1、化学史系列谈之二,怀疑派化学家：波义耳 、吉布斯,授课老师:汪朝阳,一、生平,二、最大贡献,三、其它贡献,波义耳,波义耳生活在英国资产阶级革命时期，也是近代科学开始出现的时代，这是一个巨人辈出的时代。波义耳在1627年1月25日生于爱尔兰的利兹莫城。就在他诞生的前一年，提出“知识就是力量”著名论断的近代科学思想家弗兰西斯培根刚去世。伟大的物理学家牛顿比波义耳小16岁。近代科学伟人，意大利的伽利略、德国的开普勒、法国的笛卡尔都生活在这一时期。,一、波义耳生平,爱尔兰贵族出身8岁入伊顿中学游学欧洲5年建立家庭实验室,近代化学时期，欧洲研究化学的人大都是药剂师或受过药学教育的人，他们在制药实践中发现
2、了不少新物质和新的化学反应。而在英国，化学取得巨大进展大都是业余科学爱好者的工作结果。他们或是家庭富裕，或是很有地位，有充裕的时间去从事研究和发展新的理论。英国化学家和物理学家波义耳，就是其中的典型代表。科学网：中国科研的希望在于“富二代”王德华教授的博客,题外音: 贵族精英的摇篮伊顿中学,泰晤士河畔，温莎堡对面，有个名叫伊顿的小镇，英国著名的伊顿公学就办在这里。称它“公学”，并非就是“公立”，而恰好相反，它是一所私立中学，自亨利六世国王560年前创建以来，一直是培养精英的贵族男校。走进它久经风雨的校园，如同置身一座古堡。两层红砖楼房围成一个正方形的院落，中央竖立着亨利六世的青铜塑像。教室高大
3、宽敞，一排排用橡木板钉成的简陋桌凳黑油油的，透出光亮。学生的名字刻满了校园所有有木头的地方，包括课桌、窗户、立柱和楼梯的护拦，已故首相艾登的名字就刻在一处楼梯的护板上。学生们一律着黑色燕尾校服和深色条纹西裤，穿黑色皮鞋，白衬衣领口上打着领结，远看显得有点老气，近看又都是一副孩子脸。他们一般13岁入学，5年后毕业，可直接进入牛津或剑桥等名牌大学深造。在英国社会，把男孩送进伊顿念书是许多人的渴望。据说曾有人替未出生的孩子报名留位，为的是让儿子将来飞黄腾达，做大官，干大事业。但是，能如愿以偿者却只是极少数有钱人家的孩子。因为伊顿的学费十分昂贵，每年1.5万英镑，食宿杂用又得另付1万多镑。一般的家庭，
4、甚至连中产阶级家庭都不敢问津。但是，从伊顿出来的人确实大都很有出息，不少人日后成了英国政治、军事、外交、实业、文化等领域的一流人才。在英国历史上50多位首相中，有20位出自伊顿之门，大诗人雪莱也是在这里念的中学，至于当了国会议员和银行家的，更是不在少数。,一、波义耳生平,如果说伊顿公学是精英的“摇篮”，那么牛津大学就是接近精英宝塔顶尖的最后一道阶梯了。站在牛津大学圣玛丽教堂的塔楼上放眼望去，这座以人文和社会科学称雄的高等学府的确气派不凡。如果正逢周末，校园里很静，似乎眼前不是一所大学，而是一座古老的宫殿。然而，正是这古香古色的校园建筑，让你感觉到牛津大学的历史悠久。它已有800多年历史，是个由
5、39个学院和研究中心组成的大型联合体，有学生1.5万人，其中硕士生和博士生达5000多人，还吸引了100多个国家的3000多名海外学生。雄厚的教学实力，优越的学习环境，加上成绩出众的生源，使得从牛津大学出来的学生有种难以掩饰的优越感，在英国社会中起着显而易见的统治作用。历史上，牛津大学出了29位首相。在1979年6月的339名保守党议员中，竟有94人毕业于牛津大学。,迁居牛津组建“无形的大学”（英皇家学会前身）当选主席（但谢绝就职）巨额遗产捐赠教会,二、最大贡献近代化学奠基人,给化学元素提出了科学的定义，“波义耳把化学确立为科学”（恩格斯）。,1、含义,近代化学的界定与特点（1）从17世纪中叶
6、，英国化学家波义耳把化学确立为科学开始，到19世纪90年代末，微观领域的三大发现前的二百几十年，为近代化学时期。这个时期的化学，从一般的知识积累发展到系统整理阶段。经过曲折的道路，法国化学家拉瓦锡终于在科学的基础上建立起关于燃烧现象的氧化学说，发起了化学史上的一场革命，为化学的进一步发展打开局面。接着，化学的一些基本定律被发现，道尔顿的化学原子说成为化学发展中的一个里程碑。事物的发展往往是从模糊杂乱的现象中揭示出本质的联系，从而走向条理化并产生理论。19世纪60年代化学的原子-分子学说正是这样确立的，成为化学大步向前发展的新阶梯。,2、背景,炼金术医药化学、冶金化学的兴起当时化学处于从属地位波
7、义耳使其成为独立的科学,二、最大贡献近代化学奠基人,近代化学的界定与特点（2）这一时期，特别是19世纪，化学工业在欧洲繁荣起来，进一步促进化学上一系列的发现和发明，为化学元素周期律的诞生提供了基础，为有机化学的产生和发展创造了条件。19世纪后期，物理化学的发展显示出它的理论价值，渗透到无机化学、分析化学和有机化学等方面，并初步显示出化学与物理学密切的内在联系。,二、最大贡献近代化学奠基人,3、方式,1661年匿名出版怀疑派的化学家，百年之后从拉瓦锡起才得到公认。,有趣的是，当时伟大的科学家牛顿全盘接受了波义耳的化学思想，并在他自己的著作中发展了波义耳的微粒学说。,I Newton（1642-1
8、727）,首先，波义耳认识到化学值得为其自身的目的去进行研究，而不仅仅是从属于医学或炼金术的。其次，波义耳认为，实验和观察的方法才是形成科学思维的基础，化学必须依靠实验来确定自己的基本定律。最后，波义耳为化学元素下了一个清楚的定义。如果把伽利略的对话作为经典物理学的开始，那么波义耳的怀疑派化学家可以作为近代化学的开始。,怀疑派化学家在化学史上的意义,二、最大贡献近代化学奠基人,三、波义耳其他贡献,1、指示剂的发明2、磷的化学研究3、波义耳定律4、墨水的发明,第一位把各种植物的天然液汁用作指示剂的化学家，有的配成溶液，有的做成试纸。石蕊试纸即波义耳的发明，发明的方法至今仍在使用。,1、指示剂的发
9、明,石蕊试纸的偶然发现：纪念未婚妻（波义耳终身未娶）实验室放花酸雾上升弄脏紫罗兰 水洗后插回片刻变成“红罗兰”研究各种植物的天然液汁与酸碱作用石蕊地衣中提取的色液制成石蕊试纸使用。,题外音,2、磷的化学研究,寻找哲人石的炼金师发现磷,1669年德炼金家布兰德炼金而破产异想天开（机体的生命活动产物含有哲人石；凡是黄色的东西都含有黄金）蒸馏人尿残渣烤干曲颈瓶内留下发光的粉末卖机密给J. D.克拉夫特医生欧洲宫廷巡回表演骗钱波义耳从动物尿中提取了磷，并首次系统地研究磷的化学性质，公开了制磷的秘密，沉重地打击了当时的一些“科学”骗子。,研究气体时发现波义耳定律，比马略特早十几年。“在密闭容器中的定量气
10、体，在恒温下，气体的压力和体积成反比关系。” 称之为波义耳-马略特定律。4、墨水的发明Fe3+与苦味子酸反应 黑色溶液久不褪色蓝黑墨水该方法沿用了一个世纪。,3、波义耳定律,一、生平二、“寂寞”的统计力学的奠基人,吉布斯,如果说，一个非常富有的人献身于寂寞的科学但又不被当时世人所认可（如波义耳），值得我们纪念的话，那么在一个物欲横流的国度中矢志科学而甘于“寂寞”的人，更值得我们敬仰他就是波义耳200多年后的著名化学家吉布斯。,一、吉布斯生平,出身不错： 1839年2月11日生于美国康涅狄格州的纽黑文，父亲是耶鲁学院教授。,成绩优异： 1854-1858年在耶鲁学院学习，学习期间，因拉丁语和数学
11、成绩优异曾数度获奖。,教授生涯： 1863 年获耶鲁学院哲学博士学位，留校任助教1869年回国后继续任教1871 年到 1903 年任耶鲁学院的数学物理教授1897 年被选为英国皇家学会会员曾获得伦敦皇家学会的科普勒奖章1903年4月28日在纽黑文逝世，终年64岁。,二、“寂寞”的统计力学的奠基人,学报论文：吉布斯在1873-1878年名不经传的康乃狄格科学院院报发表的三篇论文中，以严密的数学形式和严谨的逻辑推理，导出了数百个公式，为化学热力学的发展做出了卓越的贡献。假如吉布斯从未发表过其它论文，单凭这一项贡献就足以使他名列科学史上最伟大的理论学者的行列之中。1902年，他把玻尔兹曼和麦克斯韦
12、所创立的统计理论推广和发展成为系统理论，从而创立了近代物理学的统计理论及其研究方法。吉布斯还发表了许多有关矢量分析的论文和著作，奠定了这个数学分支的基础。此外，他在天文学、光的电磁理论、傅里叶级数等方面也有一些著述。,功利主义： 但是，美国科学传统的功利主义性质，限制了美国人的眼界。他所在大学以及美国其它各地的同事，直到他的晚年也没有察觉到他工作的意义。他们认为吉布斯的理论研究似乎没有实际用处，甚至在耶鲁学院掀起了撤换吉布斯的运动。在他作为耶鲁学院教授的头十年，没有得到任何薪俸。1920年，在他首次被提名进入纽约大学的美国名人馆时，在可能获得的 100票中他只得到了 9票。直到他逝世47年后的
13、1950年，才被选入该机构之中并立半身像。他毫无疑问可以获得诺贝尔奖，但他在世时从未被提名。即使到今天，除了对自然科学感兴趣的人外，受过教育的美国人对吉布斯的名字仍旧感到生疏。,二、“寂寞”的统计力学的奠基人,谁的责任：必须承认，吉布斯的工作多年没有得到人们的重视，他本人应“承担”主要责任。他从来不愿花费一点力气宣传他自己的工作，康乃狄格科学院院报远非当时的一流期刊，但他不介意读者的多少，只希望找到知音，将论文的复印本寄给各国有影响的科学家。吉布斯属于那种似乎内心并不要求得到同时代的人承认的罕见的人物中的一个。他对于能够解决自己脑海中所存在的问题便感到满足，一个问题解决之后，接着他又着手思考另
14、一个问题，而从来不愿想一想别人是否了解他究竟做了些什么。同时，他的论文很难看懂，他很少接引范例帮助说明他的论证。他所导出的定律的含义时常留给读者自己推敲。多年以后，他在耶鲁的一位同事承认，康乃狄格科学院当时没有一个成员能够读懂他有关热力学的论文，正如这位同事所说的：“我们了解吉布斯并承认他的贡献全凭盲目”。,二、“寂寞”的统计力学的奠基人,墙外开花： 但是，早在吉布斯的工作在本国受到重视之前，他在欧洲已经得到承认。那个时代的杰出理论家麦克斯韦（Maxwell）看出了它的意义，并在自己的著作中反复地引证过它。物理化学创始人、德国科学家奥斯特瓦尔德（Ostwald）这样称赞吉布斯：“从内容到形式，
15、他赋予物理化学整整一百年。”奥斯特瓦尔德同时在 1892年将他的论文译成了德文。法国著名物理化学家勒夏特列（Le Chatelier）认为吉布斯工作的意义可以与拉瓦锡的成就媲美，1799年他将吉布斯的名作译成了法文。,二、“寂寞”的统计力学的奠基人,盖棺定论：总之，吉布斯是一位地道的“在自己的本土上不享荣誉的先知”。他从不低估自己工作的重要性，也从不炫耀自己的工作。他的心灵宁静而恬淡，从不烦躁和恼怒，是笃志于事业而不乞求同时代人承认的罕见伟人。结论启示：可见，作为科学家，不仅要敢于怀疑前人，还要敢于面对别人的怀疑。前者难，后者更难！不值得？！,二、“寂寞”的统计力学的奠基人,本讲思考题,1写出下列物质（或元素）的化学式，并写出一句与之相关的话： 磷 三价铁离子 2波义耳的重大贡献与名著是什么？ 3石蕊试纸是如何发明的？给我们什么启示 4有人利用磷的发现骗人钱财，波义耳利用科学揭穿其底细。结合当今社会的伪气功、纳米水等现象，谈谈你对科学的社会价值的认识。 5吉布斯的科学生涯给我们什么启示？你认为值得吗？,
