【物理史中的十二月】1691 年 12 月 31 日：波以耳（Robert Boyle）辭世

1691 年 12 月 31 日：波以耳（Robert Boyle）辭世

文｜蕭如珀、楊信男（臺灣大學物理學系）（譯自 APS News，2016 年 12 月）

位於倫敦的皇家學會，成立於 1663 年，是最悠久最崇高的科學學會之一。皇家學會的創辦將當時定期在倫敦和牛津集會，不同的自然哲學家團體結合在一起，熱中探討培根（Francis Bacon）所倡議的「新科學」。波以耳（Robert Boyle）是發起人之一，常被稱為第一位現代化學家。然而他最著名的是闡述了絕對壓力和氣體體積之間關係的物理定律。

1627 年，波以耳出生於愛爾蘭，家中共有 14 名小孩，父親是愛爾蘭科克的伯爵，也是富有的地主。年幼時波以耳由當地的寄養家庭撫養長大直到 8 歲，可以說流利的愛爾蘭語，以及拉丁語、希臘語和法語。當母親過世後，波以耳由一位說愛爾蘭語的家教帶到伊頓公學，雖然他很顯然沒興趣練習他的母語，而比較喜歡說法語和拉丁語。1641 年他在國外時，去了一趟義大利佛羅倫斯，讓這位早熟的 14 歲青年接觸到伽利略的研究，而正當他在佛羅倫斯時伽利略病逝了。波以耳回到英格蘭，對科學和數學深感著迷。那時他父親過世，在英格蘭和愛爾蘭遺留給他龐大的資產，所以他也有財力追求他的興趣。

波以耳起先想當一名作家，曾嘗試許多不同的形式，例如道德倫理的論述，以及德行的追求。那時他也在住家建造了一個實驗室，開始做顯微鏡的觀察和化學實驗。當他短暫居住在愛爾蘭時，他發現要在那裡做化學實驗很困難。他大都花時間在牛津或倫敦，加入一群同興趣的自然哲學家，他們暱稱自己是「隱形學院」。除了邏輯推理外，他們那一群人的中心價值是觀察和實驗，「不要輕易相信別人的話」是他們的座右銘。它最終成了以增進自然知識為目的之皇家學院。

1650 年，全歐洲的科學家都因德國科學家馮格里克（Otto von Guericke）製造出全球第一個人造真空的訊息而驚奇不已。他把兩個大的銅半球組合在一起，然後用一個他自己發明的真空泵把裡面所有的空氣抽光，因此四周的氣壓一直將兩個半球緊緊結合在一起。為了要示範那個氣壓有多強，馮格里克利用兩組各有8匹馬的馬隊，每個半球各繫一隊，讓它們朝相反的方向奔跑。但就算如此仍無法把兩個半球分開。

波以耳對此報導深感興趣，所以開始和他當時的助理虎克（Robert Hooke）建造他自己的「氣動引擎」，虎克擅長操作儀器的天賦對於設計笨拙的裝置得以運轉很有助益。他們做了許多不同的實驗，測定空氣的性質，特別是「稀薄空氣」對如燃燒、磁性、聲音、氣壓計、以及不同物質等如何產生影響。那些觀察就成了他 1660 年的書《物理力學新實驗，論空氣的彈性與效應》（New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air, and its Effects）的基礎。

雖然此書出版後獲得很高的評價，但也有人批評，最值得注意的是一位耶穌會的牧師林納斯（Francis Linus）。那個時代許多科學家都不相信真空的存在，他們認為波以耳所觀察到的一定是源自於之前所不知道的力。波以耳和林納斯的爭論導致 1662 年第二版的發行，書內還包括一附錄，對林納斯的批評回應中提到我們現在所說的波以耳定律（雖然它最先是包爾【Henry Power】於 1661 年所提出的）：氣體的體積和氣體的壓力成反比。

有了起始的成功之後，波以耳後半輩子繼續他的化學實驗，並將結果發表出來。他在《原理的辯護，論空氣的彈性，有關物體多孔性的實驗與考量》與《物理的實驗與觀察》兩本書中詳細說明他對真空泵的研究。波以耳還寫了幾本醫學論述的書，從事結晶體、電、顏色、流體靜力學和冷凍水擴張的實驗。

波以耳較怪異的貢獻中有一「願望清單」，裡面的 24 項可能的發明很奇特地成了現代科技的前兆。這些包括有「生命的延長」與「飛行藝術」，以及「製作又輕又異常堅硬的盔甲」和「特效藥來改變或提升想像力」。幾乎所有他提議的發明現在都實現了。

儘管波以耳幫助開啟現代科學新時代，但從他年輕時旅遊歐洲見證了一場特別震撼的大雷雨後，他就有著神秘的傾向。他是一個鍊金術士，相信可以讓金屬產生變化，為此，他甚至幫忙廢除禁止複製金和銀的法令，就怕他萬一成功了。

到 1669 年止，身體一向虛弱的波以耳健康急速走下坡，已經到了無法繼續在皇家學會工作的地步，他限制訪客只在特定的日子在他和妹妹蘭妮拉夫人（Katherine Jones, Lady Ranelagh）居住的倫敦家中接見。蘭妮拉夫人高度分享波以耳對科學的興趣，以致於他們互相編輯對方的手稿。但是他繼續私自地做了 20 年的化學實驗，「當作鍊金術遺產留給勤勉的同好後代」。1691 年 12 月 31 日，在他妹妹過世後一星期，他也因癱瘓病故。他捐出波以耳演講集，在他死後繼續對科學做出了貢獻。