登陆注册
32234800000004

第4章 特洛伊被毁之谜

真空一般是指气压很低的空间。人们为了研究大气压强,做了很多实验。著名的托里拆利实验就是其中的一个。根据这个实验,托里拆利(E。Torricelli)发现了真空,从而破除了前人一直认为“自然界厌恶真空”的传统说法。

其实,自然界并不厌恶真空,古代科学家之所以主张“自然界厌恶真空”,是因为在当时的条件下真空是一种无法实现的境界。他们用这一理由解释抽水机的作用。到了伽利略时代,这种观念开始遭到怀疑。伽利略根据深井抽水,高不过10米的实际经验作出判断,认为这种“厌恶”是有限度的。他做了一个实验,希望测出抽水机中真空的力。他的装置是一个金属圆筒,内有一木质活塞,活塞中间开有一小口,一铁丝穿过。先将活塞压到圆筒底部附近,然后翻过来。铁丝的上端有一圆锥形头,注入少量的水正好把小口封住,这时在铁丝的另一端的挂钩上吊一只桶,桶里加有沙子或其他重物,直到活塞脱离圆筒为止。称出活塞、沙桶和铁丝的重量就可以得到真空的力,也就是自然界对真空的阻力。

伽利略解释说,抽水机不能把水抽过10米高,就是因为自然界对真空的阻力是有限的。伽利略虽然没有摆脱自然界厌恶真空的传统观念,但是他认识到有可能获得真空,这为后人的研究开辟了道路。

17世纪40年代意大利有一位物理学家叫伯蒂(G。Berti),从伽利略的书中得知抽水机不能把水抽过10米高的事情,他表示怀疑,就专门设计了一套规模庞大的装置。他在楼前架起了一根竖直长管,底端沉入水中,用活塞塞紧,然后在管中灌满了水,上端密封好。打开活塞,水柱下落,这时伯蒂证实,水柱确实只能维持10米的高度。他还在水管的顶端安放了一只铃铛和一把小锤,水柱落下,铃铛和小锤处于真空之中,应该听不到铃声,可是,也许是金属手柄传导的缘故,伯蒂这一实验不很成功,铃声还是传出来了。

伯蒂的真空实验又激起了其他人的兴趣,其中一位就是托里拆利。实验使他想到用比水重的液体代替水,有可能缩短管道的长度。托里拆利是伽利略的学生,伽利略去世前夕,嘱托托里拆利继续研究真空问题。

托里拆利先是用海水,后来改用蜂蜜,最后找到汞(水银),因为就在他所在的意大利中部地区,有一座汞矿。汞比水重13.6倍,因此就可以用短十几倍的管子代替10米长的抽水机唧筒。当时还没有一个地方能生产承受得住像1米高汞柱那样重的长玻璃管,托里拆利就请伽利略的一位年轻学生维维安尼做这样的玻璃管,并和他一起做了实验。将长1米的玻璃管,一头封死,从另一头灌入汞,直到管端,然后用手指捂住管口,再倒置于汞槽中,观察撤去手指后汞面的高度。托里拆利在1644年向友人写信报道了这个实验,并且指出,不论玻璃管的形状如何,汞柱的高度总是76厘米左右。他的实验设计得很巧妙,很有说服力。

托里拆利画了一幅装置图。A、B两根玻璃管,高度相同,形状各异,A管上端是一玻璃泡E,显然AE的体积比B大得多,如果汞柱上升原因是由于“自然界对真空的阻力”,越是稀薄的物质对汞柱的吸力应越大,所以A管的汞柱应升得更高,然而事实上两支管子达到的高度相同,与容器中剩余物质的稀密无关,可见作用不是来自管子内部。

为了证明汞柱上方的容器是完全空的,托里拆利在汞槽里加进纯水,然后慢慢提高玻璃管,他们看到,当管子的开口达到水的那部分时,汞从管中涌出,水却急速地通过玻璃管上升,充满整个空虚部分。可见,使汞不掉下的原因,不在于内部,而在于外部。作用于汞柱的力,不是由于真空,而是由于高达80千米的空气的重量而产生的。他写道:“汞既无偏爱,也无厌恶,它进入容器并且在管柱中升高到足以与压它向上的外部空气的重量相平衡,这有什么好奇怪的呢?”然后,托里拆利说如果用水代替汞做同样的实验,水柱将会升到10米高,才能平衡大气的重量施加于它的力。就这样,托里拆利对抽水机抽水为什么不能高过10米,做出了正确的解释。托里拆利通过上述实验发明了测量大气压的气压计。

不久,托里拆利的实验传到了法国。法国的帕斯卡(B。Pascal)为了检验托里拆利的结论,在巴黎也做起了同样的实验。他认为要对汞柱升高的原因是大气压的说法作出判断,最好的办法是测出高处和地面上气压计汞柱高度的差别。但是当时市内建筑不足以得到明显结果,于是他想到在山顶上做实验。帕斯卡是一位半残人,无法爬山,他就求助于其内弟佩利尔(F。Perier)。佩利尔将气压计带到多姆山顶上,他果然发现,在山顶上管中汞柱高度比山下低3英寸(约0.076米)多。

佩利尔在返回的路上又做了分段观测,证明汞柱升高与高度的降低成正比。当他回到出发地时,得知留在山下的另一支气压计在他离开的一段时间内汞柱高度并没有变化。

这个实验结果使帕斯卡坚定了大气压存在的信念。他明确表示,空气的重量和压力是造成汞柱悬挂的惟一原因。因为在山下比山上有更多的空气压下来,“自然界并不厌恶真空”。

帕斯卡对气压计还做了其他研究,例如,他研究了汞柱高度和气候的关系,从此,气压计得到了广泛的应用。

帕斯卡是法国一位很有才华的数学家和物理学家。他自幼体弱多病,但却是一个神童,12岁就开始对数学发生了兴趣,16岁随父亲参加巴黎的学术活动,17岁提出了投影几何学中的一个著名定理,20岁发明了第一台机械计算机。

1651~1654年间,帕斯卡研究了液体静力学,提出著名的帕斯卡定律。帕斯卡于1662年去世,年仅39岁。为了纪念帕斯卡的功绩,物理量压强的单位就以他的名字命名。

同类推荐
  • 思想课堂-艺术笔记

    思想课堂-艺术笔记

    为你的头脑镀金,为你的思想导航。思想笔记系列丛书包括:道德笔记、典籍笔记、婚姻笔记、家庭笔记、教育笔记、经济笔记、科技笔记、历史笔记、伦理笔记、论爱笔记、美学笔记、民俗笔记、农业笔记、情感笔记、人生笔记、人物笔记、人性笔记、儒学笔记、商业笔记、社会笔记、文化笔记、文学笔记、心灵笔记、修身笔记、养生笔记、艺术笔记、语言笔记、战争笔记、哲学笔记、自然笔记。
  • 新纪录精神与中国文化现代性

    新纪录精神与中国文化现代性

    本书讲述了新纪录片的历史。中国新纪录片的形成,与中国文化的现代性转变密切相关,它不仅体现了当代中国改革开放与全球化内卷,从而引起政治、经济和社会结构的变化,而且标志着知识观念、文化经验与审美情感的变化。
  • 解密2012

    解密2012

    《解密2012》讲述了月亮上有什么?20世纪70年代,两个超级大国耗费数百亿巨资登月,就是要寻找这个答案,但登月所取得的资料却被政府列为超级机密讳莫如深。世界上绝大部分人都不知道,一个巨大的危机正在慢慢地向人类逼近。40年后,流浪少年沙飞在追寻父亲遗物玄珠的过程中,发现玄珠上竟然隐藏着史前文明的秘密。为了查明真相,沙飞在结义兄妹的帮助下毅然亡命天涯。沿着父辈走过的足迹,沙飞找到了隐藏在玛雅古迹下的神秘地宫,潜入了古老教派机密重地。甚至穿越时空回到一万年前的巴比伦。
  • 敦煌长城(影响世界的中国元素)

    敦煌长城(影响世界的中国元素)

    敦煌是古丝绸之路的咽喉,也是中西文化交流的主通道。中国古代文化的价值由于敦煌文献的发现而更进一步凸现出来,敦煌文献映射的博大精深的中国古代文明再次引起世界各国的广泛关注,在世界范围内产生了巨大影响。
  • 老北京古建筑与祭坛

    老北京古建筑与祭坛

    本书主要介绍老北京城市建设的特点,以及居住在此的市井百姓的衣、食、住、行等。
热门推荐
  • 花都狼神

    花都狼神

    天生的不同,遭遇了多种波折,偶遇师傅引他进入异能世界,得到师傅临终嘱托后,冷血的他遇到佳人,竟然开始将冷却的心慢慢融化,命中注定的两人又将发生什么样的事呢???????
  • 李斯特向你竖起中指

    李斯特向你竖起中指

    这是史上最耿直的穿越!李斯特做梦也没想到自己的金手指真的事一根金色的中指!他向服务态度巨差的窗口大妈竖起中指,大妈遭到了他的鄙视,获得了腹泻效果,一连拉了四天肚子。XXX!李斯特忍不住口吐芬芳,你确定我要靠这个称霸异界?
  • 首席狂妃:卿王宠妃成瘾

    首席狂妃:卿王宠妃成瘾

    “卿王爷,你为什么总是欺负我?”“因为爱。”“我知道王爷最好了”“夭夭,是因为爱欺负,不是爱你”“你......”
  • 王妃你是逃不掉的本皇的手掌心

    王妃你是逃不掉的本皇的手掌心

    女主魂穿异世人妖鬼三界,竟是东苍国将军府的废材私生女,世人怎么也不会想到,他们高贵冷血犹如天神般的人物二皇子居然被这废材私生女偷了心,还带着二皇子和一狼一奶娃潜入天界,搅的天界大乱
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 我的超时空怀表

    我的超时空怀表

    “你要是想要开启一段新的人生旅程的话,那就打开这个怀表吧”老乞丐吃完了楚明请的一碗牛肉面之后,将一块半旧半新的怀表交给了楚明,然后楚明就开始了自己的超时空之旅,抗战的热血,江湖的刀光剑影,魔法世界的诡异绚丽,科技世界的超级技术,这些都不是楚明最想要的,他最想要的是成为永恒不灭的神祗。
  • 被神召唤的少女

    被神召唤的少女

    死了?活了?穿越了?有个自称是神的老头儿说她有特殊的使命,然后就把她丢到了异世界。这个异世界有魔法,有魔法师,甚至还有恶龙!她能安稳的完成使命么?象征光明的神殿圣子和被龙养大的少年究竟谁才是她的真命天子?
  • 失宠毒王妃

    失宠毒王妃

    二十一世纪的医学博士悲催地穿越成了备受冷落的端木家二小姐端木初云,替姐嫁给了看似病秧子的太子,无心招惹,大皇子、二皇子却对她穷追不舍,太子夫君也不是吃素的,自己完全是是掉进了财狼窝,于是开始了一次列斗智斗勇的故事!切,你有病?我有药!看我怎么“治好”你!
  • 方度衫和祂的游戏

    方度衫和祂的游戏

    方度衫遭遇意外后重生了,但这个世界发生了一点小小的变化……一年居然有365天!比之前的世界多出了5天!而每到十五,天空中也不会再出现第二颗月亮!“其实也没改变什么嘛…”直到……时间又来到了意外发生的那一天……[大概就是一个比较不普通的男子高中生的比较不普通的日常,经常想到哪写到哪,以上]
  • 伐天榜

    伐天榜

    我以我的名字行走天下,创造自我,我说我是谁,我便是谁!我要登上这天,登上这伐天榜!我是关七!