एकोणिसाव्या शतकाच्या मध्यापर्यंत उत्क्रांतिवाद निर्माण व्हायला योग्य पार्श्वभूमी निर्माण झाली होती.त्यापूर्वी आणखीही काही गोष्टी माणसाच्या लक्षात यायला लागल्या होत्या.एका बाजूला जेव्हा बायॉलॉजीमध्ये स्पिशीजचं योग्य त-हेनं वर्गीकरण होत होतं,त्याच वेळी दुसऱ्या बाजूला रसायनशास्त्रातलीही काही गुपितं माणसाला उलगडायला लागली होती. रसायनशास्त्रज्ञ आता रसायनशास्त्राचं ज्ञान सजीवांना तसंच सजीवांशी संबंधित निर्जीव गोष्टींनाही कसं लागू पडेल याचा विचार करत होते.पूर्वी रसायनशास्त्रानं सजीवांच्या शरीरात अन्नपचन कसं होतं ते शोधायचा प्रयत्न केलेला होता.कारण पचनसंस्था ही त्या मानानं अभ्यास करायला आणि आतमध्ये डोकावून पाहायला सोपी होती.
पचन हे शरीराच्या टिश्यू (उती) किंवा पेशींच्या आत घडणारी गोष्ट नाही.पचन हे माणसाला उघड्या डोळ्यांनी दिसू शकणाऱ्या आणि तोंडावाटे सहज पोहोचू शकणाऱ्या नळीसारख्या डायजेस्टिव्ह कॅनालमधून होतं.त्यामुळे शरीरातल्या इतर क्रियांपेक्षा पचनक्रिया समजायला सोपी होती.बोरेलीनं सांगितल्याप्रमाणे पचन ही घुसळण्यासारख्या यांत्रिक पद्धतीनं होणारी गोष्ट असावी की साल्व्हियसनं सांगितल्याप्रमाणे ती पाचक रसांमुळे होणारी रासायनिक प्रक्रिया असावी हा सतराव्या शतकातल्या वैज्ञानिकांना पडलेला गहन प्रश्न खरं तर अजून सुटला नव्हता.
फ्रेंच वैज्ञानिक रेने अँटोनी फर्कोल्ट दे रुमर (Rene Antoine Ferchault de Reaumer) (१६८३ ते १७५७) यानं पुन्हा हा प्रश्न सोडवायचा प्रयत्न करायचं ठरवलं. त्यासाठी त्यानं एक ससाणा पकडून तो पाळला.न पचलेलं अन्न परत ओकून टाकायची ससाण्यांची सवय असते.आता त्यानं धातूच्या पोकळ नळीत मांसाचा तुकडा घातला आणि त्या नळीला तारांनी बंद करून टाकलं.त्यामुळे मांस तर या नळीतून बाहेर येणं शक्य नव्हतं,पण पोटातले पाचक रस मात्र नळीत शिरू शकत होते.आता त्यानं ही नळी आपल्या पाळलेल्या ससाण्याला गिळायला लावली. अपेक्षेप्रमाणे थोड्या वेळानं ससाण्यानं उलटी करून ती नळी बाहेर काढून टाकली. जेव्हा रेने रुमरनं त्या नळीच्या आतलं मांस बाहेर काढून पाहिलं,तेव्हा ते त्याला थोडंसं विरघळलेलं दिसलं.याचाच अर्थ अन्नाचं पचन हे रासायनिक क्रियांद्वारे होतं हे दिसून येत होतं.रेनेनं आपले निष्कर्ष पुन्हा वेगळ्या प्रकारे प्रयोग करून पुन्हा तपासून पाहायचे ठरवले.आता त्यानं आपल्या ससाण्याला नुसताच स्पंज खायला घातला.थोड्या वेळानं ससाण्यानं तो स्पंज बाहेर काढून टाकला.अपेक्षेप्रमाणे त्या स्पंजनं ससाण्याच्या पोटातले पाचक रस शोषून आपल्यासोबत बाहेर आणले होते.आता रेनेनं हा स्पंज पिळून घेतला आणि त्यातला रस अन्नाच्या तुकड्यांमध्ये मिसळला. थोड्या वेळानं रेनेनं पाहिलं तर तो रस त्यात मिसळलेलं अन्न हळूहळू विरघळत होतं असं लक्षात आलं.आणि या प्रयोगानं अन्नपचन ही रासायनिक प्रक्रिया असावी यावर जवळपास शिक्कामोर्तब झालं.आता संजीवांच्या शरीरक्रियेत रसायनशास्त्राला नव्यानंच महत्त्व प्राप्त व्हायला सुरुवात झाली होती.
अठराव्या शतकात हेल्मोंटनं वायूंचा अभ्यास सुरू केला होता.यातून सजीवांच्या जगण्यासाठी वायूंची आवश्यकता होती हे समजायला लागलं होतं.
इंग्लिश वनस्पतिशास्त्रज्ञ आणि रसायनतज्ज्ञ स्टीफन हेल्स (Stephen Hales) (१६७७ ते १७५१) हा यावर अभ्यास करत होता.१७२७ मध्ये त्यानं वनस्पतींच्या वाढीचा आणि त्यांच्यातल्या द्रवाच्या दाबाचा अभ्यास केला.त्यानं प्लँट फिजिओलॉजीचा पाया घातला होता.झाडं फक्त पाण्यावरच वाढतात असं त्याचं मत झालं होतं.याशिवाय वेगवेगळ्या वायूंचा अभ्यास करणाराही तोच पहिला होता.कार्बन डाय ऑक्साइडचा शोध त्यानंच लावला.
वायू (Gas) ही कल्पना १७ व्या शतकाच्या सुरुवातीला पुढे आली होती.गॅलिलिओच्या समकालीन असलेला डच रसायनशास्त्रज्ञ जाँ बाप्टिस्टा फॉन हेल्मोंट(१५७७-१६४४) यानं मांडली. 'केओस' या ग्रीक शब्दावरून 'गॅस (Gas)' हा शब्द त्याला सुचला. निरनिराळ्या प्रकारचे वायू अस्तित्वात असतात हे हेल्मोंटला ठाऊक होतं.
बीअर आणि वाइन यांच्या किण्वन (फर्मेंटेशन) प्रक्रियेतून वायू बाहेर पडतो हे हेल्मोंटला माहीत होतं.किण्वन प्रक्रियेसाठी डच भाषेत 'जिस्टेन' ('gisten') असा शब्द आहे.वायू वाफेपेक्षा निराळी आहे असं त्याला सुचवायचं होतं.वाफ थंड केली की ती लगेच द्रवात रूपांतरित होते,पण वायू मात्र रूपांतरित होत नाही असं हेल्मोंटला सांगायचं होतं.अर्थात,वायूही द्रवरूपात जाऊ शकतात हे त्याच्या काळी माहीतच नव्हतं.ही गोष्ट १९ व्या शतकात शक्य झाली.जर्मन भाषेत 'घेईस्ट (Geist)' असा शब्द आहे.या शब्दाचा अर्थ 'मन किंवा आत्मा (spirit)' असा होतो.त्यावरून हेल्मोंटला 'गॅस' हा शब्द सुचला असावा असंही एक मत आहे.कार्बोनेट आणि धातू आम्लात टाकले की वायू तयार होतात याचा अंदाज हेल्मोंटला होता.हवा ही दोन भागांची मिळून तयार झाली आहे आणि त्यापैकी एक भाग ज्वलनाला मदत करून संपतो तर दूसरा तस करत नाही हे लक्षात आल्यावर हेल्मोंटन या वाफेला 'गॅस' असं नाव दिलं.सुरुवातीला या नव्या शब्दाकडे अनेक वर्षं कुणीच लक्ष दिलं नाही.पुढं १७८९ मध्ये लिव्हायेजेनं हा शब्द प्रचारात आणला.
'गॅस' असं नामकरण करणारा हा हेल्मोंट नेमका कोण होता? जॉ बाप्तिस्टा फॉन हेल्मोंटचा जन्म १५८० साली बेल्जियममधल्या ब्रसेल्समध्ये झाला.त्यानं लॅटिन आणि ग्रीक भाषांचा अभ्यास केला. जेझूईट धर्मगुरूंनी चालवलेले काही अभ्यासक्रम तो शिकला.त्यानं विद्यापीठाची पदवी घेतली नाही,कारण त्याचा कोणताही उपयोग नाही असं त्याचं मत होतं.त्यानं शेवटी वैद्यकशास्त्राचा अभ्यास केला आणि १५९९ साली फिजिशियन म्हणून मान्यता मिळवली.त्यानं काही वर्षं इंग्लंड,फ्रान्स, इटली आणि स्वित्झर्लंड या ठिकाणी घालवली.पण शेवटी तो ब्रसेल्सला स्थायिक झाला.१६४४ साली तिथंच त्याचा मृत्यू झाला.हेल्मोंटनं गॅस सध्या आपण ज्या अर्थानं वापरला जातो त्या अर्थानं वापरला नव्हता.त्याच्या म्हणण्यानुसार गॅस हा एकच पदार्थ असतो.प्रत्येक पदार्थात गॅस हा असतोच.पदार्थाला उष्णता दिल्यावर त्यातून गॅस बाहेर पडतो.हे स्पष्ट करण्यासाठी हेल्मोंटनं २८ कि.ग्रॅम कोळसा जाळला. त्यातून त्याला अर्धा किलो राख मिळाली. त्याच्या मतानुसार उरलेला कोळसा हा गॅस स्वरूपात बाहेर पडला.हाच 'गॅस' बीअरमधूनही बाहेर पडतो असंही त्याच्या लक्षात आलं.हा 'गॅस' म्हणजे चक्क आपल्याला परिचित असलेला 'कार्बन डाय ऑक्साइड' !
हवा ही अनेक प्रकारच्या वायूंचं मिश्रण आहे हे पूर्वी माहीत नव्हतं.फार पूर्वीपासूनच लोकांना वायूचा एकच प्रकार माहीत होता ती म्हणजे हवा ! कुजण्याच्या प्रक्रियेत किंवा फर्मेंटेशनमध्ये (किण्वन क्रियेत) जे नवे नवे वायुरूप पदार्थ तयार होत असत ते म्हणजे हवेचेच प्रकार आहेत असं लोकांना वाटायचं.आपल्या सभोवती असलेल्या वातावरणातला हवा ही एकसंध आहे की मिश्र पदार्थ ? वातावरणातल्या हवेचे घटक कोणते? असे प्रश्न १८व्या शतकात अनेकांच्या डोक्यात घोळायचे.हे वायूचे घटक शोधण्याच्या नाट्यात अनेक पात्रं विज्ञानाच्या रंगमंचावर अवतीर्ण झाली. अनेक चुकीच्या संकल्पना पुढे आल्या. त्यातूनच नवीन विचारांना चालना मिळाली आणि त्यातून १८व्या शतकाच्या उत्तरार्धात हायड्रोजन,नायट्रोजन आणि ऑक्सिजन या वायूंचा शोध ही रसायनशास्त्राच्या विकासाच्या दृष्टीनं एक महत्त्वाची घटना ठरली.
स्टीफन हेल्स या वैज्ञानिकानं १८ व्या शतकाच्या सुरुवातीला हवेच्या स्थितिस्थापकत्वाचा अभ्यास सुरू केला आणि हवा हा स्थितिस्थापक प्रवाही पदार्थ असून त्यातले अणू निराळे करता येतात. शिवाय,पुष्कळ घन पदार्थातही निरनिराळे वायू भरलेले असतात असं त्यानं दाखवलं.
पुढं जोसेफ ब्लॅकनं हेल्सच्या दिशेनंच अधिक संशोधन करून पुष्कळ वायूंची वजनं काढली.त्यानं कार्बोनिक अ‍ॅसिडच्या वायूंच्या गुणधर्माचाही शोध लावला.या वायूला तो स्थिर हवा म्हणत असे.त्यानं असं दाखवलं की मॅग्नेसिया अल्बा आणि खडूला उष्णता दिल्यास त्यातून ही स्थिर हवा बाहेर पडते.पुढे १७५७ साली त्यानं असं सिद्ध केलं,की द्राक्षं आंबवून केलेल्या दारूतून जे बुडबुडे निघतात त्यात हा कार्बोनिक अ‍ॅसिडचा वायू असतो.हे सिद्ध करण्यासाठी त्यानं हे बुडबुडे चुन्याचं पाणी असलेल्या बाटलीत सोडलं आणि ते मिश्रण खूप जोरजोरानं हलवलं.त्यामुळे चुन्याचं पाणी आणि कार्बोनिक अ‍ॅसिडचा वायू अगदी मिसळून गेले आणि एक पांढरा साका तळाशी बसला.तो 'साका' म्हणजेच 'कॅल्शियम कार्बोनेट' किंवा 'खडू'! या प्रयोगावरून त्याला दुसरा प्रयोग सुचला. ब्लॅकनं वारा फुंकण्याच्या भात्याच्या तोंडाशी जळता कोळसा ठेवून त्यातून निघणारा वायू चुन्याचं पाणी असलेल्या काचेच्या नळीत सोडला आणि ते मिश्रण खूप जोरानं हलवलं.त्याबरोबर वरीलप्रमाणेच पांढरा साका तळाशी बसला. अर्थातच,त्यामुळे कोळसा जळताना निघणारा वायू हा कार्बोनिक अ‍ॅसिडचा वायू आहे हे सिद्ध झालं.नंतर ब्लॅकला चुन्याच्या निवळीत काचेच्या नळीतून तोंडानं फुंकल्यासही खडू तयार होतो असं आढळलं.त्यामुळे मनुष्य किंवा कोणताही प्राणी श्वासोच्छ्वास करताना कार्बोनिक अ‍ॅसिडचा वायू सोडतो हे नक्की झालं. आता आपण याला कार्बन डाय ऑक्साइड म्हणतो.रॉबर्ट बॉइल आणि न्यूटनचा बोलबाला असलेल्या काळात जॉन मेयो या १६४३ साली लंडनमध्ये जन्मलेल्या व्यक्तीचं वायूसंबंधीचं काम थोडंसं दुर्लक्षितच राहिलं. त्यानं कायद्याची पदवी घेतली होती.पण कायदेकानून वगैरे भानगडीत न पडता त्यानं उपजीविकेसाठी वैद्यकाचा मार्ग चोखाळला.
त्याच सुमारास वयाच्या पंचविशीत असताना त्यानं श्वसनावर एक शोधनिबंध लिहिला.त्याला फारच कमी आयुष्यमान लाभलं.वयाच्या सदतिसाव्या वर्षी त्याचं निधन झालं.रॉबर्ट बॉइलचा समकालीन असलेल्या जॉन मेयोनं पदार्थाच्या ज्वलनाविषयी सांगताना वातावरणातल्या घटकांविषयी सांगितलं होतं.ते घटक कोणते असतात हे याबद्दल मात्र तो सांगू शकला नाही.मेयोनं स्पष्टपणे सांगितलं,की वातावरणात दोन प्रकारचे वायू असतात.एक वायू ज्वलनाला आणि जगण्याला मदत करतो तर दुसरा करत नाही.धातू जाळले की हा हवेतला घटक त्यांच्याशी बांधला जातो. हा सॉल्टपीटरमध्येही (पोटॅशियम नायट्रेट / KNO₂) असतो असंही जॉन मेयोच्या लक्षात आलं होतं.
स्टीफन हेल्स या ब्रिटिश धर्मोपदेशकानंही वायूसंबंधी बरेच प्रयोग केले. तो वनस्पतिशास्त्रज्ञ म्हणून ओळखला जातो. त्यानं वनस्पतींवर प्रयोग केले.झाडामधून द्रव आणि वायू कसे वाहतात यावर त्यानं प्रयोग केले.प्रत्येक गोष्ट काटेकोरपणे मोजून त्याची नोंद केली पाहिजे यावर त्याचा भर होता.न्यूटनचा त्याच्यावर पुष्कळच प्रभाव होता.
म्हणूनच मोजमाप करायला तो पहिली पसंती द्यायचा. तो म्हणत असे, "आपण प्रत्येक गोष्ट ही आकडे, मोजमापं आणि वजनं या भाषेत मांडली पाहिजे." त्यानं आकडेमोड करण्याच्या आपल्या या पद्धतीला 'स्टॅटिक्स' असं नाव दिलं.वनस्पतींवर केलेलं प्रयोग आणि आकडेमोड त्यानं आपल्या 'व्हेजिटेबल स्टॅटिक्स' या १७२३ प्रकाशित झालेल्या पुस्तकात दिली आहे. १८३३ मध्ये त्यानं 'हेमस्टॅटिक्स' हे आणखी एक पुस्तक प्रसिद्ध केलं.
सजीव अच्युत गोडबोले अमृता देशपांडे मधुश्री पब्लिकेशन
रक्तदाब मोजणारा तो पहिलाच होता.त्यानं तीन घोड्यांचा रक्तदाब मोजला आणि त्याची नोंद केली.श्वसनावाटे जाणाऱ्या वायूंवर त्यानं पुष्कळ काम केलं.श्वसनावाटे कोणते वायू शरीरात जातात हे समजून घेण्यात त्याला रस होता.
हेल्सच्या मते वायू हे एकतर मुक्त वायुरूपात असतात किंवा एखाद्या रासायनिक पदार्थाशी बद्ध असतात.वायू हा प्राण्यांमध्ये,वनस्पतींमध्ये आणि खनिजांत सर्वत्र बांधलेल्या स्थितीत असतो.