德昂格范爵士，是波义耳的外甥。
他十分关心舅舅的生活，同时又对波义耳放弃贵族生活而从事艰苦的研究十分不理解。他几次写信，称波义耳是“斯多蔼舅舅”（意思就是“苦行僧舅舅”）。他多次写信恳求过舅舅波义耳叙述他的科学研究的状况，让外甥也一识“庐山真面目”。
波义耳告诉德昂格范，人们虽然生活在这个自然界中，但是人们并不熟悉它，它是沉默无语的，不需要向人们诉说什么。如果人们懒惰的话，那么自然界的奥秘就会永远珍藏着。
当人们对身边的事物情理有所怀疑时，自然界包括熟视无睹的空气在内，它就想袒露秘密了，如果你以实验对准它的话，它顽抗一阵就投降了。
哲人们常说，你越是熟悉的东西，你就越缺乏对它的了解。
比如，空气与人类相伴相随，每日须臾不可离开，可谓熟悉之极。但是，人类受空气润泽滋养千百万年，却对空气一无所知。古希腊哲学家阿那克西米尼对空气进行深刻的探索，他为空气对人类和万物的作用而倾倒。最后得出结论，万物产生于空气。古代中国的著名学者王充在他的著作《论衡》中，也提出过类似的“元气说”。
亿万斯年，空气存在发展，包含着斑斓多彩的内涵，愚钝的人类却对它熟视无睹。据德国著名化学家克拉普罗特讲，他在柏林求学，钻研化学时，看到过一本书名叫做《平龙认》的中国古籍的译本，书上说中国有一个叫马和的人发现，空气是由两种气体组成的，其中对“阴气”的性质描述十分类似当时拉瓦锡刚刚发现不久的氧气。这大概是近代科学诞生之前，人类对空气最深刻的洞悉了。
文艺复兴时代以后，随着新的生产方式的出现，人类视野日益扩大，走上了探索空气奥秘的路途。最早是海尔孟特通过研究燃烧而开始的。海尔孟特谈论并区别开的气体就有二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、氢气和甲烷等十多种气体，他主要从空气物质组成的角度来研究气体，被后人称为“气体化学家”。比海尔孟特稍早一点的伽利略和他的学生托里拆利又从空气的物理性质角度加以探索，德国马德堡市市长葛利克成功地进行了空气压力的实验演示，深化了人们对空气的了解。
科学家们的研究使人类重新认识了空气。原来看不见、摸不着的空气，现在成了具有奇妙无比性质和多种气体组成的一种神奇的物质。波义耳之前的科学研究揭开了空气神秘的面纱，使人们对空气感兴趣，愿意为研究空气而奋斗。
波义耳崇敬海尔孟特，很想模仿他的言行。波义耳是从燃烧入手研究空气的，这一研究途径，使波义耳从化学与物理两大领域入手，从两个侧面揭开了空气女神的面纱。
开始时，波义耳对空气压力的效应很感兴趣。也难怪，当时整个知识界都在谈论着“托里拆利真空”、“马德堡半球”。那神秘奇怪的现象，壮观动人的场面，吸引着市民与科学家。谁也不能阻挡住时代的诱惑。波义耳迷上了空气。
早上说空气，中午谈空气，晚上还是聊空气。十二万分的迷恋，彻心彻骨地感兴趣，就是普通人也会作出令人吃惊的成就，何况是智慧过人的波义耳。为了说明空气的可压缩性，波义耳把空气粒子比作小弹簧、羊毛片或小海绵。在空气柱中较低处的“弹簧”，受到上面空气重量压缩，而出现空气的弹性。
艰难的构思，单调的实验，枯燥的重复，没完没了的论辩，在普通人看来是难以忍耐的生活，在波义耳及伙伴看来却甘之如饴。这就是科学家的过人之处。
功夫不负苦心人。
1662年，波义耳发现了以他名字命名的定律：气体的体积与压力成反比。他在压强大于大气压和压强小于大气压两种情形下都用实验证明了这个定律。这个定律也叫马略特定律，但马略特一直到1679年才叙述这条定律。
波义耳回忆起童年时代，在家里举办的沙龙里的争论；回忆起笛卡儿论述过的粒子涡旋学说，他仿佛借来一双慧眼，一下子看清了原来云遮雾罩的空气构成的世界。
在波义耳时代，笛卡儿提出了粒子说，另一位笛卡儿同胞伽桑狄提出了近代原子微粒说。波义耳从弗兰西斯·培根的著名著作里也接受了微粒理论，所有这些理论修养使他比其他人高出一层，比较好地把握了空气的本质。
波义耳的燃烧实验，最初是同胡克一起合作的。心灵手巧的胡克改进了葛利克的抽气机，用它可以轻而易举地抽空容器中的空气，制成真空。波义耳和胡克在近乎真空的容器中进行燃烧实验。他们发现，当容器没有空气时，火药燃烧时只冒烟而不起火；当通入空气时，火药发出耀眼的白光，激烈地燃烧起来。这些实验使他们产生火焰没有空气不能存在的认识，最终体会到，燃烧是不能离开空气的。
通过空气的系列燃烧实验，其中包括磷、硫磺、氢气等在封密容器里燃烧，增加空气或减少空气，最终波义耳意识到空气中有一部分活性物质是不能完全被消耗掉的。
波义耳关于空气及真空的研究，以写给外甥德昂格范爵士的书信形式予以发表，立即受到学术界的重视。当时，关于真空的存在与否，还进行着两种观点的争论。真空论的反对者群起反对波义耳的新实验，其中反对最有力的是哲学家兼神学家托马斯·赫布兹和弗朗西斯克斯·利努斯教授，利努斯教授不仅反对真空，甚至连托里拆利的实验也不相信，竟说托里拆利的水银柱不是由外部气压造成的，而是被一种眼睛看不见的线向着管壁的顶端引吊上去的。他们一方面妒忌托里拆利、波义耳的名声，一方面又打着科学争论的幌子，反对科学实验的结论，甚至连气体的弹性都加以否定。
科学实验的发展表明，越是敢于在人们熟悉的事实里，提出科学结论的人，越需要惊人的勇气。空气，人们十分熟悉，仿佛每个人都十分了解似的。因此，波义耳及其同伴提出空气的科学理论时，反对者就理直气壮地加以反对。
开始，争论还围绕着科学性及其范围进行，后来理屈词穷的反对者抵挡不住真理，就开始进行人身攻击。他们说，皇家学会的老爷们“除了称量空气有多重之外，不会干别的事”等等，反对脱离生活实际的纯科学研究。
为了驳斥这种不公正的责难，波义耳著书阐述了自然科学研究对于文明与进步以及对于经济发展所起的有益作用。这就是波义耳的名著《关于实验科学用途的若干考察》。
人们在事后通常以为，科学进步是一帆风顺的，仿佛正确的东西战胜错误是天经地义的事情。其实并非如此，科学每前进一步，都要通过正确的东西向错误的东西开战。当反对者卖力气反对气体的弹性时，波义耳再次进行了确证空气弹性的实验，实验更加精确、简洁，更加便于他人了解。
波义耳是一个高产科学家和作家，他背后有一个坚强团结的研究小组。1662年，波义耳发表了关于空气弹力的著作。赫布兹和利努斯的反对论被驳倒了。波义耳不仅验证了托里拆利水银的实验的正确，而且在改进实验中，发现了“一定量空气的弹力（压力）与容积是成反比例的”。
波义耳关于空气性质的研究，较一般气体研究超前了大约一百多年。波义耳的空气研究作为气体研究的特例，其基本内容在过了140年之后，才由夏尔路、道尔顿、盖·吕萨克等人完成。
晚于波义耳14年，法国物理学家马略特也独立地发现了空气的这一定律。所以，现代物理学教科书将其称为“波义耳——马略特定律”。这是人类研究空气最早发现的定律之一。
我们经常说，要培养科学思维的能力。这种科学思维能力的体现之一，就是要对人们熟之又熟、习以为常的事物，予以怀疑，把人们认为是确定无疑的认识，加以批判地分析，而不是盲从于所谓专家学者的结论；进行独立地思考，依靠实验加以验证决定取舍，形成科学的理论和认识。