△近代化学之父——波仪尔 

关于燃烧现象的研究,预示着化学领域的革命和近代化学的到来,而完成这一伟大历史任务第一步的,就是被称为“近代化学之父”的波仪尔。

波仪尔1627125日生于爱尔兰西南部芒斯特州沃物福德郡的利兹莫城。波仪尔的父亲理查德·波仪尔,是拥有广大庄园的贵族,被称为约克爵士。父亲认为子女不可娇惯,因此波仪尔生下不久,就被寄养在农村。四岁时他回到利兹莫城,波仪尔跟家庭教师学拉丁语和法语,八岁时与哥哥法兰克一同进入著名的英国贵族子弟学校伊顿公学,寄宿在学校教师的家里。根据仆人送给父亲的报告,说哥哥喜欢赌博,弟弟小波仪尔喜欢读书。他开始自修医学,他对医学的研究使他对化学也逐步产生了兴趣。当时的伦敦有一个“无形学院”俱乐部,它创于1644年末1645年初,是自然科学爱好者的小型组织,每周集会一次,座谈一些自然科学问题。16461647年间,波仪尔加入了这家俱乐部。在当时,自然科学被称为新物理学、实验科学或自然物理学,是一门新兴的学科。

1658年起波仪尔开始了空气泵的实验,1660年发表了著名的《关于空气的弹性与其效应的物理实验》一文。波仪尔在1661年发表了他著作中最著名的论文《怀疑的化学家》。1662年他发表了《波仪尔定律》。同年,国王赐给他一所在爱尔兰的庄园。就在这一年,他们的“无形学院”由国王查理斯二世正式命名为皇家学会,波仪尔被任命为首届干事之一。从那以后,他把主要精力倾注于研究与写作中,平均每年写一本书,总计达30多卷。

《怀疑的化学家》

波仪尔的主要成就,集中在33岁到38岁之间。他在很多方面都是非常出色的,尤其是物理和化学方面。作为一位物理学家,波仪尔通过实验发现了著名的气体波仪尔定律。作为一位化学家,他的主要成就集中表现在《怀疑的化学家》这本书里。波仪尔对待化学研究则提出了如下的主张:“至今从事化学研究的人,主要是从医学的角度以配制良药,或者从炼金术师的角度以人工制造金子为目的,而没有把自然科学的进步作为奋斗目标,因而忽略了许多现象。我发现了这一缺陷,准备作为一个大自然的探索者,使化学为哲学的目的服务。因此决定为弥补其他化学家所忽视的现象进行实验。”波仪尔把化学当作纯粹自然科学的一个分支来看待,认为从事科学研究,不单纯是为了实用,而是为了追求真理。

大体上说,在17世纪广为传播的元素论有把火、土、空气和水四者称为基本元素的亚里士多德的四元素论,以水、硫磺和盐三者称为基本元素的波拉凯尔斯的三元素论。四元素论者认为,产生的火焰是木材中的“火”元素,烟是“空气”元素,由木材一端产生的水是“水”元素,燃烧剩下的灰部分是“土”元素。三元素论者也同样认为万物是火分解产生元素的。《怀疑的化学家》对当时广为信奉的元素观进行了批判,并详细地论述了燃烧生成物不可能以四种或三种元素的形式存在于原来的物质中。这本书最初以英文出版,以后被译成拉丁语,在德、法等国被广为流传。像伽利略的《新科学对话》一样,这部书也采用对话形式。对话者是代表波仪尔的卡尔尼西迪斯和做听者角色的是艾莱乌特里乌斯,亚里士多德四元素论的代表者特米斯蒂乌斯,以及波拉凯尔斯三元素论的信奉者菲罗普努斯等。在《怀疑的化学家》一书中第一个确立了近代化学的元素假说,这使波仪尔赢得了“近代化学之父”的美称。

波仪尔与粒子说波仪尔用以批判当时元素论的依据,是所谓的粒子学说。在17世纪上半叶的欧洲,古希腊的原子学说开始复兴,笛卡尔粒子学说同样地为当时学术界所承认。波仪尔的粒子学说与笛卡尔的又略有不同,他认为构成自然界的所有物体的根源物质只有一种,即普遍物质。为了产生自然界的千差万别的物体,只有一种物质是不够的,还必须通过运动,普遍物质经过极其复杂的运动就形成肉眼所能看到的物质。木、土、铁、石等所有物质都是这样形成的。根据波仪尔的定义,元素就应该是这样的:“元素不能再由其它任何物质构成,它是直接生成各种化合物的成分,而且,当将化合物分解到极限时,得到的某种原始的,具有完全单一性的而非混合性的物质就是元素。”也就是说,波仪尔所指的元素,是物质被分解的终极物。波仪尔所讲的元素,在今天来理解应该是原子。波仪尔在他的《怀疑的化学家》中举例说:将金属用王水溶解,虽然肉眼看不到金属了,但金属粒子在溶液中存在的事实,可向溶液内添加适当试剂,使之产生金属的沉淀物加以证明。然而,这种溶解后看不见的金属粒子还不是元素,因为经过进一步分解,应该得到更为原始的微粒子。总之,根据波仪尔的说法,粒子不是元素,原始的微粒子或者称为普遍物质的才是元素,而波仪尔的原始微粒子或者所谓普遍物质,却始终是作为假说的抽象的物质,因而不是通过实验确认的具体的物质。

尽管他在《怀疑的化学家》一书中费了不少笔墨论述元素,却未能举出适合自己定义的元素,象金粒、水银等具体物质的名称。波仪尔批判的对象四元素论或三元素论中的元素实际是单质。尽管那些观点是错误的,但二者总算还能举出像硫磺、水等具体物质的名称,可是波仪尔由于根据当时流行的原子论而采用的粒子学说,并且给元素下了定义,不但对于单质的存在怀疑,甚至对元素也不得不抱怀疑态度。因而他把这一著作命名为《怀疑的化学家》,这是由他的粒子学说导致的自然归宿。对化学来说,区别单质与化合物是关系实质的问题。因而波仪尔前后的化学家都未能离开某种单质假设(元素假说)。尽管三元素论和四元素论受到波仪尔的强烈批判,但它却以改头换面的形式出现,一直到波仪尔以后,仍为化学界所广泛采用。《怀疑的化学家》一书,虽然投合了当时复兴的原子论的潮流,受到知识界的欢迎,但终究未能驳倒旧的元素论。过了130年后,拉瓦锡提出了空气燃烧理论,道尔顿提出了原子分子学说,旧的元素论才彻底地被驳倒。