波义耳关于元素的新概念及其微粒理论，于1666年在其《形式和质料的起源》一书中，在其元素概念的基础上进一步提出了带有机械论哲学意义的“微粒理论”。他认为，物质是由大量相同的、微小的微粒组成的，这些微粒可接合在一起形成较大的粒子，这些粒子本身又组成化学所处理的物质和物体。我们观察到的物体之间的所有不同，必定导源于组成物体的有效粒子团在形状和运动上的不同。这样，波义耳就把自然界的物质都看做是由微粒组成的，微粒之间的机械运动则导致物体的宏观运动以及物性的变化。
波义耳特别致力于将微粒理论用来解释化学反应。
他认为，化学反应仅仅是粒子的重组，并且所有的化学性质都取决于运动中的物质粒子。
17世纪60年代和70年代，牛顿精心研究了波义耳的著作，接受并且发展了波义耳关于物质结构的思想。牛顿进一步认为，物质粒子互相吸引和互相排斥。每一种物质的粒子对其他粒子有特定的吸引和特定的排斥。他说：
当任何金属被放到普通水中时，水不能进入到金属的微孔中同它发生作用并使之溶解。不是因为水的组分太粗而不适于与金属作用，而是因为水不愿同金属结合。因为在自然界中有某种隐秘的要素，在这种要素作用下有些液体可与一些东西发生交际，而与其他东西则不发生交际。但是，自身不与某一物体发生交际的液体，在与一种适宜的媒剂混合后则可变得爱交际了。而且，水通过盐精的中介则可与金属混合。当任何金属被置于充满了诸如硝酸、王水、矾精或诸如此类的其他的精的水中时，漂浮在水中的精的粒子将敲击金属，从而凭借它们的爱交际性而进入金属的微孔中并围住金属体外表的粒子，而且利用连续震动围住的金属粒子，酸精粒子逐渐嵌入那些被围住的粒子和金属体之间，并将金属粒子从金属上解脱下来。牛顿的这种思想对后来的化学亲和力的研究产生了重要影响。至此，关于自然界物质最终由什么组成的问题，便从16世纪的帕拉塞尔苏斯的“三元素说”发展到17世纪波义耳和牛顿的微粒理论，最后完全取代了亚里士多德“四元素说”的传统观念，实现了在观念上的革命性更替。
那么亚里士多德用四元素解释万物物质和化学变化本原的说法，又是怎样被纠正的呢？
这就要谈到18世纪法国化学家拉瓦锡的革命性贡献了。让我们先谈“气”。气在亚里士多德那里被称为构成世界万物的元素之一。作为气的“空气”，在18世纪之前，一直被人们认为是由单一的物质组成的。拉瓦锡1774年在英国化学和物理学家普里斯特利研究的基础上，通过实验发现了氧气，并且认识到它是空气的一部分，即仅有“明显可供人呼吸”的那一部分空气（即氧气）被燃烧的金属所吸收。1775年他又做了一系列实验，认定二氧化碳也是空气的一种组成部分。由此他提出，大气空气是具有不同化学性质的蒸气态空气的混合物。至此，这个被亚里士多德称为构成万物的四元素之一的“气”，在拉瓦锡手中才得到科学地校正和说明。
再让我们来谈“火”。火在亚里士多德那里被称为构成世界万物的元素之一。自从人类发明了火这种能源技术以后，人们的生活和生产就离不开燃烧现象。人们一直想解开燃烧现象之迷。1703年，德国化学家斯塔尔提出了燃素的理论。他认为，燃烧主要发生在燃料中，而不是在空气中。物体燃烧的过程就是燃素逃逸出来的过程。燃素本身有重量，于是燃烧后剩下的灰渣的重量就比燃烧之前物体的重量要轻得多。例如，当木炭被火烧尽了以后，燃素离开了木炭被发射出去，剩下的只是一点点灰烬，因此木炭一定含有丰富的燃素。
1772～1777年，拉瓦锡通过对大量金属煅烧实验的研究，扬弃了在化学领域中占统治地位达百年之久的燃素理论，提出了关于燃烧的氧化理论。他坚定地认为：“燃素是假想的、不必要的东西。”1777年，他发表了题为《燃烧概论》的报告，首次阐明了燃烧的氧化学说：即物体在燃烧时放出光和热；物体只有在氧存在时才能燃烧；空气是由两种成分组成。物质在空气中燃烧时，吸收了其中的氧气，因而增加重量，所增加的重量恰为其所吸收的氧气的重量；一般的易燃物质（非金属）燃烧后通常变为酸，氧是酸的本质，一切酸中都含有氧元素（对于盐酸不会释放氧气，他认为仅是一种违例现象）；而金属煅烧后即变为煅灰，它们是金属的氧化物。
至此，这个被亚里士多德称为构成万物的四元素之一的“火”，随着拉瓦锡燃烧的氧化学说的建立，才得到科学的校正和说明。
那么，如何解释“水”呢？
1781年，英国科学家卡文迪许在实验中发现“易燃空气”（即氢气）燃烧后生成了水。但是卡文迪许仍囿于燃素理论所认为的：“易燃空气”近乎纯净的燃素，而氧则是“脱燃素空气”；水的生成是脱燃素空气和燃素的结合；水是一种元素。1783年，卡文迪许的助手在巴黎向拉瓦锡叙述了卡文迪许的实验。拉瓦锡敏感地意识到，他的氧化理论不仅可以解释“易燃空气”的燃烧，而且还可以重新对水的组成做出解释。他立即重复了卡文迪许的实验，并在此基础上用氧化学说的观点第一个对水的组成做出正确的解释：水是易燃空气和氧的化合物，水不是一种元素。从而否定了卡文迪许原来用燃素说的观点对水的组成的错误解释。这个被亚里士多德称为四元素之一的“水”，有史以来首次得到了科学的校正和认识。后来拉瓦锡把“易燃空气”改名为“氢”，其意思为“水的生成者”。拉瓦锡对水的组成的分析，为其氧化学说走向完备做出了重要贡献。
拉瓦锡建立的氧化学说，使过去在“燃素说”形式上倒立着的全部化学正立过来，同时克服了新发现的化学事实和传统的“燃素说”观念之间的矛盾，使得相当混乱的化学思想得到了澄清与统一，从而为建立近代化学奠定了基础。这是18世纪一场真正的化学革命。
欧洲近代科学革命的社会文化动因
近代科学革命仅发生在欧洲而不发生在其他地方，其原因何在？
近代科学革命仅发生在欧洲而不发生在其他地方，这不是偶然的，它有自己深刻的社会和文化的原因。
十六七世纪的科学革命之所以在西欧发生，首先得益于近代科学研究活动的兴起及其社会制度化。科学研究活动的认知主体是科学家或曰科学工作者，社会上如果没有或很少有人去承担这种职业角色，那么科学研究活动是无法开展的，或者即使是开展起来也是冷冷清清的，因而也就不可能导致科学革命。显然，社会上从事科学这种职业的人愈多，科学事业就愈繁荣，科学研究活动的开展就愈红火，作为科学研究活动成果的科学理论的发现也就愈丰硕，在此基础上才可能发生科学革命。
实际上，近代科学革命的发生，是以下面三个前提为条件的：其一是社会上有相当一批人对探究自然具有兴趣，其二是科学家这种社会角色的出现，其三是科学研究活动已成为一种有组织的社会活动。
您先谈“探究自然的兴趣在民族精英中养成”的问题。
如果一个民族对自然界普遍抱一种冷漠的态度，那么科学研究活动在他们的国家里的开展是绝不会红红火火的。十六七世纪西欧一些国家如意大利和英国等，文艺复兴和宗教改革唤醒了他们的民族精英探究自然的浓厚兴趣。
首先，文艺复兴引导他们发现自然美、欣赏自然美，并进一步引导他们热爱自然。文艺复兴让他们看到和感到外部世界有美丽之处，这个时代的文学家如但丁、比特拉克、乌贝蒂等人用自己的诗歌或韵文，艺术家如佛兰德斯画派的大师们用他们精美的风景画，揭开大自然的帷幕，生动地描绘了星汉的灿烂、山峰的绮丽、田野的宽广、森林的幽静、河流的坦荡和大海的汹涌，让人们领略自然奇观，感受自然之美。这些艺术作品引导着人们特别是民族精英们对大自然之美产生心灵上的共鸣，引起震撼，并进一步唤醒了他们对大自然的热爱。正是在这种文化氛围中，哥白尼才会深情说：“有什么东西能比天空更美好呢？要知道天空囊括了一切美好的东西。”
其次，新教主义引导他们可以通过认识自然去认识上帝。因为他们认为，上帝是在自然发生作用的过程中显现他自己的。昼夜的更替、四季的循环、月亮的盈亏和星辰的运行等，尽管纷繁复杂，但都有一定的规律即命运形式。而这些都是当初上帝创世时就赋予在其中的，一切世事只不过是其展现而已。这正如当时赞美诗中所述：“天穹显示了上帝的荣光，宇宙展现了上帝的伟业”。因此，认识自然，认识这种规律，就认识了上帝的智慧，显示了上帝的全智全能，这也是对上帝的一种颂扬。阴差阳错，新教的这种信念反倒成了促进人们将注意力转向探究自然、从事科学研究的缘由。难怪化学家波义耳会认为，科学是一项宗教任务，是“对上帝展现在宇宙中的令人叹为观止的作品的揭示”。甚至牛顿也相信，宇宙证明了一个全能的造物主的存在。
再次，新教主义告诫他们自然界是可以理解的。他们认为，上帝是自然界的永恒的统治者，人类则是上帝所创造的世界的中心。自然界是上帝和人类活动的舞台。作为自由而又有理性的存在物，人的职责和任务就在于既与理智又与上帝的旨意保持一致，包括对自然现象的理解在内。
这就有助于人们不仅要去热爱自然，还要进一步地探究自然的文化氛围的形成。正是由于这种缘故，伽利略才会不断地鼓励人们要坚定关于自然界是可以理解的信心，他说：虽然“神的理解力超出我们的理解力无限倍，不但在理解事物的数目上如此，在理解的方式上也是如此；但是我并不把人的理解力贬低到绝对无能的程度。不，当我盘算到人类曾经理解过，探索过，并设计过多么神奇的和多少神奇的事物，我就很清楚地认识到并且懂得了人类心灵是上帝的成绩之一，而且是最优秀的成绩。”正是由于上述文化氛围的熏陶，许多民族精英才立志要探究自然。这可以从哥白尼的下面一段表白中显现出来：“在引起我们兴趣、作为人类精神食粮的为数众多的和五花八门的科学与艺术之中，我认为，应该首先献身并以最大热情去从事那些包含在最美好和最值得了解的事务中的科学与艺术。研究宇宙中的旋转运动和星球运动、星球规模及其相互距离、它们的升起和降落，以及宇宙中所有其他现象形成的原因，并最终阐明整个宇宙之构成的科学，就属于这类科学。”
请您再谈谈“专职科学家这种社会角色的出现”。
中世纪对科学来说，是黑暗时期。任何事物都是一分为二的。如果说中世纪对科学曾做过一点好事的话，那就是它对15、16、17世纪科学的兴起作过一点铺垫。中世纪后期有少数神学院演变为“世俗大学”，出现了大学教师，特别是非神职人员的大学教师，增设了教授自然科学（如数学、物理等）的席位，这些大学教师具有理论的学术研究传统。
此外，在中世纪后期和文艺复兴时期还产生了一批类似于达·芬奇式的艺术家和工程师，他们对自然科学有强烈的兴趣，进行了许多研究，他们具有实验传统。以上的学术研究传统和实验传统的结合，就孕育出后来类似于伽利略式的近代科学家。
但是，这种近代科学家的出现决不会是无条件的，它是世人当时信奉新教伦理这种特定文化条件的产物。
“新教伦理”思想是17世纪加尔文教派，特别是英国青教教派对待日常工作的一种特别的观点的发展。它反对把“宗教的”使命置于“世俗的”使命之上，认为不应通过隐退到修士生活中来为上帝服务，而应当通过以正直和勤勉的精神进行诚实而有益的工作来为上帝服务，人应该通过在现世生命中有所为来报答上帝的爱。它积极地推动“此世的”事业的发展，并鼓吹有理智、有条理的工作可以增进公众幸福，也会赢得上帝的赞许。基督教徒为了其自身利益，理应将这些品质融入实践当中；如果他们在这一过程中取得了成功，这就可以被认为是上帝恩典的迹象。新教主义的这种价值取向无意之中起到了提高科学职业社会地位的作用。因为科学工作的目的在于对自然界的探究，它有益于人类，并得到上帝的鼓励。
