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托里拆利的大气实验

  意大利物理学家。1608年10月15日生于法恩扎。托里拆利在求学时已显露才华,为学校主管人B.卡斯泰里(伽利略早年的学生)所赏识,毕业后便被任用为私人秘书。1641年卡斯泰里将他正式介绍给伽利略,托里拆利便与V.维维亚尼一同给伽利略作伴。三人相处极其友善,经常讨论学术问题,直到伽利略去世。同时托斯卡纳公国大公聘托里拆利为宫廷数学家和哲学家,接替前任伽利略的职务,薪俸优厚。从此他便在佛罗伦萨愉快地度过一生,作了大量科学工作,在学术界赢得盛誉。1647年10月25日逝世。遗留的讲稿编成学术演讲集于1715年出版。

  托里拆利研究过水动力学,并解决了许多实际水利工程问题。E.马赫评论他时认为他实为水力学的奠基人。他磨制成的光学透镜质量很高,远近闻名。1924年用光栅鉴定了他的被保存在博物馆里的遗物,得到证实。在风的成因问题的争论中,托里拆利提出风产生于两个地区空气的温度差或密度差的主张,澄清了人们的认识。他还先用水后改用酒精把伽利略所发明的随大气压力而改变的气体温度计改制成液体温度计,这种温度计沿用至今,其结构仍与当时的大体相同。

  在伽利略时代,人们看到抽不出10米深以下的水,也看到跨过21米的高山的虹吸管不能吸水。当时人们认为空气无重量,伽利略为此而假定水泵或虹吸管内有一种只能提起10米高水柱的“真空力”来解释;当时有一个学者G.B.巴里安尼认为空气有重量,因而产生压力,从外面托起水柱。这问题引起罗马和佛罗伦萨各学派的争论。托里拆利用比重很大的水银灌入一端封闭的长玻璃管中,而后将开口端埋入水银杯中竖直,封闭端便出现空间,形成被人称为“托里拆利真空”的实验,解决了这个争议。他的方法是用两个这种充满水银的玻璃管并立于水银杯中,其中一管的闭端有一大圆球以求证明这种管内有较大的真空力,使水银柱较长,但实验结果是两管中水银柱等高,证明了不存在伽利略设想的“真空力”。这个实验也证明了大气压力的存在。这就是最早的水银大气压力计。托里拆利对大气压力的研究工作和所发明的水银柱式大气压力计不仅在意大利,而且传到法国后,也都掀起有关实验和理论工作的热潮,使得西欧物理学界的研究活动为之一新。

  参考书目

  C.G.Fraser,Half-hours with Great Scientists,Univ.of Toronto Press,Toronto, 1949.

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