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  • 1 # 飛賊克斯和康德馬特

    馬德保半球實驗的起因,是關於大氣壓強是否存在的爭議。

    空氣不空,一個看似簡單的道理,其實經歷了很長的時間才被人說接受。因為空氣是透明的,但是我們能夠感受的空氣的流動——氣流。1653年,帕斯卡發現靜止流體中壓力傳遞的原理,簡稱帕斯卡原理,後來將壓強的單位取名為帕斯卡。1643年,托里拆利和維維安尼提出了氣壓概念,併發明瞭水銀氣壓計。托里拆利是伽利略的學生,繼承了伽利略靠科學實驗來檢驗理論推測的思路。伽利略曾經稱量過空氣,認為空氣是有重量的,但卻尚未揭示大氣壓的存在。而托里拆利用水銀替代水做了實驗,發現比水重14倍的汞大約只能升起水柱的1/14,同時獲得了真空。托里拆利的實驗證明了大氣壓的存在,並以確鑿的證據說明“空氣”不空。這個發明也為後來汞柱溫度計的發明奠定了雛形。

    什麼空氣會有氣壓?根本原因在於分子運動論。空氣中的氣體分子在雜亂無章地運動,也就會不斷地衝擊它所能接觸的介面。一個分子的衝擊力量固然很少,可若有10的23次方個分子同時衝擊,那力量就夠大了。就像大雨天打傘或者撐雨衣,噼裡啪啦密集的雨點打下來,明顯能感受到雨傘承受的壓力。但是,在18世紀,分子原子的概念實際上並沒有建立起來,人們理解大氣壓力就存在許多困難。托里拆利發現空氣壓力的事實,也長久難以被人們所接受。

    1654年,馬德堡市長奧托·馮·格里克瞭解到托里拆利的發現以及人們的嘲笑態度之後,為此憤憤不平。格里克第一次實驗,是在神聖羅馬帝國的雷根斯堡(也就是如今德國的雷根斯堡)。格里克發明了抽氣泵,成功獲得了真空。1654年5月8日,他在雷根斯堡向德意志帝國國會和國王費迪南德三世展示,抽過真空後的球體無法用30匹馬分開。後來在1656年,在他的故鄉馬德堡(Magdeburger)重作示範,這次示範用了16匹馬(分為兩組,每組8匹),當時他當市長。故稱“馬德堡半球實驗”。

    馬德堡半球實驗十分生動地演示了大氣壓強的存在,也從此讓人們接受大氣壓的概念,可謂是物理學史上最具代表性的實驗之一。

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