图 4托里拆利和托里拆利实验
这就是著名的托里拆利实验,也是历史上第一次在实验室内制造出真空,将真空的概念从古时的辩证法带至实验物理中。
这个实验并没有现在看起来这么简单,首先,玻璃管在当时是易碎且难得的,实验时灌满1千克的水银时常常使得玻璃破掉。
其次,在当时的舆论环境下,讨论真空会被视为异端是一件极其危险的事情。也正是因为这一原因,托里拆利并没有将这一研究立刻公之于众。1644年10月,法国科学家梅森拜访托里拆利,托里拆利将自己的研究成果分享给了梅森,梅森又把这一研究分享给了帕斯卡以及在法国的其他科学家,这才让托里拆利的研究公开。
图 5托里拆利实验
帕斯卡也是一位非常著名的科学家,他受了托里拆利实验的启发,在1946年做了相同的实验,并提出了大气压会随着高度的上升而降低的推测。他带领自己的亲戚和朋友先后去了50米高的钟楼上和法国南部的山上做实验,实验发现随着实验地点高度的增加,管中水银下降的高度也在变低,只是在很高的山上数据变化更为明显,这一发现不仅仅进一步验证了托里拆利实验的真实性,更是奠定了气象学的基础。
图 6帕斯卡
1654年神圣罗马帝国时期,马德堡市长奥托·冯·格里克见很多人仍然不相信且不理解托里拆利实验,作为一名热爱科学的军人,格里克想要向市民们证明这一实验。于是他拿来了两个黄铜半圆球,这两个黄铜半圆球就是日后物理教科书中必会出现的重要知识点。
格里克将这两个半圆球垫上橡皮圈,然后灌满水合在一起,利用抽水工具把球内的水抽空,让球内形成一个真空的状态。将这一工具准备好之后,格里克在半球的两侧各拴上四匹马,格里克一声令下,马夫扬鞭催马,八匹马就在众目睽睽下使劲奔跑但这个黄铜球仍然纹丝不动,前来看热闹的人都惊呆了,这远远超出了他们的认知。
图 7奥托·冯·格里克
在稍作休息后,格里克又让人多牵来几匹马,这一次在两侧各栓了八匹马,随着一声令下,马儿又奔跑起来,啪的一声这个铜球终于被拉开了,这便是历史上著名的“马德堡半球实验”,格里克用这个实验让当时的人们相信了真空、大气压的存在。