近代化学的奠基人波义耳
从藏书阁到实验室
罗伯特·波义耳1627年出生于爱尔兰利兹莫尔城堡的一个贵族之家。波义耳的父亲科克伯爵一世在爱尔兰拥有大片地产,是当时爱尔兰最富有的人之一。小波义耳家中有许多哥哥姐姐,据波义耳回忆,父亲对年幼的他格外宠爱。波义耳的母亲身体不好,3岁那年,可怜的小波义耳就失去了母亲,父亲请了一位爱尔兰保姆照顾小波义耳。
8岁那年,小波义耳离开了故乡,父亲将他和哥哥弗朗西斯送到英国伦敦的伊顿公学学习。一入学,小波义耳就表现出勤奋好学的天性,比起闲暇娱乐,他更喜欢将时间用到学习上,老师们都为有这样一位出色的学生感到自豪。
如果问小波义耳,他在学习之余怎样放松身心?小波义耳一定会回答:“读课外书。”伊顿公学的藏书很多。经历史学家考证,当时伊顿公学有英国存世最早的科学书库之一,小波义耳很有可能就是在这里翻开了他人生中的第一本科学书。但根据波义耳的自传所言,他在中学时代最爱读的不是科学书,而是历史书,尤其是那些古代英雄们的传奇故事。那时,小波义耳根本想不到,自己长大后竟然会成为一名伟大的科学家。
小波义耳在伊顿公学待了将近4年,直到父亲科克伯爵搬到英国斯托尔布里奇庄园。可能是父亲认为伊顿公学新校长推行的教学方法过于死板,于是把波义耳从学校里带走了。不久后,肩负父亲的期待,波义耳与哥哥弗朗西斯一道踏上了去往欧洲大陆的旅程,陪同他们的是一位来自日内瓦的家庭教师——伊萨克·马尔孔布。那个年代,知识的传播速度远比不上现在,所以要想汇集各国最为先进的思想学说,最好的办法就是亲自到各国游历一番。
他们穿过法国,来到日内瓦,在马尔孔布先生的家中借宿了一年多,学习几何学、伦理学等各种课程。这期间,有一件事在波义耳的人生中留下了深刻的印记。
一个盛夏的夜晚,一场暴风雨席卷了日内瓦。一道惊雷让波义耳从睡梦中惊醒。他起身,发现窗外风雨大作,雷声震耳欲聋,闪电炫人双目。狂风呼啸而来,声音大得几乎能盖过雷声,瓢泼大雨仿佛能将天上的闪电也浇灭。当时的波义耳只不过是一个14岁的孩子,他所熟悉的是英国温和而连绵的雨,何曾见过这种场面!大自然的暴戾倾泻而下,小波义耳以为世界末日来临了。害怕不已的他在心中暗暗许愿,如果能从如此可怕的世界末日中活下来,他将用余生投身于为人类服务的神圣事业。
第二天早上,风雨平息。这次经历让波义耳意识到生命可贵,不能虚度光阴,也让他在面对自己所做的学问时,心中多了一份责任感。
1641年,波义耳兄弟来到意大利,并在佛罗伦萨度过了冬天。在那里,波义耳读到了“伟大的观星者”伽利略的著作。伽利略用望远镜观测星空,支持“日心说”的科学理论,还对数学颇有研究,在当时有重要影响。伽利略为了令科学思想广为传播,在著作中采用了独特的“对话体”,用人物对话的形式讨论科学观点,通俗易懂,给波义耳留下很深的印象。他们很想亲自去拜见这位伟大的物理学家,可是还没来得及去,就听到了伽利略突然去世的消息。那时刚过完1642年的新年,波义耳听到这个消息时,难过极了。
那时,爱尔兰正发生叛乱,英国内战也拉开了序幕,动荡的时局影响到兄弟俩的学习生活。因此,哥哥弗朗西斯匆匆回国,年轻的波义耳则留在日内瓦,继续跟随马尔孔布先生学习。两年后,一个不幸的消息传来:波义耳的父亲科克伯爵去世了。波义耳赶回英国,经过一番波折,继承了父亲的斯托尔布里奇庄园。随后多年里,他定居于此,其间也经常到伦敦拜访朋友。
波义耳在斯托尔布里奇庄园继续他的学术探索。值得一提的是,此时的波义耳将主要的精力放到了伦理学和文学创作上,直到1649年,他才突然转向科学研究。
在今天,哲学和科学是两个不同的学科,如果一位年轻人从学科学转而去学哲学的话,人们会为他跨学科的抉择而诧异。但在那个年代,科学和哲学还没有彼此分离,我们现在称作“科学”的学科,在当时是哲学的一门分支,被称作“自然哲学”——牛顿的名著《自然哲学的数学原理》这一书名也说明了这一点。从这个角度看,波义耳最初没有将科学作为研究方向,而是选择钻研哲学的另一分支——伦理学,是再正常不过了。
但波义耳为什么突然改变了兴趣呢?
波义耳在1646年写给恩师马尔孔布先生的信中,提到自己最近加入了“无形学院”。波义耳去伦敦做客时,偶然参加了一群年轻学者的聚会,他们心怀天下,以全人类的幸福为己任,正契合波义耳的理想。当时尚无正式的期刊出版,学者们通过非正式集会展开讨论,分享知识。在讨论中,他们提到自然哲学对人们有实用价值,这让波义耳开始有了做科学实验的想法。
遗憾的是,波义耳那一时期的许多信件都丢失了,我们难以得知“无形学院”这群风华正茂的年轻学者中都有谁。1647年5月之后,在波义耳的信件中未再提及“无形学院”,历史学家推测学院在某时解散了。尽管如此,志同道合的朋友、学术交流的氛围都给波义耳带去了快乐,学院的精神留在了波义耳心中。
1647年,波义耳试图在斯托尔布里奇庄园建造一座实验室,但他的首次尝试不太成功。为了实验室,他定制了一座熔炉,当熔炉千里迢迢运到时,却已成了碎片。波义耳丧气极了,他给姐姐拉纳拉夫人写信抱怨道:“第一次涉足化学领域,我就如此不走运。”
对当时的英国人来说,1649年一定是翻天覆地的一年。根据议会的判决,英国国王查理一世于1月30日以叛国罪被处死刑;3月,英国废除了君主制;5月,英国宣布为共和国。社会的变革让波义耳怀疑起了自己在书中学到的传统伦理道德,也让他决定寻求新的研究方向。他想到自己两年前的尝试,决定再试一次,这次他终于成功了!8月,熔炉完好无损地送到了他的庄园,他两年前就采购好的各式玻璃仪器也终于派上了用场。这次,波义耳给姐姐的信中写道:“实验室就是我的极乐世界。”
与其他学者的交流、社会的变革、实验室的建成,在种种因素的共同作用下,波义耳走上了作为科学家漫长的实验之路。