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托里拆利发现大气压力（第1页）

托里拆利发现大气压力

地球的周围被厚厚的空气包围着，这些空气被称为大气层。空气可以像水那样自由地流动，同时它也受重力作用，因此空气的内部向各个方向都有压强，这个压强被称为大气压。大气有压力早已被人们所证实，最早测出气压值的是意大利科学家托里拆利。

托里拆利1608年出生在意大利华耶查城富裕的贵族家庭。他从小就受到了良好的数学教育，在十七八岁时，卓越的数学才能已初露锋芒。在他20岁时，伯父将他带到罗马，受教于伽利略的学生卡斯德利。卡斯德利是当时远近闻名的数学家和水利工程师，他在数学领域内很多方面都有卓著的成就，还为水力学创立了科学的基础。卡斯德利见托里拆利年轻聪慧，十分喜爱，便指派他为自己的私人秘书，在学术上给予他指导。1641年，托里拆利出版了《论重物的运动》一书，试图对当时伽利略的动力学定律作出新的阐释。卡斯德利在一次拜访伽利略时，将托里拆利的论著给伽利略看了，还热情推荐了托里拆利。伽利略看完托里拆利论著之后，表示非常欣赏他的卓越见解，便邀请他前来充当助手。1641年，托里拆利来到佛罗伦萨，会见了伽利略并成了他的学生。1642年，伽利略逝世，托里拆利接替伽利略任佛罗伦萨科学院的物理学和数学教授，并被任命为宫廷首席数学家。此后他开始有条件做一些实验研究，不再像以往那样只能从事理论探索。

当时学术界对空气是否有重量、真空是否存在的问题还认识不清，主要是受亚里士多德思想的影响，认为自然界不能容忍真空，即所谓的“自然嫌恶真空”。伽利略对此说法表示怀疑，他发现，抽水机在工作时，不能把水抽到10米以上的高度，他把这一现象归结为水柱受不了它本身重量之故。托里拆利坚定赞同伽利略的关于空气有重量和真空存在的说法。但为什么水抽不到10米以上的高度呢？托里拆利一直想把这个问题弄清楚。

1641年，一位著名的数学家、天文学家贝尔提曾用一根10米多长的铅管做成了一个真空实验。托里拆利受到了这个实验的启发，想到用较大密度的海水、蜂蜜、水银等做实验。他选用的水银实验，取得了最成功的结果。他将一根长度为1米的玻璃管灌满水银，然后用手指顶住管口，将其倒插进装有水银的水银槽里，放开手指后，可以看到管内部顶上的水银已下落，留出空间来了，而下面的部分则仍充满水银。为了进一步证明管中水银面上部确实是真空，托里拆利又改进了实验。他在水银槽中将水银面以上直到缸口注满清水，然后把玻璃管缓缓地向上提起，当玻璃管管口提高到水银和水的界面以上时，管中的水银便很快地泻出来了，同时水猛然向上窜管中，直至管顶。由此可见，原先管内水银柱以上部分确实是空无所有的空间。原先的水银柱和现在的水柱都不是被什么真空力所吸引住的，而是被管外水银面上的空气重量所产生的压力托住的。托里拆利在实验中还发现，不管玻璃管长度如何，也不管玻璃管倾斜程度如何，管内水银柱的垂直高度总是76厘米，于是他提出了可以利用水银柱高度来测量大气压，并于1644年同维维安尼合作制成了世界上第一具水银气压计。

1647年10月25日，年仅39岁的托里拆利英年早逝。为了纪念托里拆利在大气研究方面作出的贡献，人们把他在进行实验时水银柱上的那段真空称为“托里拆利真空”，而那种玻璃管也被叫做“托里拆利管”。

科学问题的发现和产生是进行科学研究的前提，爱因斯坦曾经说：“发现一个问题远比解决一个问题要困难得多，解决一个问题往往只需要一个技巧，而发现一个问题却需要勇气和智慧。”托里拆利正是凭着“敢为天下先”的勇气和智慧证明了真空以及大气压的存在。