科學(xué)明星玻意耳

劉坤

玻意耳（Robert Boyle，1627～1691年）英國物理學(xué)家、化學(xué)家。1627年1月25日出生于愛爾蘭的利斯莫爾。他幼年就聰慧過人，有超人的記憶力和非凡的語言才能。1635年在倫敦西郊的伊頓公學(xué)學(xué)習(xí)，1639年至1644年在瑞士、法國、意大利學(xué)習(xí)，1644年繼承了父親的一筆財產(chǎn)，定居在多爾塞特，博覽了自然科學(xué)、哲學(xué)、神學(xué)等方面書籍。當(dāng)時他還經(jīng)常參加由他姐姐邀請的一些著名科學(xué)家的聚會，去聽他們就一些科學(xué)問題的討論，但他主張“實驗決定一切”。1654年玻意耳在牛津大學(xué)創(chuàng)立了一個實驗室，開始從事系統(tǒng)的物理和化學(xué)的研究工作。他是倫敦皇家學(xué)會創(chuàng)始人之一，1663年被選為英國皇家學(xué)會會員，1680年被選為皇家學(xué)會會長。在英國，玻意耳是最先開展氣體力學(xué)研究的學(xué)者之一，因研究氣體性質(zhì)而聞名。

在物理學(xué)方面，玻意耳從事分子物理、光和電現(xiàn)象、流體力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)多方面的研究，成果累累。

玻意耳最突出的貢獻(xiàn)是1661年發(fā)現(xiàn)了玻意耳定律。1659年，他在助手胡克的協(xié)助下，改進(jìn)了蓋利克發(fā)明的真空泵，利用它進(jìn)行了一系列氣體性質(zhì)的開拓性實驗。例如，他曾將真空泵放在屋頂，水管放在地面的大水罐內(nèi)，實驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)水銀氣壓計指示在29英寸處時，水不可能被提升到33英尺以上。1660年他將實驗結(jié)果匯編成冊，出版了他的第一部著作《涉及空氣彈性及其效果的新物理——力學(xué)實驗》。他用實驗論證了空氣是有重量和彈性（當(dāng)時玻意耳稱之為彈力）的;論證了空氣對于燃燒、呼吸和傳聲是必不可少的;論證了壓強對水的沸點的影響，提出了當(dāng)使周圍的空氣稀薄時熱水就能沸騰起來的觀點;論證了細(xì)管中液體的上升（即毛細(xì)現(xiàn)象）是和大氣壓力無關(guān)的，這與當(dāng)時的觀點截然相反;論證了真空中虹吸失效;研究了空氣的比重、折射率等。這本書引起了耶穌教徒的詰難，認(rèn)為其中有詐。玻意耳在助手R·湯利的協(xié)助下做了實驗，通過實驗不但證實了“空氣的彈性有能力做出遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們需要歸之于它的事實”，而且發(fā)現(xiàn)了氣體的體積與壓強的反比關(guān)系，在歷史上建立起力學(xué)運動以外的第一個定量的自然定律，即著名的玻意耳定律，現(xiàn)被稱為玻意耳—馬略特定律。1662年他發(fā)表了論文──《關(guān)于空氣的彈性和重量學(xué)說的答辯》，文中不但闡述了玻意耳定律，而且還描述了另一個實驗：一定體積的封閉空氣被加熱時其壓強增大。可惜他沒有重視并定量地檢測這一現(xiàn)象，而失去了進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)規(guī)律的機會。

玻意耳在物理學(xué)的其他方面也有許多貢獻(xiàn)。他最先對固體的彈性進(jìn)行了研究，在對鐘擺長度變化所開展的固體膨脹研究中，他發(fā)現(xiàn)了水在結(jié)冰時會膨脹。他主張熱是分子的運動。他擁護(hù)原子論假說，認(rèn)為一切物體都是由較小的、完全相同的粒子組成的。他于1663年首先提出色光是白光的變種，表述了白光的復(fù)雜性的思想，指出物體的顏色并不是物體本身的內(nèi)在屬性，而是由光線在被照射面上發(fā)生的變異引起的。1663年他還第一次記載了在肥皂泡和玻璃球中產(chǎn)生的彩色薄膜條紋。他觀察到靜電感應(yīng)現(xiàn)象，指出化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象是冷光等。他在實驗過程中研制成氣壓計，并于1662～1663年引入“barometer”（氣壓計）這個名稱。玻意耳特別重視和強調(diào)實驗的重要意義。他自己從事實驗的面非常廣，在熱學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、流體靜力學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、生理學(xué)多方面從事過許多實驗，對以后實驗物理學(xué)的發(fā)展有積極影響。

玻意耳還是個杰出的化學(xué)家。1661年出版了著作《懷疑的化學(xué)家》。他反對當(dāng)時“點金術(shù)”派的“元素”觀，提出了接近于近代的化學(xué)元素的概念，區(qū)分了化合物和混合物。他把實驗方法引入化學(xué)研究之中，主張化學(xué)要建立在大量的實驗觀察基礎(chǔ)之上，對物質(zhì)的化學(xué)變化要進(jìn)行定量研究，從而開創(chuàng)了分析化學(xué)的研究。他最早引入了“分析化學(xué)”這個名稱。恩格斯對他給予了高度評價，指出“玻意耳把化學(xué)確定為科學(xué)”。

在生理學(xué)方面，玻意耳研究了空氣對生物的作用，發(fā)現(xiàn)了肺內(nèi)血液顏色和攝取空氣有關(guān)，1663年他還找出了毛細(xì)血管等。

他的著作還有：《各種形式和性質(zhì)的起源》《關(guān)于顏色的實驗和考慮》《流體靜力學(xué)奇談》《論礦泉水》《關(guān)于自然哲學(xué)價值的某些考慮》等。

玻意耳雖終身致力于科學(xué)研究，卻是個有神論者，晚年曾設(shè)置玻意耳講座，專門反對無神論。由于玻意耳科學(xué)上的卓越成就，被人們稱為“英國科學(xué)界的明星”。1691年12月30日這顆明星殞落，終年64歲。

人教版物理八年級下冊第九章《壓強》課外閱讀延伸