伽利略学生托里拆利：大气压强发现

1654年春季的一天，法国勒根堡的郊外风和日丽，山坡下的平地上聚集了上千人，等着观看马德堡的市长奥托格里克表演的一个科学游戏。皇帝、皇后也兴致勃勃地赶来了，所以场里的气氛格外热烈。

只见奥托格里克一手拿着由他设计制作的两个铁制的直径 20厘米的半球来见皇帝。他告诉皇帝，这两个半球，取名为马德堡半球，把它们合拢后，抽去里面的空气，两边即使各用五六匹马来拉也未必能拉开。皇帝觉得这真是不可思议，催促奥托格里克赶快把实验做起来。

奥托格里克把两个半球啪地合上，然后用一个小唧筒，三下两下抽光了里面的空气。他将两根又粗又结实的绳子系住半球两边的环，让两个彪形大汉，一人拉一头绳子使劲拔起河来。

只见那两个大汉都使出了浑身的力气，可那两个半球还是紧紧地抱在一起。两边的壮汉增加到三个，可是两个半球反倒像越拉越紧了。看的人都目瞪口呆，简直不相信自己的眼睛。那小小的两个半球，怎么会吸得这样紧 ?这时奥托格里克干脆让壮汉们下来，牵过四匹骏马，一边两匹，让马来进行这场拔河比赛。“啪，啪”随着鞭声，骏马扬蹄奋力向前，可是无论骏马如何用力，却是前进不了半步，那两个半球牢牢地粘合在一起，依然如故。奥托格里克吩咐将两边的马匹一匹一匹地增加，一直增加到两边各是七匹骏马，还是不见分晓。看得众人都凝神屏息，广场上竟没有一点声音。这时，奥托格里克吩咐再各加一匹马，驭手的鞭子甩得如爆竹般炸响，马嘶啸啸，尘土飞扬。人们再也按捺不住，连皇帝、皇后也忘记了自己的身份，站起来，跟着人们手舞足蹈地高喊道：“加油！加油 !”只听得“嘭”的一声，铁球终于裂成两半。两边的八匹马各带着一个半球一下子冲出好几百米远。

这就是著名的马德堡半球实验。

皇帝看了实验，心里真是百思不得其解，便问奥托格里克说：“你莫不是在变什么戏法，要不，这两个半球怎么会有如此大的吸引力呢 ?”

奥托格里克说：“不是两个半球有什么吸力，而是空气对它的压力，也就是大气压强！ ”

“大气压强 ?”皇帝听了，越发觉得莫名其妙，这也难怪。这个现在连初中生都知道的物理学概念，在那时还是新发现的高深学问呢！(www.xing528.com)

“大气压强”，是伽利略的学生托里拆利在 1643年发现的，并且在一天当众演示了这个证实大气压强的实验。只见托里拆利取过一只注满水银的小碗，然后又拿出一根 1米长，一头开口，外壁有刻度的细玻璃管。在玻璃管里也注满水银，用拇指把开口按住。然后一下子把玻璃管倒过来，连手一起浸入碗中，再放开拇指。这时，细管中的水银柱慢慢低落下来，当液面落到标着 76厘米的刻度处就停住不动了。托里拆利指着玻璃管顶头的那一段说：“请注意，这段玻璃管里是真空，连空气也没有。至于水银为什么落到这里就停住了呢 ?那是由于空气的压强，正好把水银托到这个高度。水银的比重是 13.6克／厘米 3，那么 13. 6x0．076=1.0336(千克／厘米 2)就是空气压强的大小。 ”

这个实验，后来取名为托里拆利实验，那段玻璃管中的真空，就叫“托里拆利真空”，那种玻璃管也干脆叫“托里拆利管”。

托里拆利实验是一个非常重要的发现。这一发现，使托里拆利替他的老师伽里略解决了一个悬而未决的难题。原来，在四年前的 1640年，意大利佛罗伦萨城的大公爵在自家的花园里修了一个喷水池，为了让它喷水，又配备了一台强力抽水机，打算用它来抽出 10米深井里的水。所有的准备工作都做好了，可是令人大失所望的是抽水机抽不出一滴水来，喷水池当然也就徒有虚名了。无论技师们怎么一遍又一遍地检查，都查不出一点毛病。一筹莫展之际，只得去请教大科学家伽利略。这时的伽利略已经 76岁了，老态龙钟，耳聋目盲。躺在躺椅上听人们叙说这件怪事，然后沉思片刻，说道：“井太深了，抽水机里的水来不及抽上来就因为自身的重量落下去了……”

对伽利略的这番解释，人们似懂非懂。这以后不久，伽利略就去世了，没有人再记着这件事和这位科学老人的这番话。只有他的学生托里拆利仍在私下里根据伽利略的提示，孜孜不倦地进行着研究。他想：如果井深超过 10米，水抽不出来，那么井深小于 10米，水是不是就能抽出来了呢 ?托里拆利左思右想，觉得只有一个解释，那就是水面上的大气存在着压力。为了证明自己的猜想，托里拆利终于想出了这样一个实验。

托里拆利发现大气压强的消息渐渐传开，法国马德堡的市长奥托格里克是个科学迷。他想了很久终于想出了可以用来证明大气压强的马德堡半球实验。要算出每个半球表面所承受的大气压强是很容易的，大气压强大约是 1千克／厘米 2，而—个直径 20厘米的半球表面积是 1256厘米 2，那么，每个半球表面承受的力就有 1256千克，所以在实验之前，他就告诉皇帝，即使五六匹马来拉也未必能拉开。

“大气压强”是物理学中的一项重要发现，把“大气压强”和托里拆利的名字联系在一起，自然是对这位科学家最好的纪念了。