真知，进行科学探究应有的品质及创新能力。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/m20r.html