ROBERT BOYLE lebte wie seine Zeitgenossen ISAAC NEWTON (1643-1727), GUILLAUME AMONTONS (1663-1705), ROBERT HOOKE (1635-1703) oder CHRISTIAAN HUYGENS (1629-1695) in einer Periode der zunehmenden Spezialisierung der Naturwissenschaften und der Herausbildung der klassischen Physik.
Leben und Wirken
ROBERT BOYLE, geboren am 25.01.1627 in Lismore, war der 7. Sohn und das
vorletzte der 15 Kinder des Earl of Cork, eines Vorkämpfers des Protestantismus
in England. Er wurde streng nach den Grundsätzen der anglikanischen
Kirche erzogen, was sein ganzes Leben beeinflusste. Er genoss in Eton
und Oxford eine sehr gute Ausbildung.
1637 schickte ihn sein Vater unter Aufsicht eines Haushofmeisters auf
eine insgesamt siebenjährige Bildungsreise
nach Frankreich, Italien und die Schweiz. Er weilte u. a. längere
Zeit in Genf, um seine Bildung zu vollenden. Anschließend bereiste
er einige Jahre Italien. Der 15-jährige BOYLE war gerade in Florenz,
als 1642 GALILEO GALILEI hochbetagt in seinem Landhaus bei Florenz starb.
Nach dem Tode seines Vaters kehrte ROBERT BOYLE 1644 nach England zurück.
Der Besitz eines großen Vermögens ermöglichte ihm ein
unabhängiges Leben. Zurückgezogen auf einem Landgut lebend,
beschäftigte er sich mit philosophischen und theologischen Fragen.
Auf diesem Gut richtete er sich 1645 ein chemisches
Laboratorium ein, wo er seinen Untersuchungen nachging.
Entscheidend für sein weiteres Leben war seine Übersiedlung
nach Oxford 1654, wo er zusammen mit ROBERT HOOKE (1635-1703) an einem
College wirkte. Darüber hinaus tagte in Oxford, gewissermaßen
im Exil, die englische Akademie. Ihre Vertreter hatten während des
Bürgerkrieges zwischen König und Parlament 1648 London verlassen.
Da die meisten von ihnen königstreu waren, wollten sie unter CROMWELLs
Regime möglichst nicht auffallen und nannten sich unsichtbares Kollegium.
BOYLE schloss sich diesem Kollegium an und blieb auch dessen Mitglied,
als er 1659 wieder nach London zog und sich dort als Royal Society konstituierte.
Er selbst zog erst 1668 nach London. Dort unterhielt er auch ein gut ausgestattetes
Privatlabor, in dem chemische Präparate hergestellt und auch verkauft
wurden. Er beschäftigte nicht nur Mitarbeiter in seinem Londoner
Laboratorium, sondern auch sachkundige auswertige Korrespondenten.
1680 wurde er zum Präsidenten der Royal Society gewählt, lehnte
diese Ehre aber ab. In London führte BOYLE 23 Jahre lang bis zu seinem
Tode am 30.12.1691 ein zurückgezogenes Leben, seine Zeit teilend
zwischen religiösen Bestrebungen einerseits und chemischen und physikalischen
Untersuchungen andererseits.
Wissenschaftliche Leistungen
BOYLE war einer der Ersten, der die Chemie mit wissenschaftlichen Methoden
betrieb. Damit gehört BOYLE zu den Mitbegründern
der wissenschaftlichen Chemie. In zahlreichen Experimenten suchte
er nach Gesetzen der Physik und Chemie. Er stand im Ruf, der Experimentator
der Royal Society zu sein. Er schrieb u.a.:
"Die Chemiker erblicken ihre Aufgabe in der Verbreitung von Heilmitteln, in der Extraktion und Transmutation der Metalle. Ich habe versucht, die Chemie von einem ganz anderen Standpunkt aus zu behandeln, nicht wie ein Arzt oder Alchimist, sondern ein Philosoph zu tun hat. Läge den Menschen die wahre Wissenschaft mehr am Herzen als ihre eigenen Interessen, so könnte man ihnen leicht nachweisen, dass sie der Welt den größten Dienst leisten würden, wenn sie alle Kräfte einsetzten, um Versuche anzustellen, Beobachtungen zu machen und keine Theorien auszusprechen, ohne zuvor dir darauf bezüglichen Erscheinungen geprüft zu haben."
In seinem bekanntesten Buch "Der skeptische Chemiker", das 1661 erschien, wurde die Notwendigkeit der experimentellen Methode in der wissenschaftlichen Untersuchung ebenfalls betont. Anhand zahlreicher chemischer Experimente wies er nach, dass viele herrschenden chemischen Begriffe seiner Zeit die Wirklichkeit nur unzulänglich widerspiegelten. Dabei setzte er sich mit der Vierelemententheorie aus der griechischen Antike (Feuer, Wasser, Luft und Erde) und den drei Elementen bzw. Prinzipien des PARACELSUS (Schwefel, Quecksilber und Salz) auseinander und wurde einer ihrer Kritiker. Er vertrat die Auffassung, dass ein Element Materie sei und nur durch ein Experiment nachgewiesen werden kann.
"Unter diesen Umständen kann man sich wohl denken, dass mich nichts zu der Absurdität nötig, zu leugnen, dass es Körper wie Erde und Wasser, Quecksilber und Schwefel gibt. Aber ich betrachte Erde und Wasser als Bestandteile des Weltalls oder vielmehr des Erdballs; nicht aller gemischten Körper. Die verschiedenen ... Elemente sind ... meiner Meinung nach nur verschiedene Gebilde der Materie oder Substanzen, welche sich in Bezug auf die Beschaffenheit und einige sehr wenige andere Eigenschaften in Geschmack oder Geruch oder Entzündbarkeit ... unterscheiden."
Ein Element sollte somit jede nicht mehr in einfachere Bestandteile
zerlegbare Substanz sein. Solche Elemente können zu einer Verbindung
vereinigt und aus dieser wiedergewonnen werden. In dieser Auseinandersetzung
leitete er eine neue Definition des Begriffs "chemisches
Element" ab.
"Kein Körper ist ein wahrer Grundbestandteil oder Element, wenn er ... weiter in irgendeine Anzahl verschiedener Substanzen, wie klein diese auch immer sein mögen, aufgelöst werden kann."
Von BOYLE wurde die chemische Analyse begründet. Er
untersuchte Neutralisationsvorgänge und unterschied als Erster Säuren,
Basen und neutrale Stoffe, die er
mit Pflanzenfarbstoffen wie Lackmus nachwies. Darüber hinaus erweitere
er die Zahl der Salzreaktionen. Außerdem
beobachtete er als Erster die Anomalie
des Wassers.
Ein Hauptgegenstand seiner physikalischen Untersuchungen waren Experimente
mit der von ihm wesentlich verbesserten Luftpumpe.
Seine bedeutsamste Entdeckung war dabei das nach ihm und dem französischen
Physiker EDME MARIOTTE (1620-1684) benannte
Gesetz über den Zusammenhang zwischen
Volumen und Druck der Luft. Im Prinzip war bekannt, dass die Dichte
von Gasen mit steigendem Druck zunimmt, aber BOYLE hat als Erster sehr
genaue Messungen dazu vorgenommen. Dabei war für ihn die wesentliche
Fragestellung vor allem qualitativer Art. Dazu schrieb er selbst:
Euer Lordschaft werden leicht erraten, daß der
Begriff, von dem ich spreche, die Spannkraft oder die elastische Kraft
der Luft ist, in welcher wir leben. Unter dem, was ... Spannkraft der
Luft genannt wird, verstehe ich folgendes: daß unsere Luft entweder
aus Teilchen besteht oder zumindest solche in großer Anzahl enthält,
die so beschaffen sind, daß sie beim Biegen oder Zusammendrücken
durch das Gewicht des aufliegenden Teils der Atmosphäre oder durch
irgendeinen anderen Körper bestrebt sind, sich selbst von diesem
Druck zu befreien, so gut sie es vermögen, indem sie auf die angrenzenden
Körper drücken, die sie gebogen halten, daß sich aber,
sobald jene Körper entfernt werden oder ihr Druck so verringert wird,
daß den Teilchen Platz gegeben wird, die ganze Luftmenge, die aus
diesen elastischen Teilchen zusammengesetzt ist, durch augenblickliches
Aufbiegen oder Ausdehnen entweder vollständig oder zumindest so weit
ausdehnt, wie die der Ausdehnung widerstrebenden angrenzenden Körper
das zulassen.
(Aus: R. Boyle, New Experiments Physico-Mechanical, touching the Spring
of the Air; made for the most Part in a New Pneumatical Engine. Written
by Way of Letter to the Right Honourable Charles Lord Viscount of Dungarvan,
Eldest Son of the Earl of Corke, Oxford 1672)
Das - nicht von ihm selbst - gewonnene quantitative Ergebnis
p ~1/V war ein nebenbei
erhaltenes Resultat. Im Mittelpunkt stand für BOYLE eine modellhafte,
anschauliche Erklärung des Verhaltens der Gase. Eindrucksvoll ist
das Ringen um die Erkenntnis über das Wesen und die Struktur der
Materie. Die Messungen BOYLES wurden früher als die des französischen
Physikers EDME MARIOTTE (1620-1684) durchgeführt und sind auch genauer.
Das gefundene Gesetz über den Zusammenhang zwischen Druck und Volumen
bei Gasen wird heute teilweise als Gesetz von BOYLE, teilweise als Gesetz
von BOYLE und MARIOTTE bezeichnet.
Von den vielen sonstigen wissenschaftlichen Leistungen BOYLEs seien die
folgenden genannt:
- Verbesserung einer Windbüchse,
- Herstellung von Kältemischungen,
- Versuch, das Licht zu wiegen (mit negativem Ergebnis),
- Experimente über die Elastizität des Wassers,
-
1663 Untersuchungen über Farben, wobei er einige Ergebnisse NEWTONS vorwegnahm.