世界近代中期科技史-第15章
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此外，赫尔蒙特还在实验中试制并使用了硫酸、硝酸等无机酸，辨认出
人体的胃液中所含有的酸以及胆汁中所含有的碱。他还初步发现了真空的存
在。
然而，赫尔蒙特对近代化学的贡献，主要是他的化学实验方法和化学元
素理论。
在化学实验方法上，他十分重视化学实验中的定量分析，他在实验中广
泛地使用天平，这就促进了定量分析方法在化学实验中的运用和发展。定量
分析是炼金术向近代化学转变的重要一步。
在化学元素理论上，赫尔蒙特以他的实验事实为基础，否定了古希腊自
然哲学中的元素学说，他认为，元素之所以称为元素，是因为它们不能转变
成别的东西，而且也不能把它们还原为更简单的状态。根据元素这一定义，
他认为土与火并不是元素，而只有水和空气才是真正的元素。这个元素的定
义为后来波义耳确定元素的科学定义奠定了直接的理论基础，波义耳认为赫
尔蒙特“在实验方面比许多学者所乐意认为的更加伟大”。
赫尔蒙特死于1644年，他的主要著作《医学入门》于1648年出版，正
是在这一著作的影响下，英国青年波义耳踏上了把炼金术彻底转变为化学的
科学道路。
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2。波义耳的化学成就
（1）波义耳的实验化学成就
波义耳（1627—1691年）生于爱尔兰的利菲莫尔堡的一个贵族家庭。为
了学习大陆科学，少年时，曾到意大利、瑞士等国留学，在留学期间，他学
习了当时尚处于炼金术襁褓中的早期化学。1644年，他父亲、保皇党派的理
查德伯爵被击毙，他只得赶回爱尔兰多尔塞特郡老家，去看守祖传庄园并开
始过隐居生活。在隐居期间，他进行了哲学和早期化学的研究。
1646年，波义耳应邀加入了由威尔金斯组织的群众性科学社团——“哲
学学会”（亦称无形学院）。1648年，威尔金斯被克伦威尔政府任命主持对
牛津大学的改革，威尔金斯邀请波义耳到牛津去工作。本来，早在1645年，
波义耳就曾在他家的位于牛津的祖传领地斯泰尔桥筹建过物理化学实验室，
此时，波义耳也极想返回自己在牛津的实验室。1654年，波义耳应邀重返牛
津。自此以后，波义耳的实验化学研究进入了一个新的时期。
在牛津期间，波义耳重建了斯泰尔桥的物理化学实验室，聘请了包括青
年胡克在内的一批助手，开始进行多种课题的实验化学研究，如与胡克一起
进行的大气压力实验、多种燃烧实验，差不多都是在牛津进行的。波义耳在
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，
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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。
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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
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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�
