L’emergere della scienza sperimentale
De rerum natura, che fu riscoperta nel xv secolo, contribuì ad alimentare un dibattito del xvii secolo tra le opinioni aristoteliche ortodosse e la nuova scienza sperimentale. Il poema fu stampato nel 1649 e reso popolare da Pierre Gassendi, un sacerdote francese che cercò di separare l’atomismo di Epicuro dal suo background materialistico sostenendo che Dio creò gli atomi.,
Poco dopo che lo scienziato italiano Galileo Galilei espresse la sua convinzione che i vuoti possano esistere (1638), gli scienziati iniziarono a studiare le proprietà dell’aria e dei vuoti parziali per testare i meriti relativi dell’ortodossia aristotelica e della teoria atomica. Le prove sperimentali sull’aria furono solo gradualmente separate da questa controversia filosofica.
Il chimico anglo-irlandese Robert Boyle iniziò il suo studio sistematico dell’aria nel 1658 dopo aver appreso che Otto von Guericke, un fisico e ingegnere tedesco, aveva inventato una pompa d’aria migliorata quattro anni prima., Nel 1662 Boyle pubblicò la prima legge fisica espressa sotto forma di un’equazione che descrive la dipendenza funzionale di due quantità variabili. Questa formulazione divenne nota come legge di Boyle. Fin dall’inizio, Boyle voleva analizzare l’elasticità dell’aria quantitativamente, non solo qualitativamente, e separare il particolare problema sperimentale sulla “molla” dell’aria dalle questioni filosofiche circostanti. Versando mercurio nell’estremità aperta di un tubo chiuso a forma di J, Boyle costrinse l’aria nel lato corto del tubo a contrarsi sotto la pressione del mercurio sulla parte superiore., Raddoppiando l’altezza della colonna di mercurio, raddoppiò approssimativamente la pressione e dimezzò il volume d’aria. Triplicando la pressione, ha tagliato il volume d’aria a un terzo e così via.
Encyclopædia Britannica, Inc.,
Questo comportamento può essere formulato matematicamente nella relazione PV = P’V’, dove P e V sono la pressione e il volume in un insieme di condizioni e P’ e V’ li rappresentano in condizioni diverse. La legge di Boyle dice che pressione e volume sono inversamente correlati per una data quantità di gas. Sebbene sia solo approssimativamente vero per i gas reali, la legge di Boyle è un’idealizzazione estremamente utile che ha svolto un ruolo importante nello sviluppo della teoria atomica.,
Poco dopo i suoi esperimenti sulla pressione dell’aria, Boyle scrisse che tutta la materia è composta da particelle solide disposte in molecole per dare al materiale le sue diverse proprietà. Ha spiegato che tutte le cose sono
fatte di una Materia cattolica comune a tutti loro, e differ differiscono ma nella forma, dimensione, movimento o riposo e consistenza delle piccole parti in cui sono costituite.
In Francia la legge di Boyle è chiamata legge di Mariotte dal fisico Edme Mariotte, che scoprì la relazione empirica indipendentemente nel 1676., Mariotte si rese conto che la legge vale solo a temperature costanti; altrimenti, il volume di gas si espande quando riscaldato o si contrae quando raffreddato.
Quarant’anni dopo Isaac Newton espresse una visione tipica dell’atomo del xviii secolo simile a quella di Democrito, Gassendi e Boyle.,generata:
Tutte queste cose vengono considerate, sembra probabile che Dio all’Inizio modulo piacerebbe Materia solida, massy, duro, impenetrabile, mobili Particelle, di tali Dimensioni e Figure, e con quali altre Proprietà, e in parte per lo Spazio, come la maggior parte realizzate per il Fine per cui è forma piacerebbe; e che queste primitive Particelle di essere Solidi, sono incomparabilmente più difficile rispetto a qualsiasi poroso Corpi composti di loro, anche in modo molto duro, come mai a usura o rottura in pezzi; non ordinario il Potere di essere in grado di dividere ciò che Dio stesso ha fatto, in una prima Creazione.,
Alla fine del xviii secolo, i chimici stavano appena iniziando a imparare come le sostanze chimiche si combinano. Nel 1794 Joseph-Louis Proust di Francia pubblicò la sua legge di proporzioni definite (nota anche come legge di Proust). Ha affermato che i componenti dei composti chimici si combinano sempre nelle stesse proporzioni in peso. Ad esempio, Proust ha scoperto che non importa dove ha ottenuto i suoi campioni del carbonato di rame composto, erano composti in peso di cinque parti di rame, quattro parti di ossigeno e una parte di carbonio.