羅伯特·波義耳（化學(xué)科學(xué)的開山祖師）

羅伯特·波義耳（Robert Boyle，1627年1月25日—1691年12月30日），英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家，?化學(xué)科學(xué)的開山祖師，近代化學(xué)的奠基人，化學(xué)史家都把1661年作為近代化學(xué)的元年，因?yàn)檫@一年有一本對(duì)化學(xué)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的著作出版問世，這本書就是波義耳所著的《懷疑派化學(xué)家》（The Skeptical Chemist）。革命導(dǎo)師馬克思、恩格斯也同意這一觀點(diǎn)，他們譽(yù)稱“波義耳把化學(xué)確立為科學(xué)”。?由于波義耳科學(xué)上的卓越成就，被人們稱為“英國(guó)科學(xué)界的明星”。

1691年12月30日波義耳逝世，終年64歲。他終身未娶。

人物生平

出生背景

波義耳生活在英國(guó)資產(chǎn)階級(jí)革命時(shí)期，也是近代科學(xué)開始出現(xiàn)的時(shí)代，這是一個(gè)巨人輩出的時(shí)代。波義耳1627年1月25日出生于愛爾蘭的利斯莫爾。?就在他誕生的前一年，提出“知識(shí)就是力量”著名論斷的近代科學(xué)思想家弗朗西斯·培根去世。偉大的物理學(xué)家牛頓比波義耳小16歲。近代科學(xué)偉人、意大利的伽利略、德國(guó)的開普勒、法國(guó)的笛卡爾都生活在這一時(shí)期。

波義耳出生在一個(gè)貴族家庭，家境優(yōu)裕為他的學(xué)習(xí)和日后的科學(xué)研究提供了較好的物質(zhì)條件。童年時(shí)，他并不顯得特別聰明，他很安靜，說話還有點(diǎn)口吃。沒有哪樣游戲能使他入迷，但是比起他的兄長(zhǎng)們，他卻是最好學(xué)的，酷愛讀書，常常書不離手。8歲時(shí)，父親將他送到倫敦郊區(qū)的伊頓公學(xué)，在這所專為貴族子弟辦的寄宿學(xué)校里，他學(xué)習(xí)了3年。隨后他和哥哥法蘭克一起在家庭教師陪同下來到當(dāng)時(shí)歐洲的教育中心之一的瑞士日內(nèi)瓦度過了2年。在這里他學(xué)習(xí)了法語(yǔ)、實(shí)用數(shù)學(xué)和藝術(shù)等課程，更重要的是，瑞士是宗教改革運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)的新教的根據(jù)地，反映資產(chǎn)階級(jí)思想的新教教義熏陶了他。此后波義耳在實(shí)際行動(dòng)中雖然未參與任何一派，但是他在思想上一直是傾向于革命的。

游歷歐洲

1641年，波義耳兄弟又在家庭教師陪同下，游歷歐洲，年底到達(dá)意大利。旅途中即使騎在馬背上，波義耳仍然是手不釋卷。在意大利，他閱讀了伽利略的名著《關(guān)于兩大世界體系的對(duì)話》。這本書給他留下了深刻的印象，20年后他的名著《懷疑派化學(xué)家》（The Sceptical Chemist）就是模仿這本書的格式寫的。他對(duì)伽利略本人更是推崇備至。

波義耳的哥哥們和他們的父親一樣，在英國(guó)的資產(chǎn)階級(jí)革命中都是?；逝?。1644年，他父親在一次戰(zhàn)役中死去。家庭情況的突變，經(jīng)濟(jì)來源的中斷，迫使波義耳回到戰(zhàn)亂的英國(guó)?；貒?guó)后他隨同情革命的姐姐萊涅拉夫人一起遷居到倫敦。在倫敦他結(jié)識(shí)了科學(xué)教育家哈特·利泊，哈特·利泊鼓勵(lì)他學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)。

波義耳在家里是14個(gè)兄弟姐妹中最小的一個(gè)：在他三歲時(shí)，母親不幸去世。也許是缺乏母親照料的緣故，他從小體弱多病。有一次患病時(shí)，由于醫(yī)生開錯(cuò)了藥而差點(diǎn)喪生，幸虧他的胃不吸收將藥吐了出來，才未致命。經(jīng)過這次遭遇，他怕醫(yī)生甚于怕病，有了病也不愿找醫(yī)生。并且開始自修醫(yī)學(xué)，到處尋找藥方、偏方為自己治病。哈特·利伯的鼓勵(lì)使他下決心研究醫(yī)學(xué)。當(dāng)時(shí)的醫(yī)生都是自己配制藥物，所以研究醫(yī)學(xué)也必須研制藥物和做實(shí)驗(yàn)，這就使波義耳對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了濃厚的興趣。

研究醫(yī)學(xué)

在研究醫(yī)學(xué)的過程中，他翻閱了醫(yī)藥化學(xué)家的許多著作，他很崇拜比他大50歲的比利時(shí)醫(yī)藥化學(xué)家海爾蒙特。海爾蒙特不論白天黑夜，完全投入化學(xué)實(shí)驗(yàn)，自稱為“火術(shù)的哲學(xué)家”。這就成為波義耳學(xué)習(xí)的榜樣。波義耳為自己創(chuàng)造了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，整日渾身沾滿了煤灰和煙，完全沉浸于實(shí)驗(yàn)之中。波義耳就是這樣開始了獻(xiàn)身科學(xué)的生活，直到1691年底逝世。

科學(xué)研究

1644年，一批對(duì)科學(xué)感興趣的人，其中包括教授、醫(yī)生、神學(xué)家等，定期地在某一處聚會(huì)，討論一些自然科學(xué)問題。他們自稱它為“無(wú)形學(xué)院”。1648年因?yàn)閭惗貞?zhàn)局不穩(wěn)，更因?yàn)橘Y產(chǎn)階級(jí)革命派的軍隊(duì)攻占了牛津，革命派首領(lǐng)克倫威爾任命無(wú)形學(xué)院的成員維爾金斯擔(dān)任牛津大學(xué)瓦當(dāng)學(xué)院的院長(zhǎng)，無(wú)形學(xué)院的部分成員也紛紛遷往牛津，活動(dòng)的中心從倫敦轉(zhuǎn)移到牛津。1660年，因政局趨于穩(wěn)定，活動(dòng)中心又遷回到倫敦。隨著無(wú)形學(xué)院隊(duì)伍的擴(kuò)大，在1660年的一次集會(huì)上，宣布正式成立一個(gè)促進(jìn)物理—數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的學(xué)院。不久經(jīng)國(guó)王查理二世批準(zhǔn)，這學(xué)院變成以促進(jìn)自然科學(xué)知識(shí)為宗旨的英國(guó)皇家學(xué)會(huì)。英國(guó)皇家學(xué)會(huì)根據(jù)培根的思想，十分強(qiáng)調(diào)科學(xué)在工藝和技術(shù)上的應(yīng)用，建立起新的自然哲學(xué)，成為著名的學(xué)術(shù)團(tuán)體。

1646年，波義耳在倫敦就參加了無(wú)形學(xué)院的活動(dòng)。后來由于厭倦首都上層社會(huì)生活中的空虛，更重要的是想集中精力做一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)，于是遷往他父親一所偏遠(yuǎn)的莊園，在那里讀書、進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，一住就是8年。莊園的生活雖然安靜，但是對(duì)于波義耳的科學(xué)活動(dòng)畢竟有很多不便之處，特別是他很想念那些無(wú)形學(xué)院的朋友們。

1654年，他遷往牛津，寄宿在牛津大學(xué)附近一個(gè)藥劑師家里。以后他又建立了自己設(shè)備齊全的實(shí)驗(yàn)室，并為自己聘用了一些助手，有些助手還是很有才華的學(xué)者。例如羅伯特·胡克后來也成為一個(gè)著名的科學(xué)家，他發(fā)現(xiàn)了形變同應(yīng)力成正比的固體彈性定律，制成了顯微鏡，觀察到植物細(xì)胞。這些助手在波義耳領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)，并幫助波義耳收集整理科學(xué)資料和來往信件。這樣就在波義耳的周圍形成了一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)小組，波義耳的實(shí)驗(yàn)室也一度成為無(wú)形學(xué)院的集會(huì)活動(dòng)場(chǎng)所。波義耳的一系列科研成果都是在這里取得的，那本劃時(shí)代的名著《懷疑派化學(xué)家》也是在這里完成的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1660—1666年的6年時(shí)間里，他寫了10本書，在《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了20篇論文。在牛津，波義耳一直是無(wú)形學(xué)院的核心人物，正式成立一個(gè)促進(jìn)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的學(xué)術(shù)團(tuán)體也是波義耳的主張。不過當(dāng)英國(guó)皇家學(xué)會(huì)在倫敦成立時(shí)，波義耳身在牛津，所以沒有成為該學(xué)會(huì)的第一批正式會(huì)員，但是大家都公認(rèn)波義耳是英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的發(fā)起人之一，故而被任命為首屬干事之一。

1668年，波義耳得知他姐夫去世的消息后，決定從牛津遷往倫敦，和他親愛的姐姐萊涅拉夫人住在一起。到倫敦后，他又在他姐姐家的后院建造了一所實(shí)驗(yàn)室，繼續(xù)進(jìn)行他的研究工作。對(duì)于社交活動(dòng)，他看得很淡漠，甚至有點(diǎn)厭惡。但是他卻把自己的科學(xué)活動(dòng)與英國(guó)皇家學(xué)會(huì)密切地聯(lián)系起來，因而在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)贏得很高的聲譽(yù)，是科學(xué)界公認(rèn)的領(lǐng)袖。1671年他因勞累而中風(fēng)，經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的治療才痊愈。因此1680年波義耳被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)時(shí)，他因?yàn)轶w弱多病又討厭宣誓儀式而拒絕就任。

人物成就

正確地指出了研究化學(xué)的目的

17世紀(jì)以前的化學(xué)知識(shí)，一部分是煉金術(shù)的內(nèi)容，目的在于變金屬為黃金或白銀；一部分是醫(yī)藥學(xué)的內(nèi)容，目的在于發(fā)展醫(yī)藥，治病救人；一部分是化工生產(chǎn)的內(nèi)容，目的在于增加產(chǎn)品的種類和提高產(chǎn)品的質(zhì)量?；瘜W(xué)研究沒有獨(dú)立性，主要由于沒有明確的、正確的研究目的，而是其它部分的附屬物。關(guān)于研究化學(xué)的目的問題，波義耳提出了與以前的煉金術(shù)家、醫(yī)藥學(xué)家和化工生產(chǎn)者有本質(zhì)不同的見解。他認(rèn)為研究化學(xué)的目的不是醉心于煉金術(shù)和醫(yī)藥，而是在于認(rèn)識(shí)物質(zhì)的本性。為此就需要進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)，收集所觀察到的事實(shí)，使化學(xué)從煉金術(shù)和醫(yī)藥學(xué)中解放出來，發(fā)展成為一門專為探索自然界本質(zhì)的科學(xué)。他說：“化學(xué)，到目前為止，還是認(rèn)為只在制造醫(yī)藥和工業(yè)品方面具有價(jià)值。但是我們所說的化學(xué)，絕不是醫(yī)學(xué)或藥學(xué)的婢女，也不是甘當(dāng)工藝和冶金的奴仆?；瘜W(xué)本身作為自然科學(xué)中的一個(gè)獨(dú)立部分，是探索宇宙奧秘的一個(gè)方面。化學(xué)，必須是為真理而追求真理的化學(xué)。”波義耳的自然觀促使人們逐漸認(rèn)識(shí)到，化學(xué)是具有自然特性的一門需要積極發(fā)展的科學(xué)。由于研究化學(xué)有了明確的研究目的、范疇和方向，使化學(xué)研究徹底地從煉金術(shù)、醫(yī)藥學(xué)、化工生產(chǎn)中解放出來，大大地推動(dòng)了化學(xué)科學(xué)的發(fā)展。所以恩格斯高度評(píng)價(jià)說：“波義耳把化學(xué)確立為科學(xué)?！敝钡浆F(xiàn)在，波義耳所確定的化學(xué)研究的目的，對(duì)化學(xué)的研究和發(fā)展仍然具有指導(dǎo)意義。

第一個(gè)科學(xué)的元素定義

波義耳用實(shí)驗(yàn)證明，黃金不怕火燒，不會(huì)被火分解，更不會(huì)在火的作用下生成鹽、硫或汞；但它可以跟其它金屬融在一起變成合金，還可以溶解在王水里，而且所得到的產(chǎn)物經(jīng)過適當(dāng)處理黃金又可以恢復(fù)原性重現(xiàn)出來。他實(shí)驗(yàn)得出把砂子和灰堿兩種東西混合在一起，經(jīng)過加熱可以熔化成透明的玻璃；生成的玻璃再也不會(huì)分解成土、水等東西。把灰堿和油脂燒煮會(huì)變成肥皂，但將肥皂加熱所得到的產(chǎn)物卻是跟堿和油脂完全不同的渣塊。榨壓葡萄得到的果汁，經(jīng)過發(fā)酵可以變成酒精，果汁和酒精也都不會(huì)變成鹽或硫。波義耳還指出，不少的化學(xué)變化都可以說明，同一物質(zhì)經(jīng)過不同處理可以轉(zhuǎn)變成其它各種東西。這說明物質(zhì)的組成和性質(zhì)是復(fù)雜的，即不是亞里士多德所說的四元素，也不是醫(yī)藥學(xué)家所說的三元素。他還研究了在冶金和金屬加工業(yè)中，金屬鍛燒以后所得的灰渣比金屬還重的現(xiàn)象，決不是金屬分解以后留下的元素，而得到的是比金屬本身更復(fù)雜的物質(zhì)。波義耳通過許多事實(shí)的論證后，給元素下了一個(gè)比較科學(xué)的定義：“我指的元素應(yīng)當(dāng)是某些不同任何其他物質(zhì)所構(gòu)成的原始的和簡(jiǎn)單的物質(zhì)或完全純凈的物質(zhì)”，“是具有一定確定的、實(shí)在的、可覺察到的實(shí)物，他們應(yīng)是同一般化學(xué)方法不能再分解為更簡(jiǎn)單的某些實(shí)物?！边@是世界上第一個(gè)科學(xué)的元素定義。由于波義耳給化學(xué)元素提出了科學(xué)的定義，為人類研究物質(zhì)的組成指明了方向。雖然波義耳提出了科學(xué)的元素概念，由于時(shí)代的局限性，他并沒有明確指出那些物質(zhì)是真正的元素，而且仍然把火、水、氣等當(dāng)作元素。

發(fā)展了古代的微粒說

古希臘唯物主義哲學(xué)家德謨克利特認(rèn)為物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的。到17世紀(jì)這個(gè)觀點(diǎn)重新復(fù)活起來，并獲得了發(fā)展，牛頓、胡克、波義耳都是堅(jiān)持微粒說的代表人物。關(guān)于光線通過棱鏡而折射的問題，他們都以微粒作解釋，可以微粒只是一種推想的東西實(shí)際上誰(shuí)也沒有看過。化學(xué)家為了解釋化學(xué)反應(yīng)過程，也求助于微粒的運(yùn)動(dòng)和變化。雖然波義耳深信微粒說，但把它應(yīng)用于化學(xué)卻出現(xiàn)了問題。化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)是多種多樣的，反應(yīng)過程是復(fù)雜的，只是用微粒及其運(yùn)動(dòng)是難以解釋的。他說：“我建議的關(guān)于特殊本源的微粒說，其重大困難就在于自然物體實(shí)際見到這種繁多的特性會(huì)起源于這樣少的兩種因素，而且簡(jiǎn)單到只是物質(zhì)和位移運(yùn)動(dòng)，這是不能令人置信的?！彼鶕?jù)鹽能溶于水而不能溶于油或汞，但黃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現(xiàn)象，認(rèn)為應(yīng)該在微粒說上面添加一些別的東西以補(bǔ)充其內(nèi)容。他設(shè)想物質(zhì)的基本微粒有各種不同形態(tài)和大小，并以不同的方式運(yùn)動(dòng)，或者相互固定在各種不同的次序和排列上，并在它們的細(xì)孔里保持著某些流出物或發(fā)散物。如同各個(gè)字母一樣，可以有各種不同的方式組合起來，每個(gè)組合體代表一個(gè)化學(xué)物質(zhì)。這就是他給微粒說添加的所謂“物體中的變異原理”。波義耳的變異原理，豐富了古希臘以來關(guān)于微粒說的內(nèi)容，發(fā)展了哲學(xué)家的微粒說。

波義耳定律

波義耳在科學(xué)研究上的興趣是多方面的。他曾研究過氣體物理學(xué)、氣象學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、化學(xué)、工藝、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論以及哲學(xué)、神學(xué)。其中成就突出的主要是化學(xué)。

和當(dāng)時(shí)的許多科學(xué)家一樣，波義耳首先研究的對(duì)象是空氣。通過對(duì)空氣物理性質(zhì)的研究，特別是真空實(shí)驗(yàn)，他認(rèn)識(shí)到真空所產(chǎn)生的吸力乃是空氣的壓力。他做了一系列實(shí)驗(yàn)來考察空氣的壓力和體積的關(guān)系，并推導(dǎo)出空氣的壓力和它所占體積之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。在他的著作《關(guān)于空氣彈性及其物理力學(xué)的新實(shí)驗(yàn)》中，他明確地提出：“空氣的壓強(qiáng)和它的體積成反比”。法國(guó)物理學(xué)家馬略特在此后15年也根據(jù)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立地提出這一發(fā)現(xiàn)。所以后人把關(guān)于氣體體積隨壓強(qiáng)而改變的這一規(guī)律稱作波義耳-馬略特定律。

法國(guó)科學(xué)家制造了一個(gè)黃銅氣缸，中間裝有活塞，安裝得很緊。幾個(gè)人用力按下活塞，壓縮缸里的空氣。然后，他們松開活塞，活塞彈回來，但是沒有全部彈回來。不論他們隔多長(zhǎng)時(shí)間做一次實(shí)驗(yàn)，活塞總是不能全部彈回來。通過這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，法國(guó)科學(xué)家聲稱空氣根本不存在彈性，經(jīng)過壓縮，空氣會(huì)保持輕微的壓縮狀態(tài)。

波義耳宣稱法國(guó)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)不能說明任何問題。他指出，活塞之所以不能全部彈回來，是因?yàn)樗麄兪褂玫幕钊o。有人反駁道，如果活塞稍松，四周就會(huì)漏氣，影響實(shí)驗(yàn)。波義耳許諾要制造一個(gè)松緊適中的絕好活塞，證明上述實(shí)驗(yàn)是錯(cuò)誤的。兩周后，羅伯特·波義耳手持“U”形大玻璃管站在眾會(huì)員面前。這個(gè)“U”形玻璃管是不勻稱的，一支又細(xì)又長(zhǎng)，高出3英尺多，另一支又短又粗，短的這支頂端密封，長(zhǎng)的那只頂端開口。波義耳把水銀倒進(jìn)玻璃管中，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，活塞就是任何壓縮空氣的裝置，水銀也可以看作“活塞”。像法國(guó)實(shí)驗(yàn)所期望的那樣，波義耳的做法不會(huì)因?yàn)槟Σ炼绊憣?shí)驗(yàn)結(jié)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。他向長(zhǎng)玻璃管中滴水銀，一直把它滴滿。這時(shí)，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(biāo)示出里面水銀的新高度和堵住空氣的壓縮體積。然后，通過“U”形玻璃管底部的閥門，他把水銀排出，直到玻璃活塞和水銀的重量與實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的重量完全相等。水銀柱又回到它實(shí)驗(yàn)開始的高度，堵住的空氣又回到它當(dāng)初的位置?？諝夤嬗袕椥?，法國(guó)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)是錯(cuò)誤的，波義耳是正確的。

波義耳用“U”形玻璃管繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了很多值得注意的事情。當(dāng)他向堵住的空氣施加雙倍的壓力時(shí)，空氣的體積就會(huì)減半；施加3倍的壓力時(shí)，體積就會(huì)變成原來的1/3。當(dāng)受到擠壓時(shí)，空氣體積的變化與壓強(qiáng)的變化總是成比例。他創(chuàng)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)等式來表示這一比例關(guān)系，如今我們稱之為“波義耳定律”。就認(rèn)識(shí)大氣、利用大氣為人類服務(wù)而言，這一定律是極為重要的。

波義耳定律（Boyle's law，或稱Mariotte's Law）即在定量定溫下，理想氣體的體積與氣體的壓力成反比。是由英國(guó)化學(xué)家波義耳在1662年根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出：“在密閉容器中的定量氣體，在恒溫下，氣體的壓強(qiáng)和體積成反比關(guān)系?！狈Q之為波義耳定律。這是人類歷史上第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的“定律”。

公式：V=k/P

V是指氣體的體積，P指壓強(qiáng)，k為一常數(shù)量

這個(gè)公式又可以繼續(xù)推導(dǎo)，理想氣體的體積與圧強(qiáng)的乘積成為一定的常數(shù)，即：

PV=k

如果在溫度相同的狀態(tài)下，A、B兩種狀態(tài)下的氣體關(guān)系式可表示成：

PAVA=PBVB

習(xí)慣上，這個(gè)公式會(huì)寫成：

p2=p1V1/V2

波義耳創(chuàng)建的理論——波義耳定律，是第一個(gè)描述氣體運(yùn)動(dòng)的數(shù)量公式，為氣體的量化研究和化學(xué)分析奠定了基礎(chǔ)。該定律是學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)，學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)之初都要學(xué)習(xí)它。

確立化學(xué)為科學(xué)

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，波義耳讀了不少前人的著作，也了解到當(dāng)時(shí)的一些科研成果。這不僅開闊了他的眼界，豐富了他的思想，同時(shí)也為他整個(gè)實(shí)驗(yàn)的安排提供了指導(dǎo)。當(dāng)時(shí)德國(guó)的工業(yè)化學(xué)家格勞伯大半生從事化學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)金屬冶煉、酸堿鹽的制取有較多的研究，為振興德國(guó)的工業(yè)做出了重大貢獻(xiàn)，格勞伯的事跡以及他關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的著作《新的哲學(xué)熔爐》給了波義耳一個(gè)重要的啟示，使他認(rèn)識(shí)到化學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中所具有的廣泛意義，化學(xué)不應(yīng)只限于制造醫(yī)藥，而是對(duì)于整個(gè)工業(yè)和科學(xué)都有著重要作用的科學(xué)。為此，他認(rèn)為有必要重新來認(rèn)識(shí)化學(xué)，首先要討論的是什么是化學(xué)？

波義耳根據(jù)自己的實(shí)踐和對(duì)眾多資料的研究，主張化學(xué)研究的目的在于認(rèn)識(shí)物體的本性，因而需要進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)，收集觀察到的事實(shí)。這樣就必須使化學(xué)擺脫從屬于煉金術(shù)或醫(yī)藥學(xué)的地位，發(fā)展成為一門專為探索自然界本質(zhì)的獨(dú)立科學(xué)。這就是波義耳在《懷疑派化學(xué)家》中所闡述的第一個(gè)觀點(diǎn)。為了引起人們的重視，他在書中進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)指出：“化學(xué)到目前為止，還是認(rèn)為只在制造醫(yī)藥和工業(yè)品方面具有價(jià)值。但是，我們所學(xué)的化學(xué)，絕不是醫(yī)學(xué)或藥學(xué)的婢女，也不應(yīng)甘當(dāng)工藝和冶金的奴仆，化學(xué)本身作為自然科學(xué)中的一部分，是探索宇宙奧秘的一個(gè)方面?；瘜W(xué)，必須是為真理而追求真理的化學(xué)”。

為了確定科學(xué)的化學(xué)，波義耳考慮到首先要解決化學(xué)中一個(gè)最基本的概念：元素。最早提出元素這一概念的是古希臘一位著名的唯心主義哲學(xué)家柏拉圖，他用元素來表示當(dāng)時(shí)認(rèn)為是萬(wàn)物之源的四種基本要素：火、水、氣、土。這一學(xué)說曾在兩千年里被視為真理。后來醫(yī)藥化學(xué)家們提出的硫、汞、鹽的三要素理論也風(fēng)靡一時(shí)。波義耳通過一系列實(shí)驗(yàn)，對(duì)這些傳統(tǒng)的元素觀產(chǎn)生了懷疑。他指出：這些傳統(tǒng)的元素，實(shí)際未必就是真正的元素。固為許多物質(zhì)，比如黃金就不含這些“元素”，也不能從黃金中分解出硫、汞、鹽等任何一種元素。恰恰相反，這些元素中的鹽卻可被分解。那么，什么是元素？波義耳認(rèn)為：只有那些不能用化學(xué)方法再分解的簡(jiǎn)單物質(zhì)才是元素。例如黃金，雖然可以同其它金屬一起制成合金，或溶解于王水之中而隱蔽起來，但是仍可設(shè)法恢復(fù)其原形，重新得到黃金。水銀也是如此。

至于自然界元素的數(shù)目，波義耳認(rèn)為：作為萬(wàn)物之源的元素，將不會(huì)是亞里士多德的“四種”，也不會(huì)是醫(yī)藥化學(xué)家所說的三種，而一定會(huì)有許多種。波義耳的元素概念實(shí)質(zhì)上與單質(zhì)的概念差不多，元素的定義應(yīng)是“具有相同核電荷數(shù)的同一類原子的總稱”。如今這種科學(xué)認(rèn)識(shí)是波義耳之后，又經(jīng)三百多年的發(fā)展，直到20世紀(jì)初才弄清楚的。波義耳當(dāng)時(shí)能批判四元素說和三要素說而提出科學(xué)的元素概念已經(jīng)很不簡(jiǎn)單，是認(rèn)識(shí)上一個(gè)了不起的突破，使化學(xué)第一次明確了自己的研究對(duì)象。在《懷疑派化學(xué)家》一書中，在明確地闡述上述兩個(gè)觀點(diǎn)的同時(shí)，波義耳還強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)方法和對(duì)自然界的觀察是科學(xué)思維的基礎(chǔ)，提出了化學(xué)發(fā)展的科學(xué)途徑。波義耳深刻地領(lǐng)會(huì)了培根重視科學(xué)實(shí)驗(yàn)的思想，他反復(fù)強(qiáng)調(diào)：“化學(xué)，為了完成其光榮而又莊嚴(yán)的使命，必須拋棄古代傳統(tǒng)的思辨方法，而像物理學(xué)那樣，立足于嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上?！辈x耳正是這樣身體力行的。波義耳把這些新觀點(diǎn)、新思想帶進(jìn)化學(xué)，解決了當(dāng)時(shí)化學(xué)在理論上所面臨的一系列問題，為化學(xué)的健康發(fā)展掃平了道路。如果把伽利略的《關(guān)于兩大世界體系的對(duì)話》作為經(jīng)典物理學(xué)的開始，那么波義耳的《懷疑派化學(xué)家》可以作為近代化學(xué)的開始。

在波義耳眾多的科研成果中，還有幾項(xiàng)不能磨滅的化學(xué)成就。波義耳常說，“要想做好實(shí)驗(yàn)，就要敏于觀察?！边@幾項(xiàng)成就都是實(shí)驗(yàn)中敏銳觀察的結(jié)果。

酸堿指示劑

波義耳女友去世后，他一直把女友最愛的紫羅蘭花帶在身邊。在一次緊張的實(shí)驗(yàn)中，放在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的紫羅蘭，被濺上了濃鹽酸，愛花的波義耳急忙把冒煙的紫羅蘭用水沖洗了一下，然后插在花瓶中。過了一會(huì)，波義耳發(fā)現(xiàn)深紫色的紫羅蘭變成了紅色的。這一奇怪的現(xiàn)象促使他進(jìn)行了許多花木與酸堿相互作用的實(shí)驗(yàn)。由此他發(fā)現(xiàn)了大部分花草受酸或堿作用都能改變顏色，其中以石蕊地衣中提取的紫色浸液最明顯，它遇酸變成紅色，遇堿變成藍(lán)色。利用這一特點(diǎn)，波義耳用石蕊浸液把紙浸透，然后烤干，這就制成了實(shí)驗(yàn)中常用的酸堿試紙——石蕊試紙。

也是在這一類實(shí)驗(yàn)中，波義耳發(fā)現(xiàn)五倍子水浸液和鐵鹽在一起，會(huì)生成一種不產(chǎn)生沉淀的黑色溶液。這種黑色溶液久不變色，于是他發(fā)明了一種制取黑墨水的方法，這種墨水幾乎用了一個(gè)世紀(jì)。

錯(cuò)失質(zhì)量守恒定律

在實(shí)驗(yàn)中，波義耳發(fā)現(xiàn)從硝酸銀中沉淀出來的白色物質(zhì)，如果暴露在空氣中，就會(huì)變成黑色。這一發(fā)現(xiàn)，為后來人們把硝酸銀、氯化銀、溴化銀用于照相術(shù)上，做了先導(dǎo)性工作。

1663年，波義耳將金屬汞放在密閉的容器里煅燒，冷卻后稱量時(shí)打開了蓋，導(dǎo)致空氣進(jìn)入，最后的結(jié)論是物質(zhì)的總質(zhì)量增加了，與質(zhì)量守恒定律失之交臂。

磷的研究

晚年的波義耳在制取磷元素和研究磷、磷化物方面也取得了成果，他根據(jù)“磷的重要成分，乃是人身上的某種東西”的觀點(diǎn)，頑強(qiáng)努力地鉆研，終于從動(dòng)物尿中提取了磷。經(jīng)進(jìn)一步研究后，他指出：磷只在空氣存在時(shí)才發(fā)光；磷在空氣中燃燒形成白煙，這種白煙很快和水發(fā)生作用，形成的溶液呈酸性，這就是磷酸，把磷與強(qiáng)堿一起加熱，會(huì)得到某種氣體（磷化氫），這種氣體與空氣接觸就燃燒起來，并形成縷縷白煙。這是當(dāng)時(shí)關(guān)于磷元素性質(zhì)的最早介紹。

波義耳所以取得這么大的成就，正如他所說過的一句箴言：“人之所以能效力于世界，莫過于勤在實(shí)驗(yàn)上下功夫?！?/p>

生理學(xué)方面

玻意耳研究了空氣對(duì)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。

波義耳的著作

《懷疑派化學(xué)家》（1661年）《化學(xué)家的故事》《礦泉的博物學(xué)考察》《關(guān)于空氣彈性及其物理力學(xué)的新實(shí)驗(yàn)》《關(guān)于火焰與空氣關(guān)系的新實(shí)驗(yàn)》《形式與性質(zhì)的起源》（1666年，總結(jié)了原子論哲學(xué)的要點(diǎn)）