姓名:托里拆利
出生地:意大利法恩茨
生卒年:1608—1647年
历史评价LiShiPingJia
托里拆利是意大利物理学家、数学家,是流体力学的奠基人。
托里拆利于1608年10月15日出生在意大利的法恩茨,年轻时在图马学习数学。后来读伽利略的著作受到很大启发,爱上了物理学,特别崇尚物理学的实验方法。他在伽利略身边当了3年助手。伽利略于1642年去世后,34岁的托里拆利担任了佛罗伦萨学院物理学及数学教授,并兼任多斯加尼地区大公的数学教师。
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师生关系的表率
1628年,卡斯特出版了一本有关流体力学的著作。托里拆利仔细研读了导师的名著,还做了一系列实验,逐个验证书中的重要结论。他发现,书中关于液体从容器底部小孔流出的速度和小孔离液面高度成正比的结论,和实验不符。经过反复测量和计算,他总结出水从容器底部小孔流出的速度和水从小孔上方的水面高度自由下落到小孔时候的速度相等,进一步得到了这个速度和小孔上方水面高度的平方根成正比的正确结论。托里拆利热爱和尊敬自己的导师,但是他并不盲从。他决定把自己的发现整理成文,公开发表,来纠正导师的这个学术错误。胸怀宽广的卡斯特里看到这篇文章以后,十分高兴,认定托里拆利大有培养和发展前途,立即决定让他当自己的秘书。
伽利略一生有诸多发明和发现,但“智者千虑,必有一失”。他认为水泵之所以能够抽水,是因为如果水不跟着活塞升起来,就会形成真空,而自然是不能允许真空存在的,因此水就被抽吸上来。这实质上是沿袭了古希腊亚里士多德关于“自然厌恶真空”的错误观念。按照这种说法,水泵能够把水抽到任意高度,但事实上水至多可以抽升到离水面大约10米左右。伽利略认为自然对真空的厌恶有一定限度,但这个限度有多大?为什么会有限度?伽利略至死都没有回答出来。
托里拆利对这个问题进行了长时间的研究,最后毅然否定了“自然厌恶真空”这一毫无根据的臆断。他从力学视角出发,设想空气有一定的重量,并认为10米水柱重量产生的压强应当与大气压强相平衡,这是与中世纪流行的亚里士多德关于空气是没有重量的观点背道而驰的。
伽利略与托里拆利
1643年,35岁的托里拆利做了一个著名的实验。他在长约1米、一端封闭的玻璃管(后称托里拆利管)内,装满密度为水的13.5倍的水银汞,用手指封住管口而将管倒立于水银槽内,然后放开手指,则原来达到管顶的水银柱将下降到高于槽中水银面760毫米左右处,以与管外大气压强的作用相平衡。管的上端这一部分空间,除极稀薄的水银蒸气外,可看到真空。这是人类最早用人工方法获得的真空,曾轰动一时,至今人们还把它叫做托里拆利真空。
托里拆利实验
托里拆利还发现管中水银柱的高度会因地面的高度、阴晴及气温的变化而变化,由此得出大气压强会随高度、阴晴及气温的变化而变化的结论。根据这个原理,他发明了水银气压器,可以直接用水银柱的高度表示气压的大小。现在,人们把相当于1毫米水银柱的压强叫做1个托里拆利,以纪念他的伟大贡献。
——传世佳言——
我们是生活在大气组成的海底之下的。实验证明它的确有重量。
托里拆利对流体也做过研究。他在1644年发表的《几何学著作集》中,提出托里拆利定理。
托里拆利精通光学原理,他还改革过望远镜和显微镜。
1647年10月25日,托里拆利过完39岁生日才10天,就病逝于佛罗伦萨。