| Indeks
|
|
|
| Źródło
|
|
|
|
Leon Lederman,
Dick Teresi
BOSKA CZĄSTKA
Jeśli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?
Przełożyła Elżbieta
Kołodziej-Józefowicz
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Ściskanie gazu |
|
|
| Ściskanie gazu
|
|
|
| kracza Robert Boyle. Tego irlandzkiego chemika (1627–1691) krytykowano za to, że sposobem myślenia bardziej przypomina fizyka niż chemika, niemniej jego osiągnięcia niewątpliwie zapisały się w historii chemii. Był eksperymentatorem, którego doświadczenia często spełzały na niczym, ale mimo to sprawił, że idea atomizmu umocniła się w Anglii i Europie. Nazywa się go czasem Ojcem Chemii.
|
| Pod wpływem prac Torricellego Boyle uległ fascynacji próżnią. Zatrudnił Roberta Hooke'a tego samego, który tak bardzo kochał Newtona – by zbudował dla niego pompę próżniową. W ten sposób rozbudził w sobie zainteresowanie gazami, które, jak sądził, musiały stanowić klucz do atomizmu. Możliwe, że pomógł mu nieco Robert Hooke, który zwrócił uwagę, że ciśnienie, wywierane przez gaz na ściany naczynia – na przykład przez powietrze rozpychające balon – może być rezultatem naporu atomów. Nie widzimy pojedynczych wybrzuszeń, spowodowanych przez poszczególne atomy, bo jest ich za dużo (miliardy), co sprawia, że postrzegamy gładko rozciągający się balon.
|
| W swym doświadczeniu Boyle, podobnie jak Torricelli, użył rtęci. Wziął szklaną rurkę w kształcie litery J o długości 5 metrów. Zasklepił jej krótsze ramię i do tak spreparowanego naczynia wlewał rtęć przez dłuższe ramię. W pewnym momencie rtęć przerwała połączenie między oboma ramionami rurki. Boyle kontynuował wlewanie. Im więcej rtęci wlewał, tym mniej miejsca zajmowało powietrze uwięzione w zamkniętej części rurki i jednocześnie zwiększało się jego ciśnienie, co mógł łatwo stwierdzić, mierząc wysokość rosnącego słupka rtęci w otwartym ramieniu. Boyle odkrył, że objętość gazu jest odwrotnie proporcjonalna do ciśnienia, jakie nań działa. Ciśnienie to pochodziło od dodatkowej ilości rtęci w dłuższym ramieniu i naciskającego na nią powietrza atmosferycznego. Jeśli podwoił ciśnienie, dolewając odpowiednią ilość rtęci, objętość powietrza zmniejszyła się o połowę. Gdy ciśnienie wzrosło trzykrotnie, objętość skurczyła się do jednej trzeciej. Zjawisko to zostało ujęte w prawie Boyle'a, które do dziś stanowi filar chemii.
|
| Istotne są szokujące wnioski płynące z tego eksperymentu: można sprężać powietrze i dowolny inny gaz. Aby wytłumaczyć to zjawisko, można wyobrazić sobie gaz jako zbiorowisko atomów porozdzielanych pustą przestrzenią. Gdy ciśnienie wzrasta, atomy skupiają się bliżej siebie. Czy to dowodzi istnienia atomów? Niestety, nie. Można podać także inne wyjaśnienia. Tak więc eksperyment Boyle'a dostarczył tylko danych zgodnych z koncepcją atomizmu. Dane te były na tyle przekonujące, że Newton i inni uznali za słuszną atomową teorię materii. W każdym razie sprężenie powietrza co najmniej podało w wątpliwość arystotelesowskie przekonanie o ciągłości materii. Pozostał problem cieczy i ciał stałych, które nie poddawały się ściskaniu tak łatwo, jak gazy. Nie znaczyło to, że nie składają się one z atomów, ale że jest w nich mniej pustej przestrzeni.
|
| Boyle był mistrzem eksperymentu, na który, mimo osiągnięć Galileusza i innych uczonych XVII wieku, wciąż patrzono podejrzliwie. Boyle prowadził długotrwałą debatę z Benedyktem Spinozą, holenderskim filozofem (i szlifierzem soczewek), nad tym, czy eksperyment może dostarczyć dowodów. Wedle Spinozy, tylko logiczne rozumowanie miało tę moc, eksperyment był jedynie użytecznym narzędziem służącym do potwierdzenia lub odrzucenia jakiejś idei. Tacy wielcy uczeni, jak Huygens i Leibniz, także podawali w wątpliwość wartość doświadczeń. Eksperymentatorom zawsze wiatr wieje w oczy.
|
| Wysiłki Boyle'a mające na celu znalezienie dowodu na istnienie atomów (on sam wolał termin „ciałka”) przyczyniły się do rozwoju chemii, w której w owym czasie panował nielichy bałagan. Wciąż jeszcze powszechnie wierzono, że budulcem materii są żywioły. Zaczęto od Empedoklesowych: powietrza, ziemi, ognia i wody. Ale z biegiem czasu okazało się, że trzeba dodać jeszcze inne, między innymi: sól, siarkę, rtęć, flegmę (flegmę?), olej, spirytus, kwas i zasadę. W XVII wieku substancje te nie tylko uznawano za elementarne składniki materii, lecz wierzono także, iż są one istotnymi składnikami każdego jej rodzaju. Kwas, by posłużyć się tu tylko jednym przykładem, powinien był znajdować się w każdym związku. Jakże skołowani musieli być w tamtych czasach chemicy! Przy takim założeniu nie sposób przeanalizować nawet najprostszą reakcję. Ciałka Boyle'a otworzyły drogę dla bardziej redukcjonistycznej i prostszej metody analizowania związków chemicznych.
|
|
| |
|
