羅伯特·波義耳（Robert Boyle，1627年1月25日—1691年12月30日），英國物理學(xué)家、化學(xué)家，?化學(xué)科學(xué)的開(kāi)山祖師，近代化學(xué)的奠基人，化學(xué)史家都把1661年作為近代化學(xué)的元年，因為這一年有一本對化學(xué)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的著(zhù)作出版問(wèn)世，這本書(shū)就是波義耳所著(zhù)的《懷疑派化學(xué)家》（The Skeptical Chemist）。革命導師馬克思、恩格斯也同意這一觀(guān)點(diǎn)，他們譽(yù)稱(chēng)“波義耳把化學(xué)確立為科學(xué)”。?由于波義耳科學(xué)上的卓越成就，被人們稱(chēng)為“英國科學(xué)界的明星”。

1691年12月30日波義耳逝世，終年64歲。他終身未娶。

人物生平

出生背景

波義耳生活在英國資產(chǎn)階級革命時(shí)期，也是近代科學(xué)開(kāi)始出現的時(shí)代，這是一個(gè)巨人輩出的時(shí)代。波義耳1627年1月25日出生于愛(ài)爾蘭的利斯莫爾。?就在他誕生的前一年，提出“知識就是力量”著(zhù)名論斷的近代科學(xué)思想家弗朗西斯·培根去世。偉大的物理學(xué)家牛頓比波義耳小16歲。近代科學(xué)偉人、意大利的伽利略、德國的開(kāi)普勒、法國的笛卡爾都生活在這一時(shí)期。

波義耳出生在一個(gè)貴族家庭，家境優(yōu)裕為他的學(xué)習和日后的科學(xué)研究提供了較好的物質(zhì)條件。童年時(shí)，他并不顯得特別聰明，他很安靜，說(shuō)話(huà)還有點(diǎn)口吃。沒(méi)有哪樣游戲能使他入迷，但是比起他的兄長(cháng)們，他卻是最好學(xué)的，酷愛(ài)讀書(shū)，常常書(shū)不離手。8歲時(shí)，父親將他送到倫敦郊區的伊頓公學(xué)，在這所專(zhuān)為貴族子弟辦的寄宿學(xué)校里，他學(xué)習了3年。隨后他和哥哥法蘭克一起在家庭教師陪同下來(lái)到當時(shí)歐洲的教育中心之一的瑞士日內瓦度過(guò)了2年。在這里他學(xué)習了法語(yǔ)、實(shí)用數學(xué)和藝術(shù)等課程，更重要的是，瑞士是宗教改革運動(dòng)中出現的新教的根據地，反映資產(chǎn)階級思想的新教教義熏陶了他。此后波義耳在實(shí)際行動(dòng)中雖然未參與任何一派，但是他在思想上一直是傾向于革命的。

游歷歐洲

1641年，波義耳兄弟又在家庭教師陪同下，游歷歐洲，年底到達意大利。旅途中即使騎在馬背上，波義耳仍然是手不釋卷。在意大利，他閱讀了伽利略的名著(zhù)《關(guān)于兩大世界體系的對話(huà)》。這本書(shū)給他留下了深刻的印象，20年后他的名著(zhù)《懷疑派化學(xué)家》（The Sceptical Chemist）就是模仿這本書(shū)的格式寫(xiě)的。他對伽利略本人更是推崇備至。

波義耳的哥哥們和他們的父親一樣，在英國的資產(chǎn)階級革命中都是?；逝?。1644年，他父親在一次戰役中死去。家庭情況的突變，經(jīng)濟來(lái)源的中斷，迫使波義耳回到戰亂的英國?；貒笏S同情革命的姐姐萊涅拉夫人一起遷居到倫敦。在倫敦他結識了科學(xué)教育家哈特·利泊，哈特·利泊鼓勵他學(xué)習醫學(xué)和農業(yè)。

波義耳在家里是14個(gè)兄弟姐妹中最小的一個(gè)：在他三歲時(shí)，母親不幸去世。也許是缺乏母親照料的緣故，他從小體弱多病。有一次患病時(shí)，由于醫生開(kāi)錯了藥而差點(diǎn)喪生，幸虧他的胃不吸收將藥吐了出來(lái)，才未致命。經(jīng)過(guò)這次遭遇，他怕醫生甚于怕病，有了病也不愿找醫生。并且開(kāi)始自修醫學(xué)，到處尋找藥方、偏方為自己治病。哈特·利伯的鼓勵使他下決心研究醫學(xué)。當時(shí)的醫生都是自己配制藥物，所以研究醫學(xué)也必須研制藥物和做實(shí)驗，這就使波義耳對化學(xué)實(shí)驗產(chǎn)生了濃厚的興趣。

研究醫學(xué)

在研究醫學(xué)的過(guò)程中，他翻閱了醫藥化學(xué)家的許多著(zhù)作，他很崇拜比他大50歲的比利時(shí)醫藥化學(xué)家海爾蒙特。海爾蒙特不論白天黑夜，完全投入化學(xué)實(shí)驗，自稱(chēng)為“火術(shù)的哲學(xué)家”。這就成為波義耳學(xué)習的榜樣。波義耳為自己創(chuàng )造了一個(gè)實(shí)驗室，整日渾身沾滿(mǎn)了煤灰和煙，完全沉浸于實(shí)驗之中。波義耳就是這樣開(kāi)始了獻身科學(xué)的生活，直到1691年底逝世。

科學(xué)研究

1644年，一批對科學(xué)感興趣的人，其中包括教授、醫生、神學(xué)家等，定期地在某一處聚會(huì )，討論一些自然科學(xué)問(wèn)題。他們自稱(chēng)它為“無(wú)形學(xué)院”。1648年因為倫敦戰局不穩，更因為資產(chǎn)階級革命派的軍隊攻占了牛津，革命派首領(lǐng)克倫威爾任命無(wú)形學(xué)院的成員維爾金斯擔任牛津大學(xué)瓦當學(xué)院的院長(cháng)，無(wú)形學(xué)院的部分成員也紛紛遷往牛津，活動(dòng)的中心從倫敦轉移到牛津。1660年，因政局趨于穩定，活動(dòng)中心又遷回到倫敦。隨著(zhù)無(wú)形學(xué)院隊伍的擴大，在1660年的一次集會(huì )上，宣布正式成立一個(gè)促進(jìn)物理—數學(xué)實(shí)驗知識的學(xué)院。不久經(jīng)國王查理二世批準，這學(xué)院變成以促進(jìn)自然科學(xué)知識為宗旨的英國皇家學(xué)會(huì )。英國皇家學(xué)會(huì )根據培根的思想，十分強調科學(xué)在工藝和技術(shù)上的應用，建立起新的自然哲學(xué)，成為著(zhù)名的學(xué)術(shù)團體。

1646年，波義耳在倫敦就參加了無(wú)形學(xué)院的活動(dòng)。后來(lái)由于厭倦首都上層社會(huì )生活中的空虛，更重要的是想集中精力做一些科學(xué)實(shí)驗，于是遷往他父親一所偏遠的莊園，在那里讀書(shū)、進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗，一住就是8年。莊園的生活雖然安靜，但是對于波義耳的科學(xué)活動(dòng)畢竟有很多不便之處，特別是他很想念那些無(wú)形學(xué)院的朋友們。

1654年，他遷往牛津，寄宿在牛津大學(xué)附近一個(gè)藥劑師家里。以后他又建立了自己設備齊全的實(shí)驗室，并為自己聘用了一些助手，有些助手還是很有才華的學(xué)者。例如羅伯特·胡克后來(lái)也成為一個(gè)著(zhù)名的科學(xué)家，他發(fā)現了形變同應力成正比的固體彈性定律，制成了顯微鏡，觀(guān)察到植物細胞。這些助手在波義耳領(lǐng)導下進(jìn)行觀(guān)察和實(shí)驗，并幫助波義耳收集整理科學(xué)資料和來(lái)往信件。這樣就在波義耳的周?chē)纬闪艘粋€(gè)科學(xué)實(shí)驗小組，波義耳的實(shí)驗室也一度成為無(wú)形學(xué)院的集會(huì )活動(dòng)場(chǎng)所。波義耳的一系列科研成果都是在這里取得的，那本劃時(shí)代的名著(zhù)《懷疑派化學(xué)家》也是在這里完成的。據統計，在1660—1666年的6年時(shí)間里，他寫(xiě)了10本書(shū)，在《皇家學(xué)會(huì )學(xué)報》上發(fā)表了20篇論文。在牛津，波義耳一直是無(wú)形學(xué)院的核心人物，正式成立一個(gè)促進(jìn)實(shí)驗科學(xué)的學(xué)術(shù)團體也是波義耳的主張。不過(guò)當英國皇家學(xué)會(huì )在倫敦成立時(shí)，波義耳身在牛津，所以沒(méi)有成為該學(xué)會(huì )的第一批正式會(huì )員，但是大家都公認波義耳是英國皇家學(xué)會(huì )的發(fā)起人之一，故而被任命為首屬干事之一。

1668年，波義耳得知他姐夫去世的消息后，決定從牛津遷往倫敦，和他親愛(ài)的姐姐萊涅拉夫人住在一起。到倫敦后，他又在他姐姐家的后院建造了一所實(shí)驗室，繼續進(jìn)行他的研究工作。對于社交活動(dòng)，他看得很淡漠，甚至有點(diǎn)厭惡。但是他卻把自己的科學(xué)活動(dòng)與英國皇家學(xué)會(huì )密切地聯(lián)系起來(lái)，因而在英國皇家學(xué)會(huì )贏(yíng)得很高的聲譽(yù)，是科學(xué)界公認的領(lǐng)袖。1671年他因勞累而中風(fēng)，經(jīng)過(guò)很長(cháng)時(shí)間的治療才痊愈。因此1680年波義耳被選為英國皇家學(xué)會(huì )會(huì )長(cháng)時(shí)，他因為體弱多病又討厭宣誓儀式而拒絕就任。

人物成就

正確地指出了研究化學(xué)的目的

17世紀以前的化學(xué)知識，一部分是煉金術(shù)的內容，目的在于變金屬為黃金或白銀；一部分是醫藥學(xué)的內容，目的在于發(fā)展醫藥，治病救人；一部分是化工生產(chǎn)的內容，目的在于增加產(chǎn)品的種類(lèi)和提高產(chǎn)品的質(zhì)量?；瘜W(xué)研究沒(méi)有獨立性，主要由于沒(méi)有明確的、正確的研究目的，而是其它部分的附屬物。關(guān)于研究化學(xué)的目的問(wèn)題，波義耳提出了與以前的煉金術(shù)家、醫藥學(xué)家和化工生產(chǎn)者有本質(zhì)不同的見(jiàn)解。他認為研究化學(xué)的目的不是醉心于煉金術(shù)和醫藥，而是在于認識物質(zhì)的本性。為此就需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗，收集所觀(guān)察到的事實(shí)，使化學(xué)從煉金術(shù)和醫藥學(xué)中解放出來(lái)，發(fā)展成為一門(mén)專(zhuān)為探索自然界本質(zhì)的科學(xué)。他說(shuō)：“化學(xué)，到目前為止，還是認為只在制造醫藥和工業(yè)品方面具有價(jià)值。但是我們所說(shuō)的化學(xué)，絕不是醫學(xué)或藥學(xué)的婢女，也不是甘當工藝和冶金的奴仆?；瘜W(xué)本身作為自然科學(xué)中的一個(gè)獨立部分，是探索宇宙奧秘的一個(gè)方面?；瘜W(xué)，必須是為真理而追求真理的化學(xué)?！辈x耳的自然觀(guān)促使人們逐漸認識到，化學(xué)是具有自然特性的一門(mén)需要積極發(fā)展的科學(xué)。由于研究化學(xué)有了明確的研究目的、范疇和方向，使化學(xué)研究徹底地從煉金術(shù)、醫藥學(xué)、化工生產(chǎn)中解放出來(lái)，大大地推動(dòng)了化學(xué)科學(xué)的發(fā)展。所以恩格斯高度評價(jià)說(shuō)：“波義耳把化學(xué)確立為科學(xué)?！敝钡浆F在，波義耳所確定的化學(xué)研究的目的，對化學(xué)的研究和發(fā)展仍然具有指導意義。

第一個(gè)科學(xué)的元素定義

波義耳用實(shí)驗證明，黃金不怕火燒，不會(huì )被火分解，更不會(huì )在火的作用下生成鹽、硫或汞；但它可以跟其它金屬融在一起變成合金，還可以溶解在王水里，而且所得到的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)適當處理黃金又可以恢復原性重現出來(lái)。他實(shí)驗得出把砂子和灰堿兩種東西混合在一起，經(jīng)過(guò)加熱可以熔化成透明的玻璃；生成的玻璃再也不會(huì )分解成土、水等東西。把灰堿和油脂燒煮會(huì )變成肥皂，但將肥皂加熱所得到的產(chǎn)物卻是跟堿和油脂完全不同的渣塊。榨壓葡萄得到的果汁，經(jīng)過(guò)發(fā)酵可以變成酒精，果汁和酒精也都不會(huì )變成鹽或硫。波義耳還指出，不少的化學(xué)變化都可以說(shuō)明，同一物質(zhì)經(jīng)過(guò)不同處理可以轉變成其它各種東西。這說(shuō)明物質(zhì)的組成和性質(zhì)是復雜的，即不是亞里士多德所說(shuō)的四元素，也不是醫藥學(xué)家所說(shuō)的三元素。他還研究了在冶金和金屬加工業(yè)中，金屬鍛燒以后所得的灰渣比金屬還重的現象，決不是金屬分解以后留下的元素，而得到的是比金屬本身更復雜的物質(zhì)。波義耳通過(guò)許多事實(shí)的論證后，給元素下了一個(gè)比較科學(xué)的定義：“我指的元素應當是某些不同任何其他物質(zhì)所構成的原始的和簡(jiǎn)單的物質(zhì)或完全純凈的物質(zhì)”，“是具有一定確定的、實(shí)在的、可覺(jué)察到的實(shí)物，他們應是同一般化學(xué)方法不能再分解為更簡(jiǎn)單的某些實(shí)物?！边@是世界上第一個(gè)科學(xué)的元素定義。由于波義耳給化學(xué)元素提出了科學(xué)的定義，為人類(lèi)研究物質(zhì)的組成指明了方向。雖然波義耳提出了科學(xué)的元素概念，由于時(shí)代的局限性，他并沒(méi)有明確指出那些物質(zhì)是真正的元素，而且仍然把火、水、氣等當作元素。

發(fā)展了古代的微粒說(shuō)

古希臘唯物主義哲學(xué)家德謨克利特認為物質(zhì)是由微粒構成的。到17世紀這個(gè)觀(guān)點(diǎn)重新復活起來(lái)，并獲得了發(fā)展，牛頓、胡克、波義耳都是堅持微粒說(shuō)的代表人物。關(guān)于光線(xiàn)通過(guò)棱鏡而折射的問(wèn)題，他們都以微粒作解釋?zhuān)梢晕⒘Ｖ皇且环N推想的東西實(shí)際上誰(shuí)也沒(méi)有看過(guò)?；瘜W(xué)家為了解釋化學(xué)反應過(guò)程，也求助于微粒的運動(dòng)和變化。雖然波義耳深信微粒說(shuō)，但把它應用于化學(xué)卻出現了問(wèn)題?；瘜W(xué)物質(zhì)的性質(zhì)是多種多樣的，反應過(guò)程是復雜的，只是用微粒及其運動(dòng)是難以解釋的。他說(shuō)：“我建議的關(guān)于特殊本源的微粒說(shuō)，其重大困難就在于自然物體實(shí)際見(jiàn)到這種繁多的特性會(huì )起源于這樣少的兩種因素，而且簡(jiǎn)單到只是物質(zhì)和位移運動(dòng)，這是不能令人置信的?！彼鶕}能溶于水而不能溶于油或汞，但黃金能溶于汞而不能溶于水和油，硫能溶于油而不能溶于水或汞等現象，認為應該在微粒說(shuō)上面添加一些別的東西以補充其內容。他設想物質(zhì)的基本微粒有各種不同形態(tài)和大小，并以不同的方式運動(dòng)，或者相互固定在各種不同的次序和排列上，并在它們的細孔里保持著(zhù)某些流出物或發(fā)散物。如同各個(gè)字母一樣，可以有各種不同的方式組合起來(lái)，每個(gè)組合體代表一個(gè)化學(xué)物質(zhì)。這就是他給微粒說(shuō)添加的所謂“物體中的變異原理”。波義耳的變異原理，豐富了古希臘以來(lái)關(guān)于微粒說(shuō)的內容，發(fā)展了哲學(xué)家的微粒說(shuō)。

波義耳定律

波義耳在科學(xué)研究上的興趣是多方面的。他曾研究過(guò)氣體物理學(xué)、氣象學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、無(wú)機化學(xué)、分析化學(xué)、化學(xué)、工藝、物質(zhì)結構理論以及哲學(xué)、神學(xué)。其中成就突出的主要是化學(xué)。

和當時(shí)的許多科學(xué)家一樣，波義耳首先研究的對象是空氣。通過(guò)對空氣物理性質(zhì)的研究，特別是真空實(shí)驗，他認識到真空所產(chǎn)生的吸力乃是空氣的壓力。他做了一系列實(shí)驗來(lái)考察空氣的壓力和體積的關(guān)系，并推導出空氣的壓力和它所占體積之間的數學(xué)關(guān)系。在他的著(zhù)作《關(guān)于空氣彈性及其物理力學(xué)的新實(shí)驗》中，他明確地提出：“空氣的壓強和它的體積成反比”。法國物理學(xué)家馬略特在此后15年也根據實(shí)驗獨立地提出這一發(fā)現。所以后人把關(guān)于氣體體積隨壓強而改變的這一規律稱(chēng)作波義耳-馬略特定律。

法國科學(xué)家制造了一個(gè)黃銅氣缸，中間裝有活塞，安裝得很緊。幾個(gè)人用力按下活塞，壓縮缸里的空氣。然后，他們松開(kāi)活塞，活塞彈回來(lái)，但是沒(méi)有全部彈回來(lái)。不論他們隔多長(cháng)時(shí)間做一次實(shí)驗，活塞總是不能全部彈回來(lái)。通過(guò)這項實(shí)驗，法國科學(xué)家聲稱(chēng)空氣根本不存在彈性，經(jīng)過(guò)壓縮，空氣會(huì )保持輕微的壓縮狀態(tài)。

波義耳宣稱(chēng)法國科學(xué)家的實(shí)驗不能說(shuō)明任何問(wèn)題。他指出，活塞之所以不能全部彈回來(lái)，是因為他們使用的活塞太緊。有人反駁道，如果活塞稍松，四周就會(huì )漏氣，影響實(shí)驗。波義耳許諾要制造一個(gè)松緊適中的絕好活塞，證明上述實(shí)驗是錯誤的。兩周后，羅伯特·波義耳手持“U”形大玻璃管站在眾會(huì )員面前。這個(gè)“U”形玻璃管是不勻稱(chēng)的，一支又細又長(cháng)，高出3英尺多，另一支又短又粗，短的這支頂端密封，長(cháng)的那只頂端開(kāi)口。波義耳把水銀倒進(jìn)玻璃管中，水銀蓋住了“U”形玻璃管的底部，兩邊稍有上升。在封閉的短管中，水銀堵住一小股空氣。波義耳解釋?zhuān)钊褪侨魏螇嚎s空氣的裝置，水銀也可以看作“活塞”。像法國實(shí)驗所期望的那樣，波義耳的做法不會(huì )因為摩擦而影響實(shí)驗結果。波義耳記錄下水銀重量，在水銀和空氣交界處刻了一條線(xiàn)。他向長(cháng)玻璃管中滴水銀，一直把它滴滿(mǎn)。這時(shí)，水銀在短玻璃管中上升到一半的高度。在水銀的擠壓下，堵住空氣的體積變成不到原來(lái)的一半。在短玻璃管上，波義耳刻下了第二條線(xiàn)，標示出里面水銀的新高度和堵住空氣的壓縮體積。然后，通過(guò)“U”形玻璃管底部的閥門(mén)，他把水銀排出，直到玻璃活塞和水銀的重量與實(shí)驗開(kāi)始時(shí)的重量完全相等。水銀柱又回到它實(shí)驗開(kāi)始的高度，堵住的空氣又回到它當初的位置?？諝夤嬗袕椥?，法國科學(xué)家的實(shí)驗是錯誤的，波義耳是正確的。

波義耳用“U”形玻璃管繼續實(shí)驗，發(fā)現了很多值得注意的事情。當他向堵住的空氣施加雙倍的壓力時(shí)，空氣的體積就會(huì )減半；施加3倍的壓力時(shí)，體積就會(huì )變成原來(lái)的1/3。當受到擠壓時(shí)，空氣體積的變化與壓強的變化總是成比例。他創(chuàng )建了一個(gè)簡(jiǎn)單的數學(xué)等式來(lái)表示這一比例關(guān)系，如今我們稱(chēng)之為“波義耳定律”。就認識大氣、利用大氣為人類(lèi)服務(wù)而言，這一定律是極為重要的。

波義耳定律（Boyle's law，或稱(chēng)Mariotte's Law）即在定量定溫下，理想氣體的體積與氣體的壓力成反比。是由英國化學(xué)家波義耳在1662年根據實(shí)驗結果提出：“在密閉容器中的定量氣體，在恒溫下，氣體的壓強和體積成反比關(guān)系?！狈Q(chēng)之為波義耳定律。這是人類(lèi)歷史上第一個(gè)被發(fā)現的“定律”。

公式：V=k/P

V是指氣體的體積，P指壓強，k為一常數量

這個(gè)公式又可以繼續推導，理想氣體的體積與圧強的乘積成為一定的常數，即：

PV=k

如果在溫度相同的狀態(tài)下，A、B兩種狀態(tài)下的氣體關(guān)系式可表示成：

PAVA=PBVB

習慣上，這個(gè)公式會(huì )寫(xiě)成：

p2=p1V1/V2

波義耳創(chuàng )建的理論——波義耳定律，是第一個(gè)描述氣體運動(dòng)的數量公式，為氣體的量化研究和化學(xué)分析奠定了基礎。該定律是學(xué)習化學(xué)的基礎，學(xué)生在學(xué)習化學(xué)之初都要學(xué)習它。

確立化學(xué)為科學(xué)

在化學(xué)實(shí)驗中，波義耳讀了不少前人的著(zhù)作，也了解到當時(shí)的一些科研成果。這不僅開(kāi)闊了他的眼界，豐富了他的思想，同時(shí)也為他整個(gè)實(shí)驗的安排提供了指導。當時(shí)德國的工業(yè)化學(xué)家格勞伯大半生從事化學(xué)實(shí)驗，對金屬冶煉、酸堿鹽的制取有較多的研究，為振興德國的工業(yè)做出了重大貢獻，格勞伯的事跡以及他關(guān)于化學(xué)實(shí)驗的著(zhù)作《新的哲學(xué)熔爐》給了波義耳一個(gè)重要的啟示，使他認識到化學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中所具有的廣泛意義，化學(xué)不應只限于制造醫藥，而是對于整個(gè)工業(yè)和科學(xué)都有著(zhù)重要作用的科學(xué)。為此，他認為有必要重新來(lái)認識化學(xué)，首先要討論的是什么是化學(xué)？

波義耳根據自己的實(shí)踐和對眾多資料的研究，主張化學(xué)研究的目的在于認識物體的本性，因而需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗，收集觀(guān)察到的事實(shí)。這樣就必須使化學(xué)擺脫從屬于煉金術(shù)或醫藥學(xué)的地位，發(fā)展成為一門(mén)專(zhuān)為探索自然界本質(zhì)的獨立科學(xué)。這就是波義耳在《懷疑派化學(xué)家》中所闡述的第一個(gè)觀(guān)點(diǎn)。為了引起人們的重視，他在書(shū)中進(jìn)一步強調指出：“化學(xué)到目前為止，還是認為只在制造醫藥和工業(yè)品方面具有價(jià)值。但是，我們所學(xué)的化學(xué)，絕不是醫學(xué)或藥學(xué)的婢女，也不應甘當工藝和冶金的奴仆，化學(xué)本身作為自然科學(xué)中的一部分，是探索宇宙奧秘的一個(gè)方面?；瘜W(xué)，必須是為真理而追求真理的化學(xué)”。

為了確定科學(xué)的化學(xué)，波義耳考慮到首先要解決化學(xué)中一個(gè)最基本的概念：元素。最早提出元素這一概念的是古希臘一位著(zhù)名的唯心主義哲學(xué)家柏拉圖，他用元素來(lái)表示當時(shí)認為是萬(wàn)物之源的四種基本要素：火、水、氣、土。這一學(xué)說(shuō)曾在兩千年里被視為真理。后來(lái)醫藥化學(xué)家們提出的硫、汞、鹽的三要素理論也風(fēng)靡一時(shí)。波義耳通過(guò)一系列實(shí)驗，對這些傳統的元素觀(guān)產(chǎn)生了懷疑。他指出：這些傳統的元素，實(shí)際未必就是真正的元素。固為許多物質(zhì)，比如黃金就不含這些“元素”，也不能從黃金中分解出硫、汞、鹽等任何一種元素。恰恰相反，這些元素中的鹽卻可被分解。那么，什么是元素？波義耳認為：只有那些不能用化學(xué)方法再分解的簡(jiǎn)單物質(zhì)才是元素。例如黃金，雖然可以同其它金屬一起制成合金，或溶解于王水之中而隱蔽起來(lái)，但是仍可設法恢復其原形，重新得到黃金。水銀也是如此。

至于自然界元素的數目，波義耳認為：作為萬(wàn)物之源的元素，將不會(huì )是亞里士多德的“四種”，也不會(huì )是醫藥化學(xué)家所說(shuō)的三種，而一定會(huì )有許多種。波義耳的元素概念實(shí)質(zhì)上與單質(zhì)的概念差不多，元素的定義應是“具有相同核電荷數的同一類(lèi)原子的總稱(chēng)”。如今這種科學(xué)認識是波義耳之后，又經(jīng)三百多年的發(fā)展，直到20世紀初才弄清楚的。波義耳當時(shí)能批判四元素說(shuō)和三要素說(shuō)而提出科學(xué)的元素概念已經(jīng)很不簡(jiǎn)單，是認識上一個(gè)了不起的突破，使化學(xué)第一次明確了自己的研究對象。在《懷疑派化學(xué)家》一書(shū)中，在明確地闡述上述兩個(gè)觀(guān)點(diǎn)的同時(shí)，波義耳還強調了實(shí)驗方法和對自然界的觀(guān)察是科學(xué)思維的基礎，提出了化學(xué)發(fā)展的科學(xué)途徑。波義耳深刻地領(lǐng)會(huì )了培根重視科學(xué)實(shí)驗的思想，他反復強調：“化學(xué)，為了完成其光榮而又莊嚴的使命，必須拋棄古代傳統的思辨方法，而像物理學(xué)那樣，立足于嚴密的實(shí)驗基礎之上?！辈x耳正是這樣身體力行的。波義耳把這些新觀(guān)點(diǎn)、新思想帶進(jìn)化學(xué)，解決了當時(shí)化學(xué)在理論上所面臨的一系列問(wèn)題，為化學(xué)的健康發(fā)展掃平了道路。如果把伽利略的《關(guān)于兩大世界體系的對話(huà)》作為經(jīng)典物理學(xué)的開(kāi)始，那么波義耳的《懷疑派化學(xué)家》可以作為近代化學(xué)的開(kāi)始。

在波義耳眾多的科研成果中，還有幾項不能磨滅的化學(xué)成就。波義耳常說(shuō)，“要想做好實(shí)驗，就要敏于觀(guān)察?！边@幾項成就都是實(shí)驗中敏銳觀(guān)察的結果。

酸堿指示劑

波義耳女友去世后，他一直把女友最?lèi)?ài)的紫羅蘭花帶在身邊。在一次緊張的實(shí)驗中，放在實(shí)驗室內的紫羅蘭，被濺上了濃鹽酸，愛(ài)花的波義耳急忙把冒煙的紫羅蘭用水沖洗了一下，然后插在花瓶中。過(guò)了一會(huì )，波義耳發(fā)現深紫色的紫羅蘭變成了紅色的。這一奇怪的現象促使他進(jìn)行了許多花木與酸堿相互作用的實(shí)驗。由此他發(fā)現了大部分花草受酸或堿作用都能改變顏色，其中以石蕊地衣中提取的紫色浸液最明顯，它遇酸變成紅色，遇堿變成藍色。利用這一特點(diǎn)，波義耳用石蕊浸液把紙浸透，然后烤干，這就制成了實(shí)驗中常用的酸堿試紙——石蕊試紙。

也是在這一類(lèi)實(shí)驗中，波義耳發(fā)現五倍子水浸液和鐵鹽在一起，會(huì )生成一種不產(chǎn)生沉淀的黑色溶液。這種黑色溶液久不變色，于是他發(fā)明了一種制取黑墨水的方法，這種墨水幾乎用了一個(gè)世紀。

錯失質(zhì)量守恒定律

在實(shí)驗中，波義耳發(fā)現從硝酸銀中沉淀出來(lái)的白色物質(zhì)，如果暴露在空氣中，就會(huì )變成黑色。這一發(fā)現，為后來(lái)人們把硝酸銀、氯化銀、溴化銀用于照相術(shù)上，做了先導性工作。

1663年，波義耳將金屬汞放在密閉的容器里煅燒，冷卻后稱(chēng)量時(shí)打開(kāi)了蓋，導致空氣進(jìn)入，最后的結論是物質(zhì)的總質(zhì)量增加了，與質(zhì)量守恒定律失之交臂。

磷的研究

晚年的波義耳在制取磷元素和研究磷、磷化物方面也取得了成果，他根據“磷的重要成分，乃是人身上的某種東西”的觀(guān)點(diǎn)，頑強努力地鉆研，終于從動(dòng)物尿中提取了磷。經(jīng)進(jìn)一步研究后，他指出：磷只在空氣存在時(shí)才發(fā)光；磷在空氣中燃燒形成白煙，這種白煙很快和水發(fā)生作用，形成的溶液呈酸性，這就是磷酸，把磷與強堿一起加熱，會(huì )得到某種氣體（磷化氫），這種氣體與空氣接觸就燃燒起來(lái)，并形成縷縷白煙。這是當時(shí)關(guān)于磷元素性質(zhì)的最早介紹。

波義耳所以取得這么大的成就，正如他所說(shuō)過(guò)的一句箴言：“人之所以能效力于世界，莫過(guò)于勤在實(shí)驗上下功夫?！?/p>

生理學(xué)方面

玻意耳研究了空氣對生物的作用，發(fā)現了肺內血液顏色和攝取空氣有關(guān)，1663年他還找出了毛細血管等。

波義耳的著(zhù)作

《懷疑派化學(xué)家》（1661年）《化學(xué)家的故事》《礦泉的博物學(xué)考察》《關(guān)于空氣彈性及其物理力學(xué)的新實(shí)驗》《關(guān)于火焰與空氣關(guān)系的新實(shí)驗》《形式與性質(zhì)的起源》（1666年，總結了原子論哲學(xué)的要點(diǎn)）