自然界厌恶真空

来源:用户上传      作者: 刘铭

　　人们早就知道，只要抽去水管里的空气，形成真空，水就会沿着水管往上流。亚里士多德为了解释抽水现象，说了一句“名言”――自然界厌恶真空。这句话的意思是:大自然是不会让真空存在的，一旦出现真空就让水来填补，于是，水就被抽上去了。真空出现在哪里，水就跟到哪里。
　　但是，从古罗马时期以来，人们就注意到一个现象:用来输送水的虹吸管，当它们跨越高10米以上的山坡时，水就输送不上去;在超过10米深的矿井里，水泵怎么也抽不上水来。大自然为什么只能填补10米以下的真空，而不能填补11米、12米以上的真空呢?伽利略注意到空气有重量，他的学生托里拆利（E.Torricelli，1608～1647年）从这一事实出发，把真空问题的研究推进了一大步。托里拆利认为，既然空气有重量就会产生压力。正是空气的压力把水往上压，压到10米高时，水柱的重量正好等于作用在它上面的空气压力，水就再也压不上去。托里拆利说:“我们是浸沉在空气海洋的底部中生活，毫无疑问，根据实验可知空气是有重量的。”
　　为了证实他的观点，托里拆利用水银代替水来做试验。水银的流动性与水差不多，但由于它的比重是水的13.6倍，原先要用10米高水柱显示的结果，现在只要用不到1米高的水银柱就行了。托里拆利让人制作了一根1米长的玻璃管，一端封闭，一端开口。先将水银灌满玻璃管，然后用手指堵住开口的一端，再将管子倒过来放进一只盛满水银的瓷槽里。当他放开按住管口的手指时，管里的水银很快下降，当水银降到距槽里的水银面76厘米高时，就不再降低。换算一下就可得出，76厘米高水银柱产生的压强正好等于10米水柱的压强。这个实验形象地显示了由大气压力所产生的压强恰好等于76厘米高的水银柱的压强。以后，托里拆利发明的这个实验装置就成为测量大气压强的气压计。自从有了气象预报后，气压单位曾长期沿用厘米（或毫米）水银柱高来表示。
　　大气压力究竟有多大?这方面最为生动的事例发生在德国。1650年，德国工程师格里克（1602～1686年）发明了抽气泵，这样，人们就能较容易地获得真空。1654年，格里克进行了有名的“马德堡半球实验”。他制造了两个直径为14英寸的铜半球，每个半球上铸有铜环，其中一个半球上装有可供抽气的带活塞开关的孔。将两个半球合在一起，然后抽去球中的空气，这样，周围的大气就紧紧把两个半球压在一起。格里克在德国东南雷根斯堡的一个广场上，请皇帝来观看他的大气压实验。表演时全城轰动，百姓倾城而出。两个铜环上各用8匹强壮的马来拉，尽管马夫卖力地驱赶马匹，但仍然拉不开铜球。把铜球从马背上解下来，打开抽气开关放进空气后，只要轻轻一拉，两个铜半球就分开了。这是人类第一次用演示实验生动地表明了大气压的存在。
　　编辑／张烨

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