物理学への道標【科学史から】

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アイルランドの貴公子ボイル

その名は正確には

サー・ロバート・ボイル: Sir Robert Boyle_

英国アイルランド生まれの物理学者です。

初代コーク伯爵リチャード・ボイルと

キャサリンの間に7番目の男子として生まれ

アイルランド現地の家庭に里子に出されます。

その結果、ボイルはアイルランド語を

理解し、通訳レベルまで習得しました。

ボイルはフランス人の家庭教師と

海外旅行をしていて、1641年冬には

イタリアのフィレンツェで過ごし、

ガリレオ・ガリレイの教えを受けます。

ガリレオは1642年に亡くなりますが、

まさに晩年のガリレオと接したのですね。

今の日本人ならボイルは中学生の年齢でしょうか。

多感な時期に良い刺激を受けた事でしょう。

帰国後のボイル

1644年に大陸の長旅を終えるとボイルは

多くの時間を科学に使い、後の王立協会

に繋がる集まりである「ロンドン理学協会」、

別名、「不可視の学院」とも呼ばれた集まりに

参加するようになります。

ボイル家の先代が亡くなって

いましたので、ボイルはアイルランドでの

立場もあったのですが、ロンドンで頻繁に

会合が開かれた事情もあり、ボイルは最終的には

オックスフォードに移り住みます。

実験器具が入手し辛いといった切実な

側面もあったようです。

ボイルとその法則

その後、フックを助手としてボイルは空気

ポンプを制作して圧力の研究を始めます。

フランスのパスカルが同じ時代に研究をしていること

を考えると当時の物理学会での関心が

圧力にあった事が分かりますね。ニュートン力学

が成立していない時代には「力を加える」こと

よりも「圧力を加える」方が定量的に現象を把握出来る

作業だったとも言えるでしょうか。フックが

ボイルの助手なので、ばねに関わる力の定式化が

出来ていないと思われます。そんな時代に力は

重力と関連して評価するしかなかったのでしょうか。

個人的に関心を持ってしまいました。

やがてはボイルの研究は圧力と体積との関係を

示す、ボイルの法則に繋がります。

ただ1660年迄にボイルは

「体積は圧力に反比例する」と明言していて、

書物での記録はあるようですが、

温度や分子量との関連を含め、

現象の定式化には至らなかったようです。

『実際の定式化はヘンリー・パワー

（Henry Power FRS (1623–1668)）によって

1661年になされているようです。』

【以上、３行は英語版Wikipedia情報】

このボイルの考案した「ボイルの法則」が一つの基礎となり

熱・統計力学の土台が構築されていきます。

更にこの後、

J・C・シャルルが考案した「シャルルの法則」が

温度との関係を与えますので高校レベルの知識として

「ボイル・シャルルの法則」が確立される訳です。

低圧力・高温度の条件下で、異なる気体間で法則が成

り立つことは自明ではないのですが

経験的法則として成り立ち、

後に様々な方式で発展していきます。

最後に、ボイルは錬金術の伝統を受継いで

いましたが、近代的な視点を持ち「元素」を想定して、

混合物と化合物を明確に区別した点で秀でています。

ボイルが明確にしたパラダイムシフト

は非常に大きな業績だと言えるのではないでしょうか。

〆

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2020/11/04_初稿投稿
2022/10/16_改定投稿

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【対応英訳】

His name is Sir Robert Boyle.

He is a physicist born in Ireland, England. He was born as the seventh boy between the first Earl of Cork Richard Boyle and Catherine and is fostered in a local Irish family. As a result, Boyle understood Irish and mastered it to the level of an interpreter.

In his younger days, Boyle travels abroad with a French tutor and spends the winter of 1641 in Florence, Italy, where he is taught by Galileo Galilei.

Galileo died in 1642, and Boyle had in contact with Galileo in his later years. Is Boyle the age of junior high school for Japanese people today, isn't it? He would have been well inspired during a sensitive period.

After completing his long journey on the continent in 1644, Boyle spent a lot of his time in science, attending a gathering that later led to the Royal Society, also known as the "London Science Society," also known as the "Invisible College." 

Boyle had a position in Ireland because the predecessor of the Boyle family had died, but due to frequent meetings in London, Boyle eventually moved to Oxford.

He seems to have had an urgent aspect that it was difficult to obtain laboratory equipment. After that, with Hook as his assistant, Boyle created an air pump and began researching pressure.

Pascal in France　

Considering that Pascal in France was doing research at the same time, you can see that the interest at the Physical Society  at that time was about" pressure ". In an era when Newtonian mechanics was not established, it can be said that "applying pressure" was a task that could quantitatively grasp the phenomenon rather than "applying force". Since the hook is a boil assistant, it seems that the force related to the Spring has not been formulated. Was force only evaluated in relation to gravity in such an era?

I'm personally interested. Boyle's research eventually led to Boyle's law, which shows the relationship between pressure and volume.

However, by 1660, Boyle had stated that "volume is inversely proportional to pressure," and although there seems to be a record in his book, the phenomenon was not formulated, including the relationship with temperature and molecular weight. It seems.

"The actual formulation seems to have been done in 1661 by

Henry Power FRS (1623–1668))."

[The above 2 lines are English translation version of Wikipedia information]

Boyle-Charles's law

The "Boyle's Law" devised by Boyle will be the basis for building the foundation of statistical mechanics. Furthermore, after this, "Charles's law" devised by JC Charles gives a relationship with temperature, so "Boyle-Charles's law" as high school level knowledge is established. It is not obvious that the law holds between different gases under low pressure and high temperature conditions, but it holds as an empirical law and later develops in various ways.

Finally, Boyle has inherited the tradition of alchemy, but excels in having a modern perspective and assuming "elements" to make a clear distinction between mixtures and compounds. It can be said that the paradigm shift that Boyle clarified is a very big achievement.

〆