人物简介 发现大气压力的科学家——托里拆利

人物简介: 发现大气压力的科学家——托里拆利

托里拆利(Evangelista Torricelli，1608—1647)在物理学中的主要贡献是设计了有名的托里拆利实验，证明了真空的存在，发现了大气压力。他是意大利物理学家、数学家，1608年10月15日诞生于意大利的法恩扎的贵族家庭。

托里拆利的父亲是一位纺织业主，由于经营情况不佳，日益衰落。父亲为了摆脱困境，被迫把托里拆利送给伯父雅可布抚养。托里拆利小时候酷爱学习，表现出很出色的才能，尤其在法恩扎耶稣教会学校学习数学和哲学课程的时候，成绩特别出众。1627年，伯父在朋友们的劝说下，把托里拆利送到罗马，拜伽利略的得意门生、数学家和水力学工程师卡斯特里为师，继续深造。从1630—1641年，托里拆利在伽利略的朋友夏波利手下工作，主要从事力学研究，写了一批论文。

为了向卡斯特里等有名的学者请教，托里拆利于1641年再度来到罗马。在卡斯特里的推荐下，托里拆利于1641年10月10日来到伽利略身边工作，并和伽利略的学生维维安尼结成了很好的朋友。伽利略去世后，他的保护人托斯吉姆大公爵让托里拆利以学院数学教授的名义作为伽利略的继承人。

卡斯特里非常赏识托里拆利的才华。1628年，卡斯特里出版了一本有关流体力学的著作。托里拆利仔细研读了导师的名著，还做了一系列实验，逐个验证书中的重要结论。他发现，书中关于液体从容器底部小孔流出的速度和小孔离液面高度成正比的结论，和实验不符。经过反复测量和计算，他总结出水从容器底部小孔流出的速度和水从小孔上方的水面高度自由下落到小孔时候的速度相等，进一步得到了这个速度和小孔上方水面高度的平方根成正比的正确结论。

托里拆利热爱和尊敬自己的导师，但是他并不盲从。他决定把自己的发现整理成文，公开发表，来纠正导师的这个学术错误。胸怀宽广的卡斯特里看到这篇文章以后，十分高兴，认定托里拆利大有培养和发展前途，立即决定让他当自己的秘书。

早在古希腊时代，大学问家亚里士多德认为“自然界厌恶真空”，他特别用飞矢作例子来说明，认为飞矢的箭头把空气向两边分开，当箭尾向前去的时候，空气不断补充，不存在真空。后来，人们在抽水的时候发现，吸气桶式抽水机无论如何也无法把水抽到10米高，真空不存在的观念发生了动摇。伽利略研究了这一现象以后认为，空气是有重量的，空气密度是水的1／400；别的液体抽吸所能送到的高度也有一个限度，这个限度由这种液体的密度大小来确定。不过，他没有做实验来验证自己的看法。

1643年，托里拆利用实验进行了仔细的研究。他设计了一个用水银柱测真空阻力的方案，预言水银柱的高度大约是水柱高度的1／14。接着，他和维维安尼一起在佛罗伦萨作了这个著名的实验。他们在一支一端开口的玻璃管里灌满水银，然后把开口的一端倒插入水银槽中。他们发现，水银柱立即下降，直到比槽中水银面高出76厘米为止，而且不论玻璃管斜放还是竖放，水银柱的垂直高度都不变。

托里拆利认为，水银柱的垂直高度是由大气对槽中水银面的压力引起的。当时由于托里拆利忙于摆线的研究，所以没有公开发表这个著名实验。他仅于1644年在给罗马的朋友里奇的两封信里描述了这个实验，还说他实验的目的“不是单纯地产生真空，而是要制造一种仪器，用它来证明空气的变异，时而较重而稠密，时而较轻而稀薄”。

同年，里奇在给巴黎学者默森(1588～1648)的信中介绍了托里拆利的实验，在法国科学界广为传播，引起很大的轰动。1646年夏天皮尔·珀蒂在鲁昂重复了这个实验。1648年帕斯卡也先后在巴黎教堂的尖顶上和法国南部的多姆山重做了这个实验，成功地证实了托里拆利的重大发现。这样，古代权威亚里士多德的“自然界厌恶真空”的谬说被彻底推翻了。

除此之外，托里拆利曾磨制成直径80毫米的望远镜透镜，还用小玻璃球作透镜制成简易显微镜。他还写了不少有价值的数学论文，对摆线、圆锥曲线、对数曲线等进行了深入的研究。