氣壓計是如何發明的？

亞里士多德有句名言：

大自然害怕空白！

他宣稱真正的真空即無物質的空間是不可能存在的，

因為四周的物質會立刻充滿它。

所幸，他是錯的

真空是氣壓計的主要部分，

氣壓計是測量大氣壓力的儀器。

因為大氣壓力與溫度相關，

而大氣中的溫度的急劇變化會造成颶風、龍捲風及其它極端惡劣的天氣情況。

所以氣壓計是最基本的工具，

為天氣預報專家及科學家所用。

但氣壓計的原理是什麼？

又是如何發明出來的？

這花了點時間

因為亞里斯多德及別的古代哲學家視真空為不可能的理論。

在每日生活中似乎說得通。

將近兩千年來，

很少人認真思考過這個問題，

直到有實際應用的問題出現。

在十七世紀初 ，

義大利礦工面臨的一個很嚴重的問題，

他們發現他們的泵無法汲水超過10.3公尺高。

當時一些科學家，

包括這位伽利略·伽利萊

都提出從水管吸出空氣是使水升高填滿空間的原理，

但是吸力是有限度的，

只能吸到10.3公尺高的水。

然而，

真空終究存在的想法，大家仍認為具爭議性。

而對伽利略非正統理論的興奮情緒，

刺激了義大利人伯提

做出一個簡單卻高明的實驗以證明真空是可能的。

他將一根充滿了水的長管，

立在一個淺池內，

兩端都塞住，

將管子的底端打開，

水立刻從管中注入盆內，

直到剩下的水面高度降到10.3公尺為止。

因為在頂端留出空間，

也沒有空氣進入管內，

伯提成功直接製造出穩定的真空。

但即便真空的可能性已被證明出來，

不是所有人都滿意伽利略的想法，

認為這個真空空間施加了一些神秘卻有限的力量在水中。

埃萬傑利斯塔·托里切利是伽利略年輕的學生及朋友，

決定要從不同的角度看這個問題

不去專註於管內的空間。

他問自己，

還有什麼可能會對水作用？

因為唯一接觸水的東西，

就是水池四周的空氣。

他相信這些空氣的壓力

是唯一是管子的水面不再下降的東西。

他了解到這個實驗不僅是唯一能夠製造真空的工具，

其操作還能視為管外水面的大氣壓力及管內水柱的壓力之間達到平衡，

管內的水會持續下降直到兩邊的壓力相同為止，

剛好就是水面高度為10.3公尺時。

大家不太接受這個想法，

因為伽利略及其他人習慣上認為大氣沒有重量也不施加任何壓力。

托里切利決定重做伯提的實驗，

但以水銀代替水，

因為水銀密度更高，

它下降的幅度會比水更大，

而且水銀柱只有76公分高。

這不但使托里切利能做出更小巧的儀器，

還能以此佐證他的想法，

即重量的確是決定性的因素。

此項實驗的變化是他用兩根管子，

其中一根上面有個大泡泡，

如果伽利略的詮釋是正確的，

那第二根管上更大的真空空間應施加更多的真空吸力且使水銀升的更高。

但是兩根管子的高度都一樣。

托里切利理論的終極佐證來自布萊茲·巴斯卡，

他把這樣的水銀管搬到山上且顯示水銀的高度降低，

因為大氣壓力會隨著海拔增高而減少，

基於托里切利的原始模型所造出的水銀氣壓計

仍然是測量大氣壓力最普遍的方法。

直到2007年，當時限制了水銀的使用，

因為它有毒，導致歐洲不再製造水銀氣壓計

儘管如此，

托里切利的發明源自其願意探究已行之有年有關真空及空氣重量的學說，

是傑出的榜樣，

示範了跳出傳統思維或說真理，

產生強烈的衝擊。

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