托里拆利真空

　　在人类技术史上，水压机是一种最古老的汲水装置。它被广泛用于提取井水和河水。随着欧洲工业的萌发,采矿业有了很大发展,它又被用来汲取矿井中的积水。但人们发现,水压机的汲水高度始终不能超过10米。于是,人们绞尽脑汁不断对水压机进行改进。然而,办法想尽了,汲水高度仍超不过10米。原因何在?这个难题让科学家们足足冥思苦想了近2000年。
　　古希腊哲学家、逻辑学家和科学家亚里士多德(前384一前322),曾任亚历山大大帝年轻时的家庭教师。他在哲学、宇宙学、生物学、胚胎学、逻辑学等许多方面所发表的科学论文,对这些学科都起到开拓的作用。这也使他成为当时公认的学术权威。他认为＂空气没有质量＂,＂大自然厌恶真空＂。按照他的这个说法来推理,水压机应该能够把低处的水引向任意高度。
　　1592年，意大利物理学家伽利略经过苦心研究,认为空气应该有质量。他提出:如果用水压机去汲取比水密度大的液体,汲取的高度会更小。当他准备用实验的方法证实这一想法时,却不幸因病去世。
　　1643年,伽利略的学生托里拆利和维瓦尼,按照伽利略的思路在实验室内做了一个试验:他们在一根1米长、一头封闭的玻璃管内灌满水银,用塞子堵住开口的一端,把管子开口端向下倒立,放在盛有水银的杯子中，然后拔开塞子,让水银流人杯子里边。这时,奇怪的现象出现了:当管子里面的水银降低到比杯子中的水银面高出76厘米时,管子中的水银停止流出,并一直维持在这个高度上不变。即使把玻璃管倾斜,使水银柱长度增加，但管内外水银面相差的垂直高度仍然是76厘米。在玻璃管封闭端留下的24厘米高度的空间又是什么呢?经过鉴定,原来那里面除极少的一点水银蒸气外,什么也没有。这是世界上第一个人造真空,被称为＂托里拆利真空＂。
　　那么,到底是什么原因使水银柱能够一直保持在这个高度呢?为回答这个问题,维瓦尼进行了大量的研究工作。他认为;这是因为大气的质量向下压在杯中的水银面上的缘故。进一步研究证明,这个76厘米高的水银柱以及10米高水柱的质量，就等于截面积与之相同。高度为从海平面到大气层顶部这样一个空气柱的质量。水压机之谜终于被揭开了。维瓦尼用实验证明了＂空气有质量＂，从而彻底推翻了统治欧洲哲学界近2000年的＂空气没有质量＂的传统观念。
　　＂真空＂一经制造出来,很快就应用于各个科学领域。1650年,德国学者克查用实验证明＂声音不能在真空中传播＂;10年后,物理学家波义耳证明＂真空中不同的物体自由下落的速度是一样的＂。
　　1660年,德国人葛利克经过长期观察发现:水银柱的高度是有变化的,每当风暴来临之前,水银柱的高度总会降低一些;而当水银柱升高一些时,天气又会变好。
　　给＂托里拆利装置＂配上一把标尺，这就是世界上第一枝水银气压表。现在气象站所使用的水银气压表与托里拆利装置在本质上没有任何区别。有了气压表，人们才发现大气中有高气压区、低气压区存在,才有了能预报未来天气的＂天气图＂。