什么是气压计的发明

真空一般是指气压很低的空间。人们为了研究大气压强，做了很多实验。著名的托里拆利实验就是其中的一个。根据这个实验，托里拆利（E.Torricelli）发现了真空，从而破除了前人一直认为“自然界厌恶真空”的传统说法。

其实，自然界并不厌恶真空，古代科学家之所以主张“自然界厌恶真空”，是因为在当时的条件下真空是一种无法实现的境界。他们用这一理由解释抽水机的作用。到了伽利略时代，这种观念开始遭到怀疑。伽利略根据深井抽水，高不过10米的实际经验作出判断，认为这种“厌恶”是有限度的。他做了一个实验，希望测出抽水机中真空的力。他的装置是一个金属圆筒，内有一木质活塞，活塞中间开有一小口，一铁丝穿过。先将活塞压到圆筒底部附近，然后翻过来。铁丝的上端有一圆锥形头，注入少量的水正好把小口封住，这时在铁丝的另一端的挂钩上吊一只桶，桶里加有沙子或其他重物，直到活塞脱离圆筒为止。称出活塞、沙桶和铁丝的重量就可以得到真空的力，也就是自然界对真空的阻力。

伽利略解释说，抽水机不能把水抽过10米高，就是因为自然界对真空的阻力是有限的。伽利略虽然没有摆脱自然界厌恶真空的传统观念，但是他认识到有可能获得真空，这为后人的研究开辟了道路。

17世纪40年代意大利有一位物理学家叫伯蒂（G.Berti），从伽利略的书中得知抽水机不能把水抽过10米高的事情，他表示怀疑，就专门设计了一套规模庞大的装置。他在楼前架起了一根竖直长管，底端沉入水中，用活塞塞紧，然后在管中灌满了水，上端密封好。打开活塞，水柱下落，这时伯蒂证实，水柱确实只能维持10米的高度。他还在水管的顶端安放了一只铃铛和一把小锤，水柱落下，铃铛和小锤处于真空之中，应该听不到铃声，可是，也许是金属手柄传导的缘故，伯蒂这一实验不很成功，铃声还是传出来了。

伯蒂的真空实验又激起了其他人的兴趣，其中一位就是托里拆利。实验使他想到用比水重的液体代替水，有可能缩短管道的长度。托里拆利是伽利略的学生，伽利略去世前夕，嘱托托里拆利继续研究真空问题。

托里拆利先是用海水，后来改用蜂蜜，最后找到汞（水银），因为就在他所在的意大利中部地区，有一座汞矿。汞比水重13.6倍，因此就可以用短十几倍的管子代替10米长的抽水机唧筒。当时还没有一个地方能生产承受得住像1米高汞柱那样重的长玻璃管，托里拆利就请伽利略的一位年轻学生维维安尼做这样的玻璃管，并和他一起做了实验。将长1米的玻璃管，一头封死，从另一头灌入汞，直到管端，然后用手指捂住管口，再倒置于汞槽中，观察撤去手指后汞面的高度。托里拆利在1644年向友人写信报道了这个实验，并且指出，不论玻璃管的形状如何，汞柱的高度总是76厘米左右。他的实验设计得很巧妙，很有说服力。

托里拆利画了一幅装置图。A、B两根玻璃管，高度相同，形状各异，A管上端是一玻璃泡E，显然AE的体积比B大得多，如果汞柱上升原因是由于“自然界对真空的阻力”，越是稀薄的物质对汞柱的吸力应越大，所以A管的汞柱应升得更高，然而事实上两支管子达到的高度相同，与容器中剩余物质的稀密无关，可见作用不是来自管子内部。

为了证明汞柱上方的容器是完全空的，托里拆利在汞槽里加进纯水，然后慢慢提高玻璃管，他们看到，当管子的开口达到水的那部分时，汞从管中涌出，水却急速地通过玻璃管上升，充满整个空虚部分。可见，使汞不掉下的原因，不在于内部，而在于外部。作用于汞柱的力，不是由于真空，而是由于高达80千米的空气的重量而产生的。他写道：“汞既无偏爱，也无厌恶，它进入容器并且在管柱中升高到足以与压它向上的外部空气的重量相平衡，这有什么好奇怪的呢？”然后，托里拆利说如果用水代替汞做同样的实验，水柱将会升到10米高，才能平衡大气的重量施加于它的力。就这样，托里拆利对抽水机抽水为什么不能高过10米，做出了正确的解释。托里拆利通过上述实验发明了测量大气压的气压计。

不久，托里拆利的实验传到了法国。法国的帕斯卡（B.Pascal）为了检验托里拆利的结论，在巴黎也做起了同样的实验。他认为要对汞柱升高的原因是大气压的说法作出判断，最好的办法是测出高处和地面上气压计汞柱高度的差别。但是当时市内建筑不足以得到明显结果，于是他想到在山顶上做实验。帕斯卡是一位半残人，无法爬山，他就求助于其内弟佩利尔（F.Perier）。佩利尔将气压计带到多姆山顶上，他果然发现，在山顶上管中汞柱高度比山下低3英寸（约0.076米）多。

佩利尔在返回的路上又做了分段观测，证明汞柱升高与高度的降低成正比。当他回到出发地时，得知留在山下的另一支气压计在他离开的一段时间内汞柱高度并没有变化。

这个实验结果使帕斯卡坚定了大气压存在的信念。他明确表示，空气的重量和压力是造成汞柱悬挂的惟一原因。因为在山下比山上有更多的空气压下来，“自然界并不厌恶真空”。

帕斯卡对气压计还做了其他研究，例如，他研究了汞柱高度和气候的关系，从此，气压计得到了广泛的应用。

帕斯卡是法国一位很有才华的数学家和物理学家。他自幼体弱多病，但却是一个神童，12岁就开始对数学发生了兴趣，16岁随父亲参加巴黎的学术活动，17岁提出了投影几何学中的一个著名定理，20岁发明了第一台机械计算机。

1651～1654年间，帕斯卡研究了液体静力学，提出著名的帕斯卡定律。帕斯卡于1662年去世，年仅39岁。为了纪念帕斯卡的功绩，物理量压强的单位就以他的名字命名。