在牛津，发现酸碱指示剂

1650年，一位名叫乔治·斯塔基的炼金术[1]士，从新英格兰（位于现在的美国）移居到伦敦。波义耳偶然结识了斯塔基，两人一见如故，马上成了好朋友。

斯塔基比波义耳小一岁，但他知识渊博，波义耳把他当作老师看待。斯塔基指导波义耳在庄园里做了一些炼金术实验，又向他推荐了炼金术士海耳蒙特的著作，波义耳都仔仔细细地研读。从此，波义耳的一生都深受炼金术思想的影响，同时他也察觉到，炼金术（化学）作为一门学科存在很多问题。

1652年，波义耳回到爱尔兰，照看他在家乡继承的土地。事后看来，这是波义耳人生中相当不开心的两年。“我住在未开化之地，在这里，化学精神如此受误解，化学仪器也如此难得到……”波义耳在信件中写下了这样的话语。

很明显，在爱尔兰没能建成实验室，波义耳只好用读书的方式坚持他的学术探索。1654年，波义耳患上一场重病，后虽治愈，但视力大不如前。波义耳想起，有一位自然哲学家约翰·威尔金斯曾邀请他迁居英国牛津，于是，他一有机会就搬到了牛津，再也没回爱尔兰了。

一到牛津，波义耳顿觉柳暗花明。这里有一个活跃的自然哲学家小团体——“实验哲学俱乐部”，他们常常在牛津大学聚会，这些活动的领头人正是他的朋友——约翰·威尔金斯。眼前的俱乐部、学术交流的氛围让波义耳想起他年少时参加的“无形学院”，求知的快乐再一次充盈了波义耳的心。他积极参与到俱乐部的学术活动中，还在牛津建起了新的实验室。由于身体原因，他又聘请了几位实验助手，有不少实验都是波义耳和助手们一同完成的。

牛津快乐的学术生活激发了波义耳的创造力，17世纪50年代后期是波义耳在科学探究中工作成果最为多产的一段时期。波义耳将工作成果拿到讨论会上，得到了朋友们的好评。不过，由于做事力求完美，波义耳一般要等上好几年才肯把自己的成果发表出去。

实验室果然是波义耳的“极乐世界”。很快，他就在这里完成了两个与“颜色变化”有关的著名实验。

第一个实验中，波义耳的实验对象是一种药用植物：紫檀。波义耳先用刀将紫檀切成薄片，放在水中，一晚上过去，水被染上了一种美丽的天蓝色荧光。这是那时人们很熟悉的一种自然现象。

波义耳尝试探究这种荧光药水的性质，于是，他将溶液倒入一个小玻璃瓶中，又往里倒入一点“醋精”（我们现在所知的乙酸，食醋的重要成分）。意外的事情发生了，天蓝色的荧光消失了！

波义耳猜想：荧光的消失，是受到了醋的某种化学性质的影响；再加入一种与醋化学性质相反的物质，应该能使这种药水恢复发荧光的能力。但是上哪里找这样的物质呢？

酿葡萄酒的木桶里，经常会结出一些白色的结晶体，当时的化学家觉得这样的现象很稀奇，经常拿这种“酒石”做实验。波义耳观察到，把酒石烧成灰（主要成分是碳酸钾），再把“醋精”倒到上面，会冒出大量的气泡，就像是两种物质发生了“冲突”，打起架来一样。波义耳评价：“没有什么比这更性质相反的物质了。”

于是，波义耳将酒石烧成的灰配成溶液，往装药水的小瓶中滴了几滴。他马上高兴地笑了起来，因为他的猜想没有错，那天蓝色的荧光又回来了。

第二个实验中，波义耳要研究的是那个时代另一种常见的药品——紫罗兰糖浆。有的药剂师在熬制这种糖浆时，会加入一些柠檬汁，此时，紫罗兰糖浆就会变成红色，人们却不知道是什么原因。

波义耳很快发现，不仅是柠檬汁，前一个实验用过的“醋精”也能使紫罗兰糖浆变红。波义耳之前的化学家大多会认为，紫罗兰只是与这两种特定的物质发生反应而已。波义耳非常敏锐地意识到它们的共同点：柠檬汁和醋都有酸味，紫罗兰糖浆应该是和一系列“酸”都能发生反应！

波义耳拿来各种化学试剂，记录下紫罗兰糖浆遇到它们会有怎样的现象。果然不出他所料，各种酸都会让紫罗兰糖浆变红。

波义耳还有进一步发现：之前他已经察觉到，有的物质好像有与“酸”相反的性质，那它们能使紫罗兰变色吗？实验很快有了结果：酒石烧成的灰、草木灰、石灰……种种“灰”[2]物质都会让紫罗兰变成绿色。波义耳博览群书，据他所知，这样的现象是没有出现在前人记载中的！他将这一类使紫罗兰变绿的化学物质定义为“碱”。至此，酸与碱的定义正式进入了科学史中。

像紫檀、紫罗兰这样的物质，遇到酸或碱的时候，会有很明显的颜色变化。我们现在将这样的物质称作“酸碱指示剂”。

有的科普作品将波义耳与指示剂的故事浪漫化，说是女仆送给波义耳一束紫罗兰，波义耳不慎将盐酸溅到了花上，用水冲洗时发现紫罗兰变红了。这个故事显然是编造的：第一，紫檀才是波义耳发现的第一种酸碱指示剂；第二，女仆要送，送的也应该是一瓶紫罗兰糖浆才对。