数理化通俗演义：第26章 无形学院研究无形物 科坛新人脚下有新路

第26章 无形学院研究无形物 科坛新人脚下有新路

——波义耳定律化学科学的确立

科学探索有时像大海的潮涌，一俟勃发，就能创造出奇迹。后人评价笛卡儿，说这位法国科学家的坐标系是从梦中得来的，时间是1620年11月10日，地点是法国乌尔姆镇。其实这笛卡儿才高智广，何止在数学领域，他对于物理、天文、生理、医学、化学也都无所不通。他认为“世界是一本大书”，为读这本大书他终生不肯闲下来而游历各国，与当时欧洲的一些名士学者切磋学术。这天他又游历到英国的斯泰尔桥。不过这次他倒不是来讨论什么学问，而是拜访他的老朋友莱尼拉芙夫人的。却说他叩门入内，落座接茶。莱尼拉芙夫人见是老友光临，早跑前跑后，又是取水果茶点，又是吩咐仆人备饭。笛卡儿仰坐在椅子里仔细打量起朋友的住所来。这是一座漂亮的私人庄园。窗外红楼绿树，白木栅栏，室内墙上留着精细的浮雕；有鼓着双翅的小天使，有娴静美丽的淑女。这时外面咩咩地一阵羊叫，几声鞭响，他探头一望，只见如血的夕阳从群羊的背上抹过，一团白云红雾飘过绿草清水，好一幅牧归图。他这个四海为家终生飘零的人不由得顿生归根之念，他下意识地摸摸自己斑白的鬓角，真是学海无边，何日是岸啊。自己要能有这样一座庄园，让他这只孤舟也能傍岸暂歇一时多好。这时莱尼拉芙夫人也已忙完，笑盈盈地坐在他对面，说：“怎么，看上我这个世外庄园了？”

“是啊。这里太清静了。”

笛卡儿话音未落，忽听楼上脚步杂沓，人声鼎沸，像是开会，又像是吵架。

他刚才隐隐升起的闲适之感顿消云外，忙问：“上面在干什么？”

莱尼拉芙夫人无可奈何地一笑，说道：“世外庄园也不清静啊，一群毛头小子，整日议论什么世界，什么物质，一个个都想当你这么大的科学家呢。”

不想这么一说，笛卡儿倒忽然来了精神，旅途的疲劳一扫而光，说：“快领我上去看看。”莱尼拉芙夫人笑道：“你呀，天生是个跳不出苦海的人。”

他们上到二楼，一推门，只见七八个年轻人，有的坐在桌子上，有的卧在沙发里，还有的依在窗前，正指手画脚，脖粗脸涨地辩论。桌上书本倒扣，纸张乱叠。他们见有陌生人进来才赶快打住话头。莱尼拉芙夫人指着当中站着的一个二十来岁的小伙子说：“你还没见过，这就是我的小弟弟波义耳（1627—1691），这些都是他们组织里的人。”又回过头说：“你们也认识一下，这就是我的老朋友，你们常议论的大人物笛卡儿。”小伙子们不禁大吃一惊，喜得如遇着上帝下凡一般，一起围了上来。笛卡儿说：“你们在议论什么？”

“还不是亚里士多德老头儿早就讲的那个老问题，世界到底是什么。是水，是火？还是土，是气？”他们乱哄哄地一齐回答。又有人补充道：“最近还流行什么‘三原质’说，说是一切物质遇火都要分解成三种元素：硫磺、水银、盐。说木头点着火后，火苗是硫磺，冒的烟是水银气，留下的灰是盐。”

“这都是些胡说。”一扯到这个话题，波义耳又恢复了刚才咄咄逼人的架势，忘记了面前新来的这位贵客，“物质遇火不一定都是分解，有时反倒是合成。如灰和沙子经火一烧倒成了玻璃。再说，就是那‘三原质’也不是不可再分的东西。

如他们说的盐里就有碱和酸。从亚里士多德以来，人们总是在这些无形的东西上辩论来辩论去，其实真正解决问题的方法还是要实验，要一样一样地去试，这些无形的东西就可以看得见摸得着了。它们至少有三样特点：形状、大小和运动。”

笛卡儿在一旁听着，觉得这些年轻人确实有胆有识，一切经过实验，这不是培根提倡的方法吗？他们敢于反对旧的经院式研究去闯自己的新路，便又问：“刚才听说你们还有个组织，叫什么名字？”

“无形学院。”

“什么意思？”

“我们自愿结合到一起讨论问题，无拘无束，无形无体，不就是无形学院吗？”

笛卡儿闻听哈哈大笑：“好，好，有意思，你们比牛津的那些学院并不差分毫啊，真是后生可畏。”

再说这波义耳也真是说到做到。他父亲是一位保皇分子，前不久在与克伦威尔革命军作战中刚刚阵亡，留下了这笔家产。他就用这些钱在领地里修起冶炼大铁炉，买来瓶瓶罐罐，雇了工人、秘书。波义耳是个百科全书式的学者，物理、化学、生物、医学、哲学、神学无所不爱，无所不去研究。这些实验大都是由他精心设计，由别人去做，他分析记录，研究规律，然后口授论文。这天他正在实验室里巡视，助手威廉报告刚从国外买来两瓶盐酸。波义耳说：“拿来让我看看。”

这时老花匠刚采了一大篮子紫罗兰，扎成一束束正向各房间里分插。波义耳闻着沁人心脾的芳香，看着那紫里透蓝的花瓣，不觉随手从篮子里抽了一束，拿在手里一边玩，一边看威廉往一个烧瓶里倒盐酸。那淡黄色的液体一流出瓶口，便冒着滚滚的浓烟，缓缓地在瓶子周围滚动。波义耳和助手都感到一阵刺鼻地难受，他忙用花束下意识地扑打了几下，又把花举到鼻下。等看过新买的盐酸，他举着花束又欢快地回到书房，这时花上还在冒着轻烟。多娇好的花朵，不幸竟也沾上了盐酸的飞沫。他赶忙将花浸到一个有水的玻璃盆里，然后在地上一趟一趟地踱着步子，开始给秘书口授文章。不知这样走了几趟，他偶一抬头，突然发现玻璃盆里的花变成红色的了，他以为是玻璃与阳光的作用，忙上去一把抽出来。刚才这花明明还是蓝盈盈的一瓣一瓣，怎么转眼就成了红艳艳的一朵一朵？秘书听他不说话，一抬头见波义耳正在那里对着一束水淋淋的鲜花发愣，他正要问话，波义耳却大喊道：“快到花园里去再采一大把紫罗兰，还有药草、苔藓、五倍子，各种花草树皮都采一点儿来。”

原来聪明的波义耳立即悟到是盐酸使紫罗兰变成红色。那么对其他花草会怎样呢？他将各种花草制成浸液，然后用酸碱一一去试，果然有的遇碱变色，有的遇酸变色，而更有趣的是用石蕊苔藓制成的一种紫色浸液却是遇酸变红，遇碱变蓝，一身而兼二性，实在妙极了。他用这浸液将纸泡湿，然后再烘干，以后遇到新的液体不知是酸是碱，只要剪上一条这种试纸，投入液中，或红或蓝，酸碱立判分晓。

正是：

有色有味紫罗兰，任人品嗅任人看。

一朝落入知己手，却为化学来指南。

我们现在中学生在课堂上用的指示剂，原来就是这样发明的。

各位读者，波义耳发现酸碱测试法这件事好像纯属偶然，但仔细一想，偶然中有必然。就是哲学上说的必然性寓于偶然之中。科学发现的必然有两个含义，一是事物本身存在着必然的规律，不管你知道不知道，它都存在，都在起作用，它今天不在这里露头，明天必然会在那里露头，总有一天要让人在一次偶然的机会中发现它。像一头小鹿，尽管它躲躲藏藏，但是只要它在林子里生活，就总会被猎人发现。二是研究者自身，他有既定的目标，又划定了一定的范围，锲而不舍，总能达到目的。就像一个猎人，今天没有猎获，明天没有猎获，后天总会有猎物撞在他的枪口上。“必然”就这样在偶然中实现。这里要紧的一条是，你必须去干，首先做到主观的必然，才能发现客观的必然。近水楼台先得月，你总得走近事物才可能发现事物。许多科学家都是守着一个题目，十年、三十年，甚至一生，才得以抓住那一点点“偶然”。但只因这偶然一得，便扯出了一条线，一条贯穿全过程的必然的规律之线。

却说这波义耳发明了指示剂后就更认真地要分出各种物质的特性。他早已不相信那关于水、土、气、火是最简单的物质的说法，而认为世界是由一些最小的微粒组成，但是微粒是怎样结合在一起，他又要亲自来试一试。这天波义耳又和自己的新助手罗伯特·胡克将一些不同的反应物放在一个U形管里，管的一头密封，再从另一头加压。波义耳说：“我想压力提高，这些微粒的结合就会更快。

请将压力平衡管提高，增大压力一倍。”胡克将压力慢慢升高一倍，波义耳去看U形管的刻度，他惊奇地发现：气体体积缩小了一半。他喊道：“再加大一倍。”

体积又缩小了一半。这回他亲自操作，压力慢慢减少，当小到等于最初压力时，气体的体积也正好恢复到原来的大小。他立即挥笔在本子上记下一句话：

气体的体积和它的压力成反比。

这就是1662年发现的，著名的波义耳定律。

现在波义耳手中已掌握了大量的实验材料，于是他集中精力开始写一本新书《怀疑的化学家》。他在这本书里力排众议，把过去认为化学就是炼金术，就是制药之道，元素是四种或三种的说法批驳得体无完肤。他另指新路，认为化学应当说明化学过程和物质的结构，元素就是再不能分解的物质。

近代化学出现了。恩格斯说，是“波义耳把化学确立为科学”。

波义耳就是这样从亲自做实验入手，积累了资料，又上升到理论著书立说。

现在他暂时离开了烧瓶、熔炉，而每天与墨水纸张做伴。这天波义耳正专心致志地写书，胡克突然慌慌忙忙地推门进来，高喊着：“好消息，好消息。波义耳先生，伦敦来信了！”

究竟伦敦来信带来什么消息，且听下回分解。