按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
牛津留居长达十四年之久，斯图亚特王朝复辟后，波义耳移居伦敦。在伦敦，
他创建了英国第一所专门的化学实验室，以进行新的化学实验。
在实验上，波义耳所作过的许多实验都曾在近代化学史上产生过深远影
响。在牛津期间，波义耳曾与胡克一起用格里凯发明的抽气机进行过减压蒸
馏实验，以后又进行过大气压力实验，正是这些实验，导致波义耳在 1662
年发现了以他和另一个法国物理学家两人命名的气体定律，即气体的体积与
压力成反比的波义耳——马略特定律。
波义耳进行过不少燃烧实验，特别是各种燃烧的对比实验。他进行了真
空条件下燃烧与充足空气条件下燃烧的对比，发现了燃烧与空气的密切关
系，1673年，他根据这些燃烧对比事实，写成了论文《关于火焰与空气关系
的新实验》，最先揭示了空气是燃烧的基本条件这一事实。
波义耳也进行过不少金属焙烧实验，他在1673年发表的《使火与焰稳定
并可称重要的新实验》一文中，曾描述过这样一个实验：把一块8盎司重的
锡放在一个敞开的烧瓶中加热，结果发现锡的重量增加了18格林。他在这一
实验事实的基础上提出的“火粒说”成为后来“燃素说”的理论先导。
此外，波义耳还进行过其他许多重要的化学实验，如酸与碱对类似于指
示剂的植物染剂的颜色实验；动物在真空与非真空两种不同条件下的呼吸与
生存实验。他还是磷的发现者之一，为研究磷的制取方法和化学性质也进行
过不少实验。
波义耳是近代化学史上第一个杰出的实验化学家，为近代化学的奠基
人，他的成就与他所受培根的实验归纳法影响密不可分。因此，就科学方法
而言，他是培根实验归纳法的实践者，是吉尔伯特与哈维的实验传统的直接
继承人。
（2）波义耳的理论化学成就
在波义耳以前，人们事实上已经发现了不少可以称得上是元素的元素。
远在古代，人们就发现了铜、锡、锌、铅、金、银、汞等金属元素，后来，
… Page 63…
人们又发现了砷、碳等非金属元素，但是，对于到底什么是元素，人类却一
直处于迷茫之中。在古代中国，人们从自然哲学中的猜测出发，认为土、木、
水、火、金是五种基本元素，而古希腊哲学家恩培多克勒把水、土、气、火
称为四种基本元素，并以此构成炼金术士所说的“三基”。因此，从古代到
中世纪，人们一直都说不清楚什么才是真正的元素。只是到了赫尔蒙特时，
对元素观的理论研究才稍有起点，但他的水和空气是元素的具体结论却是错
误的，而他的关于元素不能互相转变和不能还原成简单的东西的定义，却是
元素发展史上的一大进步。
正是在积极吸取古希腊哲学原子论和赫尔蒙特的元素定义的基础上，波
义耳提出了一个关于元素的科学定义，他说：“我说的元素的意思和那些讲
得最明白的化学家说他们的要素的意思相同，是指某种原始的、简单的、一
点也没有掺杂的物体。元素不能用任何其他物体造成，也不能彼此相互造成。
元素是直接合成所谓完全混合物的成份，也是完全混合物最终分解成的要
素。”
波义耳的元素定义的提出，激起了人们对已知的“元素”进行重新鉴别
的热情，人们发现，根据波义耳的元素定义，被炼金术士们称作元素的琉和
汞确实是元素；而被炼金术士们称为元素的盐、水、空气根本不是元素；反
之，炼金术士们认为不是元素的铜、铁、锌、碳等倒是真正的元素。
波义耳的元素定义的提出，也激起了人们寻找新元素的热情，正是在波
义耳元素定义的指引下，终于导致以后一系列新的化学元素的发现。而化学
也因之得到迅速发展。
波义耳的元素定义，除受赫尔蒙特的元素定义的影响外，也受到了古希
腊哲学中的原子学术的影响。波义耳不仅在原子学说的基础上提出了元素的
定义，而且还试图以原子学说来解释化学反应。他认为，有些元素之间之所
以能发生化合作用，是因为在元素中存在着粒子团，由于粒子团中的“粒子
并不是非常紧密的附着在一起，但这些粒子可以在另一种微粒中相遇，同其
①
中的一些微粒结合，比这些粒子彼此之间的结合更为紧密”。波义耳的上述
见解，已初具化学原子论的理论雏形。
（3）近代化学的奠基
由于波义耳在实验化学与理论化学两方面的重要贡献，就为近代化学奠
定了初步基础。他一生著述甚丰，其主要化学著作是发表于 1661年的对话
集：《怀疑的化学家：或化学物理的怀疑与悖论，涉及炼金家普遍推崇并为
之辩护的而又为化学家通常认为实在的种种要素》，他的主要化学成就，大
都反映在此书中。
由于“波义耳把化学确立为科学”（《自然辩证法》），由于他在化学
史上确实开创了一个新的时期，即近代化学时期，因此他被视为近代化学的
奠基者，柏廷顿这样评述：“把波义耳称为近代化学奠基者有三个理由：①
他认识到化学值得为其自身目的去进行研究，而不仅仅是从属于医学或作为
炼金术去进行研究——虽然他相信炼金术是可能成功的；②他把严密的实验
方法引入了化学中；③他给元素下了清楚的定义，并且通过实践证明亚里士
多德的四元素和炼金家的三要素（水银、硫磺和盐）根本不配称为元素或要
① ［英］J·R·柏廷顿：《化学简史》，商务印书馆1979年版，第77— 79页。
… Page 64…
②
素，因为其中没有一个可以从物体（例如金属）中提取出来”。他为化学赢
得了独立的科学地位；把严密的实验方法引入化学；最终确立了元素定义。
正是由于这三大贡献，波义耳使化学最终摆脱炼金术的襁褓，进入了近代化
学新的发展时期。
3。燃素假说
（1）在原子学说的启迪下
波义耳揭开了近代化学的序幕，是以对火的研究，即以对燃烧和焙烧的
研究为基础的，波义耳做过大量的物体燃烧实验与金属焙烧实验，通过这些
实验，他初步认识到了燃烧与空气的关系，认识到空气是燃烧的必要条件，
可是，他无法从理论上解释燃烧现象，尤其使他不能理解的是，像木炭这样
一类物质在燃烧之后，其灰烬变轻了；而像锡、铅、铜、铁等金属经过焙烧
之后，其灰烬反而变重了。
17世纪初，法国哲学家伽桑狄（1592—1655年）对古希腊哲学的原子学
说进行了系统的研究和广泛的宣传，特别是对亚历山大时期的古希腊哲学家
伊壁鸠鲁 （约公元前341—前270年）的原子学说进行了系统的研究和广泛
的宣传。1649年，伽桑狄发表了《伊壁鸠鲁的哲学体系》这一重要论著，这
就使古希腊哲学中从德谟克利特到伊壁鸠鲁的原子学说得以迅速复兴。从德
谟克利特到伊壁鸠鲁的原子学说的理论核心，认为物质世界是由原子这种不
可再分的最小的物质微粒组成的。由于原子学说的复兴，原子学说中所包含
的微粒思想和其他思想，在当时以及后来的整个近代科学发展时期，便成为
孕育出近代各种科学理论的思想土壤。
正是在伽桑狄复兴的古希腊哲学中的原子学说的启迪之下，波义耳试图
把原子学说的微粒观念与笛卡尔学说的空间要素结合起来，建立起一种以机
械论自然观为基础的燃烧学说。
在原子学说的启迪下，波义耳提出了一个试图解释燃烧和焙烧现象的“火
粒说”，他认为，火是一种极精细的微粒构成的，火本身是一种“微粒的物
质元素”，所以有些物质在燃烧时释放出了这种物质微粒，而有些物质在燃
烧时吸收了这种物质微粒。他先解释汞经过焙烧后变成红色氧化汞时，就曾
①
认为，这可能“是一些穿透性的火的粒子”作用的结果。
可是，为什么同是因为火的作用，有的物质在燃烧后释放出火的微粒，
而有的物质在燃烧后却吸进了火的微粒？对此，波义耳虽然力图以他的“火
粒说”进行理论解释，但在进行这种理论解释时始终表现出困惑不解，波义
耳看到空气是燃烧的必要条件，这是他的贡献。可是，他只看到了火对物质
的化学作用，而没有看到空气对物质的化学作用，这即是他的局限所在。他
的那种建立在“火粒说”基础上的燃烧理论，也就无法真正揭示燃烧与焙烧
的化学奥秘。
波义耳并未建立起真正的燃烧理论，继波义耳之后，继续探索燃烧与焙
烧奥秘的是波义耳的助手胡克。胡克在协助波义耳进行燃烧实验时，就曾注
意到：当木炭在密封的容器中被加以强热时，它并不变成灰烬，而只是变黑；
② 同上书，第74页。
① 同上书，第83页
… Page 65…
但是，如果放进空气，木炭就立即烧掉，最后变成白色的灰烬。在有无空气
这两种不同的条件下，木炭燃烧的结果是不同的。而这也正好说明，空气在
燃烧中起着必要条件的作用。胡克在与波义耳一起进行的燃烧和焙烧实验的
基础上，提出过一个最初的燃烧学说，这个最初的燃烧学说载于他在 1665
年发表的《显微术——用放大镜观察的微小物体的生理描述。附有关的观察
和研究》一书中，论及了他最初提及的燃烧学说。后来，胡克进一步提出了
一个当时没有发表的包括十二个命题在内的燃烧学说，其中两个最基本的命
题是：“（1）空气是所有硫素物体的万有溶剂；（2）进行溶解作用时产生大量
①
的热，我们称之为火。”这样，胡克就把燃烧过程看作燃烧物体被空气溶解
的过程；而燃烧物体所以能被空气溶解，是因为燃烧物体中含有能被空气溶
解的“硫素”。于是，胡克就在波义耳的“火粒说”的基础上，提出了他的
“硫素说”。“硫素说”的基本特点，在于充分肯定空气在燃烧中的作用，
而其学说的理论核心，在于认为燃烧物体中含有可燃物质“硫素”，当“硫
素”物体一旦接触空气，就立即发生他所说的溶解作用，而这种溶解放热过
程也就是燃烧过程。可见，胡克的燃烧学说也是在当时原子学说的影响下所
产生的一种理论假说。
此后，胡克的燃烧学说为英国当时的另一个化学家约翰·梅尤（1641—
1679年）所发展，1673年，梅尤在他自己进行的燃烧实验与呼吸实验的基础
上，写成了他的主要著作《医学哲学五论》，1674年，梅尤在牛津出版了这
一著作。在此书中，他提出了燃烧学说，这是胡克燃烧学说的继承和发展，
他认为，可燃物体本身含有“硫素粒子”，而空气中则含有“硝气粒子”，
燃烧就是可燃物体中的“硫素粒子”与空气中的“硝气粒子”相互碰撞的结
果，这就是梅尤在胡克“燃素说”的基础上提出的两种粒子的。“碰撞说”。
为了证实他的燃烧理论，他曾在1673年进行过这样的实验：将一个其中点着
蜡烛的玻璃钟罩置入水中，钟罩内的蜡烛燃烧一会后即熄灭，随蜡烛的熄灭，
水亦随之在钟罩内上升，但总是只能上升到一定的高度。他认为，这是由于
存在于钟罩内的空气中的“硝气粒子”被燃掉了，由于“硝气粒子”在空气
中所占据的空间是一定的，在蜡烛燃烧后所造成的真空也是一定的，所以水
在钟罩内上升的高度也是一定的。梅尤的这个实验，实际上是对氧气的最初
发现，只不过是他本人当时并未认识到这是氧气。所以他对这一实验的解释
只比波义耳和胡克前进了一步：即认识到并不是所有的空气都参加燃烧，而
只是一部分空气参加燃烧。这部分参加燃烧的空气就是空气本身所含有的“硝
气粒子”。
其实，在波义耳、胡克、梅尤等人之前，法国冶金学家雷伊（1583—1630
年）就曾提出过类似的理论。1630年，他发表了一篇题为《关于焙烧锡和铅
重量增加原因的研究》的论文，在文中，他叙述了他的焙烧锡和铅的实验，
他认为，锡和铅经过焙烧之所以增加了重量，是因为“浓密的空气”“混进
①
烧渣中”的缘故 。他认为，空气中的某种浓密成分混进金属烧渣并不是两种
物质之间的化合，而是两种物质微粒的一种机械混合，这种混合就同水的微
粒与沙的微粒的混合一样。水粒混入沙粒后使沙粒变重，空气混进金属烧渣
后也使金属烧渣变重。
① 同上书，第86页。
① 同上书，第92页。
… Page 66…
以上事实说明，在燃烧说尚未正式登上近代化学的历史舞台之前，在17
世纪初期逐渐复兴的原子学说的影响下，近代化学的早期理论中已逐渐形成
了一种机械自然观，它在当时的最典型的理论特征，一是把一切物质实体的
最小单位看作是类似于原子的物质微粒；二是把一切物质实体的相互作用看
作是微粒之间的力学作用。从雷伊、波义耳、胡克到梅尤，他们所提出的关
于燃烧的种种理论，差不多都是这种机械自然观在燃烧理论上的反映。
（2）燃素假说的兴起
梅尤之后，英国化学出现了停滞不前的局面，而在带有浓厚的炼丹术与
炼金术色彩的德国医学化学却振兴起来，正是在这种背景下，以贝歇尔和斯
塔尔为代表的医药化学家提出了解释燃烧和焙烧现象的燃素假说。而早期的
近代化学也因此进入了以燃素假说为基本标志的发展时期，即一般化学史家
通称的“燃素时期”。
最先提出燃素假说的是德国美因茨大学的医学教授贝歇尔（1635—1682
年），1669年，他发表了他的主要著作《地下的自然哲学》，提出了最初的
燃素假说。他从炼金术关于物质构成的硫、汞、盐三要素的观念出发，认为
一般固体物质的构成元素是三种土质：油土、汞土和石土。其中油土是存在
于一切可燃性物体中的油质性的土，相当于炼金术士所说的硫元素；汞土是
一种可变化的流质性的土，相当于炼金术士所说的汞元素；石土则是一切物
体中一种固定的硬质性的土，相当于炼金术士所说的盐元素。在提出三种土
质理论的基础上，贝歇尔对燃烧进行了解释，他认为，在一切可燃物体中都
含有油土，油土作为一种油性的和硫质的元素，在可燃物体燃烧时，便从可
燃物体中释放出来。所谓燃烧，实质上是可燃物体释放油土的过程。这是贝
歇尔提出的最初的燃素说。
后来，德国的另一个医药化学家斯塔尔（1660—1734年）在贝歇尔的油
土说的基础上，以燃素概念代替了贝歇尔的油土概念，并对贝歇尔的油土论
作了一些发挥，这样就正式形成了解释燃烧现象的燃素假说。
1697年，斯塔尔进行了一些硫磺与硫酸的实验，他推测，硫磺燃烧时，
即生成硫酸；反过来，如果把硫磺燃烧时随火焰一道逸去的东西重新加入硫
酸，那么这两者重新加在一起就会生成硫磺。因此，他认为，在硫磺燃烧时
随火焰逸出的那部分物质，实质上就是硫磺中所含有的可燃性的物质。他把
这种可燃性的物素称为“燃素”，意即火的原素。
在进行上述实验研究的同时，斯塔尔研究了《