Гук и Бойль разработали насос, способный создать почти полный вакуум под стеклянным колоколом. Выяснилось, что в безвоздушном пространстве не может гореть свеча. Затем обнаружилось, что если при помощи увеличительного стекла сфокусировать солнечные лучи на куске серы, помещенном в вакууме, сера дымится, но не загорается. Воздух явно играл какую-то роль в процессе горения. Однако когда ученые поместили в вакуум раскаленную докрасна железную пластинку, а затем насыпали на нее порох, тот вспыхнул, как обычно. Как это объяснить? Что этот опыт говорил о природе огня? Какой свет он мог пролить на загадку пороха?
Бойль не смог сформулировать удовлетворительного объяснения. В конце концов он пришел к выводу, что селитра выделяет «смешанные испарения, подобные воздуху», однако это наблюдение не поддерживала ни одна из существующих теорий. Книга Бойля «Химик-скептик» стала одним из основополагающих документов новой науки — химии. Однако, отвергнув аристотелевскую концепцию четырех первоэлементов, Бойль так и не сумел предложить для нее надежную замену. Опыты Бойля продолжил его бывший ассистент.
Сэмюел Пепис в своем дневнике называл Роберта Гука «величайшим и самым многообещающим из всех, кого я знаю». Измотанный работой, но по-прежнему блестящий Гук обнаружил связь опытов, которые он проводил вместе с Бойлем, с двумя другими фактами. Первый из них был описан еще итальянским пиротехником Бирингуччо. Металл, нагреваясь, увеличивается в весе, образуя окалину. Кусок свинца, к примеру, после нагревания весит почти на десять процентов больше. Второй факт продемонстрировал сам Гук: если откачать воздух из сосуда, в котором сидит мышь, она умрет. Гук чувствовал, что дыхание, прокаливание металла и горение как-то связаны между собой.
В то время никто не знал, что такое воздух. Бойль предположил, что в воздухе содержатся «испарения», которые тот захватывает из земли и солнечного света. Может быть, эти испарения играют какую-то роль во всех трех процессах? Гук считал, что разгадку может подсказать порох. В воздухе, по его предположениям, тоже имелось нечто вроде селитры — какое-то вещество, необходимое и для горения, и для дыхания, и для образования окалины при нагревании. Подобно пороху, в состав которого входила горючая сера, это вещество содержало «сущность» горючего элемента. «Разложение на составные части серных или горючих веществ, — заявлял Гук, — происходит под действием присущей им субстанции, смешанной с воздухом. А субстанция эта если и не та же самая, что в селитре имеется, то весьма с нею сходна».