自然界是厌恶真空的吗

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  十六七世纪欧洲,人们普遍采用抽水机抽取煤矿井下的积水。那时的抽水机很原始,用一根又粗又长的管子,里面安上一个和管子内壁配合得很紧的活塞,把活塞推到管子的最下端,然后插到积水里。向上提起活塞,水就被抽上来了。
  为什么能把水抽上来呢?这是大气压力的作用。可是在几百年前,人们却不懂得这个道理。他们还是沿用古希腊的一位著名学者亚里士多德的解释:活塞上升以后,如果水也随着上升,在水面和活塞之间,就出现了真空。由于自然界是厌恶真空的,水也就随着活塞上升了。
  可是,有一年在意大利的一座很深的矿井里,却出现了例外。当工人使用抽水机抽水的时候,那水就像中了魔似的。上升到10米以后,就再也不肯上升了。难道是亚里士多德的那条“真理”失灵了?
  技师们绞尽脑汁,对抽水机做了各种改进,仍然没有效果,只好去请教著名的科学家伽利略。可是那时候伽利略已经老了,他请自己的学生托里拆利帮助解决这个问题。托里拆利仔细地分析了抽水的情况以后,对亚里士多德的理论产生了怀疑。如果真是“自然界厌恶真空”,为什么水只能上升到10米范围内呢?“一定有其他原因”,托里拆利想。当时人们已经知道,空气是有重量的。不论是任何物体,有重量就会有压力。那么,水面的上升会不会是由空气的压力造成的呢?
  托里拆利是个很聪明的人。为了证实自己的想法,他想换一种密度不同的液体实验一下。他想到了水银。因为水银的密度是水的13.6倍。托里拆利找到一根120厘米长,一头封闭的玻璃管,把它灌满水银,用手指堵住管口,放在一个装满水银的槽子里。把手指松开后,管里的水银柱迅速下降,降到还有76厘米高,便停住了。76厘米的13.6倍正是10米左右,实验结果和自己的预想完全相等,成功了!
  托里拆利的实验结果发表以后,遭到一些保守思想严重的人的坚决反对。他们说,水银柱上面不是真空,而是充满了眼睛看不见的气体,是这些气体的压力使水银柱的高度保持在76厘米的。
  面对保守势力的围攻,托里拆利决心用实验证明水银柱的上面的确是真空。他经过细心思索,终于设计出了一个更加巧妙的实验。这一次,他准备了一个大一点的槽子,底下是水银,上面是水。接着,他重复了前边实验过程。当管里的水银柱保持在76厘米的时候,他把玻璃管慢慢向上提,管口被提到水槽里水银和水的交界面以上时,由于管里的水银很重,一下子都流了出来,同时由于大气压力的作用,水在一瞬间充满了全管。
  在托里拆利进行的实验中,管里水银柱的上方确实是真空的。如果水银柱的上方有气体,那么当水流进去的时候,也应该只上升到76厘米的高度。实验结果恰好相反,在铁的事实面前,保守势力哑口无言了。
  
  编辑/李章
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