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英国科学家罗伯特·波义耳堪称17世纪实验哲学的先驱人物。在他科学生涯的早期，气体物理学是科学界颇为热门的研究方向。

当时法国科学家根据实验得出“空气没有弹性”的结论，波义耳承诺设计制造出更精确的仪器进行实验，这个仪器看上去是一个“U”形大玻璃管。这个“U”形玻璃管是不匀称的，一支又细又长，高出3英尺多，另一支又短又粗，短的这支顶端密封，长的那支顶端开口。

波义耳把水银倒进玻璃管中，水银盖住了“U”形玻璃管的底部，两边稍有上升。在封闭的短管中，水银堵住一小股空气。波义耳解释，活塞就是任何压缩空气的装置，水银也可以看作“活塞”。向法国实验所期望的那样，波义耳的做法不会因为摩擦而影响实验结果。波义耳记录下水银重量，在水银和空气交界处刻了一条线。他向长玻璃管中滴水银，一直把它滴满。这时，水银在短玻璃管中上升到一半的高度。在水银的挤压下，堵住空气的体积变成不到原来的一半。在短玻璃管上，波义耳刻下了第二条线，标示出里面水银的新高度和堵住空气的压缩体积。

然后，通过“U”形玻璃管底部的阀门，他把水银排出，直到玻璃活塞和水银的重量与实验开始时的重量完全相等。水银柱又回到它实验开始的高度，堵住的空气又回到它当初的位置。空气果真有弹性，法国科学家的实验是错误的，波义耳是正确的。

为了弥补人类感官上的局限，1650年奥托·冯·格里克首先发明了空气泵。1659年，罗伯特·波义耳受命建造一台现在称作真空泵的空气泵，并把它塑造成帮助人们“发现新的可见世界”的有力武器。这个装置的精妙之处便在于它能够使观察者看到玻璃试管内部的情况，并允许人们引导甚至控制实验的发展。于是每当某个贵族大公光临科学聚会时，空气泵的神奇便不可避免地被展示一番。

空气泵现在看起来似乎貌不惊人，但在当时造价却极其昂贵，全世界也不过只有4台。作为理查德·波义耳的孙子，罗伯特·波义耳没有这些顾虑——在受命建造完第一台后，他又为自己改装建造了两台，并把1659年的第一台原始模型捐献给了皇家学会。

因为波义耳的泵大部分是按照他自己的想法所设计，并由罗伯特·虎克负责建造，所以整台机器非常复杂，运行起来问题百出。大多数演示只能由虎克亲自操刀，波义耳也经常将重要的公众演示交给虎克。

尽管有很多操作和维护上的不足，建造这台空气泵使得波义耳能够进行很多有关空气属性的实验，这些实验都在他出版的《新机械物理实验——感受空气的活力及其效用（由新气压泵所完成的大部分实验）》一书中作了详细的描述。

在书中，详细阐述了他所进行的，偶尔由虎克帮忙的43个实验，说明了空气在不同现象中的效果，波义耳试验了抽空空气时的氧化、磁场、声音及气压特性，检验了在不同物质上增加气压的效果。

他列举了两个基于活生物的实验：“40号实验”，检验昆虫在低气压下的飞行能力；令人咋舌的“41号实验”，说明了生物生存对空气的依靠。在试图揭示有关“大自然所提供给生物的肺，进行生存必须时的呼吸量到底有多少”的实验中，波义耳不厌其烦地更换了大量不同生物物种，使用包括鸟类、老鼠、鳗鱼、蜗牛和苍蝇等进行实验，研究它们在空气泵中，空气被抽走时的反应。他这样记述了当时的情景：

“小鸟看起来还是生龙活虎的，但是把空气抽干之后，明显变得萎靡不振，病怏怏的。很快出现通常家禽中所见不到的头部向后扭，在剧烈而不规律地抽动几下之后，小鸟翻动两三次，然后胸部向上，头向下，脖子反拧着死掉了。”

借助空气泵实验，波义耳提出了人类历史上第一个被发现的“定律”——“波义耳定律”。当他向堵住的空气施加双倍的压力时，空气的体积就会减半；施加3倍的压力时，体积就会变成原来的1/3。波义耳据此实验结果在1662年提出：“在密闭容器中的定量气体，在恒温下，气体的压力和体积成反比关系。”这是第一个描述气体运动的定律，为气体的量化研究和化学分析奠定了基础。（韩天琪整理）