ประวัตินักวิทยาศาสตร์

ลำดับตอนที่ #20 : ตั้งกฎของบอยล์ (Boyle's Law)

โรเบิร์ต บอยล์ : Robert Boyle

เกิด        วันที่ 26 มกราคม ค.ศ. 1627 ที่เมืองมันสเตอร์ (Munster) ประเทศไอร์แลนด์ (Ireland)
เสียชีวิต วันที่ 30 ธันวาคม ค.ศ. 1691 กรุงลอนดอน (London) ประเทศอังกฤษ (England)
ผลงาน   - ตั้งกฎของบอยล์ (Boyle's Law) ว่าด้วยเรื่องความดันอากาศ

          บอยล์เป็นนักเคมีคนสำคัญที่สุดคนหนึ่งของโลก ด้วยนักวิทยาศาสตร์ผู้นี้เป็นผู้บุกเบิกงานด้านเคมีอย่างจริงจัง ผลงานของเขา
มีประโยชน์มากต่อวงการวิทยาศาสตร์ เป็นต้นว่า กรค้นพบธาตุ การเผาไหม้ของโลหะ อีกทั้งเขาเป็นผู้ปรับปรุงเทอร์มอมิเตอร์ให้มี
ประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น และประดิษฐ์หลอดแก้วสุญญากาศ ไม่เฉพาะงานด้านเคมีเท่านั้นที่สร้างชื่อเสียงให้กับบอยล์ งานด้านฟิสิกส์
เขาก็มีชื่อเสียงเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายเช่นเดียวกัน โดยเฉพาะเรื่องกฎของบอยล์ เป็นทฤษฎีที่สร้างคุณประโยชน์มากมาย และ
เป็นรากฐานของการประดิษฐ์เครื่องยนต์ชนิดต่าง ๆ หลายชนิดเช่น เครื่องจักรไอน้ำ เครื่องพ่นลม เครื่องยนต์ที่ใช้แรงกดดันของก๊าซ
และเครื่องยนต์แบบจุดระเบิดภายใน

          บอยล์เกิดเมื่อวันที่ 26 มกราคม ค.ศ. 1627 ที่เมืองมันสเตอร์ ประเทศไอร์แลนด์ บอยล์เป็นบุตรชายคนสุดท้ายของท่านเอิร์ล
แห่งคอร์ด (Earl of Cord) ซึ่งเป็นขุนนางผู้มั่งคั่ง ทำให้บอยล์มีโอกาสได้รับการศึกษาที่ดี และมีโอกาสได้ศึกษาค้นคว้าทาง
วิทยาศาสตร์ได้อย่างเต็มที่เนื่องจากบิดาของเขาก็ชื่นชอบเรื่องวิทยาศาสตร์เช่นกัน บอยล์ได้รับการศึกษาขั้นต้นที่วิทยาลัยอีตัน
(Eton College) ซึ่งเป็นโรงเรียนประจำที่มีชื่อเสียงที่สุดในประเทศอังกฤษ ที่โรงเรียนนี้เขาได้ศึกษาภาษาอังกฤษ ละติน และ
ฝรั่งเศส นอกจากนี้เขาได้เรียนภาษากรีก และฮิบรูด้วย เมื่อบอยล์อายุได้ 14 ปี บิดาของเขาได้ส่งเขาไปเรียนภาษาอิตาลี ที่ประเทศ
อิตาลี ระหว่างที่บอยล์ได้เรียนที่ประเทศอิตาลี เขามีโอกาสได้อ่านหนังสือวิทยาศาสตร์เล่มหนึ่งชื่อว่า เรื่องประหลาดของ
นักดาราศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ ที่เขียนโดยกาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) นักดาราศาสตร์ชาวอิตาลี ทำให้เขามีความสนใจใน
เรื่องวิทยาศาสตร์ และตั้งใจว่าจะต้องเรียนต่อในวิชาวิทยาศาสตร์ต่อไป บอยล์เดินทางกลับประเทศไอร์แลนด์ในปี ค.ศ. 1644
ปรากฏว่าบิดาของเขาเสียชีวิตพร้อมกับทิ้งมรดกเป็นที่ดิน และปราสาทในสตอลบริดจ์เซทไซร์ (Stallbridge Doe Setshire)
ไว้ให้เขา บอยล์ได้เดินทางกลับไปที่ประเทศอังกฤษอีกครั้งหนึ่ง เพื่อศึกษาต่อในวิชาวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยอ็อกซฟอร์ด
(Oxfoerd University)

          หลังจากจบการศึกษา บอยล์ได้กลับบ้านและทำการทดลองค้นคว้าอย่างจริงจัง งานชิ้นแรดที่บอยล์ให้ความสนใจคือ ผลึก
เพราะบอยล์ต้องการหาส่วนประกอบของธาตุต่าง ๆ จากการศึกษาบอยล์พบว่า ผลึกบางชนิดเกิดจากส่วนผสมและสารประกอบทาง
เคมีบางชนิด ต่อมาเขาเริ่มศึกษาเกี่ยวกับเครื่องวัดความกดอากาศ จากผลงานของนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงหลายท่าน โดยเริ่มต้น
จากเทอร์มอมิเตอร์ของกาลิเลโอ แต่เทอร์มอมิเตอร์ชนิดนี้ใช้น้ำในการวัดซึ่งยังวัดอุณหภูมิได้ไม่ถูกต้องแม่นยำนัก บอยล์ได้นำ
เทอร์มอมิเตอร์ของกาลิเลโอมาปรับปรุงให้มีประสิทะภาพมากขึ้นโดยใช้ปรอทแทนน้ำ

          ต่อมาบอยล์ได้ทำการค้นคว้าเกี่ยวกับความกดอากาศ ซึ่งเป็นเรื่องที่กำลังถกเถียงกันอยู่ในเวลานั้นว่า อากาศมีน้ำหนักหรือไม่
และสภาพไร้อากาศหรือสุญญากาศเป็นไปได้หรือไม่ ในปี ค.ศ. 1657 บอยล์ได้อ่านหนังสือของนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันท่านหนึ่ง
ชื่อว่าออตโต ฟอน เกริเก (Otto von Guericke) เกี่ยวกับเครื่องสูบอากาศที่เขาประดิษฐ์ขึ้น บอยล์ได้นำเครื่องสูบอากาศของ
เกริเกมาใช้ในการทดลองเกี่ยวกับความดันอากาศ โดยร่วมมือกับโรเบิร์ต ฮุค (Robert Hooke) และในปี ค.ศ. 1659 เขาก็สามารถ
ปรับปรุงเครื่องสูบอากาศของเกริเกให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น และได้นำเครื่องสูบอากาศนี้มาใช้ในการทดลองเกี่ยวกับความสัมพันธ์
ระหว่างก๊าซกับความดัน นอกจากนี้เขาได้สร้างห้องทดลองสุญญากาศขึ้นด้วย

          ในการทดลองครั้งแรกบอยล์ได้นำบารอมิเตอร์ใส่ลงไปในห้องทดลองสุญญากาศ จากนั้นเขาจึงใช้เครื่องสูบอากาศสูบอากาศ
ในห้องทดลองออกทีละน้อย ๆ ปรากฏว่าปรอทในบารอมิเตอร์สูงขึ้นเรื่อย ๆ ยิ่งสูบอากาศออกไปมากเท่าไรปรอทก็ยิ่งสูงขึ้น
นอกจากนี้บอยล์ยังได้แขวนนาฬิกาไว้ในห้องนั้น เมื่อนาฬิกามีเสียงดังขึ้นเพียงครั้งเดียวก็หายไป แสดงให้เห็นว่าเมื่อไม่มีอากาศ
เสียงก็ไม่สามารถดังได้ จากการทดลองครั้งนี้บอยล์สรุปว่าอากาศมีแรงดัน และเสียงไม่สามารถเดินทางได้ในที่ที่ไม่มีอากาศ
ผลจากการทดลองครั้งนี้บอยล์ได้นำมาตั้งเป็นกฎชื่อว่า กฎของบอยล์ (Boyle's Law) กฎนี้กล่าวว่า ถ้าปริมาตรของก๊าซคงที่
อุณหภูมิของก๊าซจะเปลี่ยนแปลงไปเป็นปฏิภาคกลับกันกับความดัน หรือถ้าปริมาตรของก๊าซคงที่ ความดันคงที่ อุณหภูมิก็จะคงที่
สามารถสรุปกฎข้อนี้ได้ว่าปริมาตรของก๊าซจะเพิ่ม - ลด ในอัตราส่วนที่เท่ากันเสมอ เช่น ถ้าเพิ่มความกดดันขึ้นเป็น 1 เท่า ปริมาตร
ของอากาศจะลดลง 1 เท่า แต่ถ้าเพิ่มความกดดันเป็น 2 เท่า ปริมาตรของอากาศจะลดลงเป็น 2 เท่า ซึ่งกฎของบอยล์เป็นกฎที่ได้รับ
การยกย่องกันมากในวงการฟิสิกส์ บอยล์ได้ตีพิมพ์ผลงานชิ้นนี้ในปี ค.ศ. 1660 โดยใช้ชื่อหนังสือว่า New Experiment
Physic Mechanical, Touching the spring of the Air, and its Effects เมื่อหนังสือเผยแพร่ออกไปกลับได้การ
ตอบรับที่ไม่ดีนัก คนส่วนใหญ่มักเห็นว่ากฎของบอยล์เป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้

           ดังนั้นเขาจึงทำแสดงการทดลองครั้งใหญ่เพื่อแสดงให้คนได้เห็นความจริงข้อนี้ โดยการสร้างหลอดแก้วรูปตัวเจที่มีขนาด
ความสูงถึง 12 ฟุต ส่วนปลายที่งอขึ้นมีความสูง 5 ฟุต ปิดทางส่วนปลายไว้ แล้วนำไปติดตั้งไว้บริเวณบันไดบ้านของเขา จากนั้น
จึงเริ่มทำการทดลองโดยการเทปรอทใส่ลงในหลอดแก้ว ในขั้นต้นปริมาณปรอทอยู่ในระดับที่เท่ากันทั้ง 2 ข้าง จากนั้นจึงเทปรอท
เข้าไปในส่วนบนแล้วรีบผิดฝา และทำซ้ำเหมือนเช่นนั้นอีกหลายครั้งจนเห็นได้ชัดเจนว่าปรอทในข้างที่งอขึ้นมีระดับของปรอท
สูงกว่าอีกด้านหนึ่ง ผลการทดลองครั้งนี้ทำให้ผู้ที่มาเฝ้าดูการทดลองครั้งนี้เห็นและเข้าใจในกฎของบอยล์

           ในปี ค.ศ. 1661 บอยล์ได้เขียนหนังสือขึ้นเล่มหนึ่งชื่อว่า The Sceptical Chemist ซึ่งมีเนื้อหาต่อต้านทฤษฎีของ
อาริสโตเติลในเรื่องของส่วนประกอบของธาตุต่าง ๆ อาริสโตเติลกล่าวว่าธาตุทั้งหลายในโลกประกอบไปด้วย ดิน น้ำ ลม และไฟ
รวมถึงทฤษฎีของพาราเซลลัสที่ว่าธาตุประกอบไปด้วย ปรอท กำมะถัน และเกลือ บอยล์มีความเชื่อว่าธาตุทั้งหลายในโลก
ประกอบไปด้วยสารประกอบที่แตกต่างกัน ซึ่งต้องได้รับการทดสอบเสียก่อนจึงจะรู้ได้ว่าธาตุชนิดนั้นประกอบไปด้วยสารชนิดใดบ้าง
ไม่ใช่ตามทฤษฎีของอาริสโตเติลและพาราเซลลัส หนังสือของบอยล์เล่มนี้ถือว่าประสบความสำเร็จอย่างมาก เนื่องจากผู้คนที่เคยมี ความเชื่อถือในทฤษฎีเก่าของอาริสโตเติล เมื่อได้อ่านหนังสือของบอยล์แล้วก็มีความคิดที่เปลีรี่ยนไป ต่อมานักวิทยาศาสตร์รุ่นหลังได ้
นำวิธีการของบอยล์ไปทดลอง ก็สามารถค้นพบธาตุใหม่ ๆ อีกจำนวนกว่า 100 ชนิด

           บอยล์ไม่ได้หยุดยั้งการค้นคว้าของเขาเพียงเท่านี้ เขายังทำการทดลองวิทยาศาสตร์ในแขนงอื่น ๆ อีกหลายสาขา ไม่ว่าจะ
เป็นเรื่องเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตและเสียง ในเรื่องของความเร็วของเสียงตั้งแต่ต้นกำเนิดจนถึงปลายทาง และโครงสร้างของผลึกต่าง ๆ
ส่วนวิชาเคมีบอยล์ก็ยังให้ความสนใจและทำการทดลองค้นคว้าอยู่เสมอ ซึ่งการทดลองครั้งหนึ่งของบอยล์ เกือบทำให้เขาค้นพบ
ก๊าซออกซิเจน แต่เขาก็พบว่าสัตว์รวมถึงมนุษย์ด้วยไม่สามารถขาดอากาศได้ เพราะเมื่อใดที่ขาดอากาศก็จะต้องเสียชีวิต และกำมะถัน ก็ไม่สามารถลุกไหม้ในสภาพสุญญากาศได้

           ในปี .ศ. 1666 บอยล์ได้ตีพิมพ์หนังสือออกมาเล่มหนึ่งชื่อว่า Hydrostatics Paradoxes ซึ่งเป็นเรื่องเกี่ยวกับความถ่วง
จำเพาะของวัตถุ บอยล์ได้ศึกษาเกี่ยวกับอะตอมของสาร เขาได้สรุปสมบัติอะตอมของสารไว้ว่า อะตอมของสารต่างชนิดกันจะมี
การเคลื่อนที่แตกต่างกัน และได้ตีพิมพ์ผลงานออกมาอีกเล่มหนึ่งชื่อว่า Original of Forms Qualities According to the
Corpuscular Philosophy

           บอยล์เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่มีความสามารถในหลายสาขา ไม่ว่าจะเป็นเคมี เขาก็ได้รับการยกย่องให้เป็นบิดาแห่งวิชาเคมี
ด้านฟิสิกส์ก็ได้รับการยกย่องมากจากการค้นพบกฎของบอยล์ และการประดิษฐ์เครื่องมือวิทยาศาสตร์อย่างเทอร์มอมิเตอร์ และ
บารอมิเตอร์ บอยล์ใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่กับการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ จนกระทั่งเขาเสียชีวิตในวันที่ 30 ธันวาคม ค.ศ. 1691
ที่กรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ


เครดิต http://siweb.dss.go.th/Scientist/Scientist/Robert%20Boyle.html