他知道從伽利略被監禁後,又有一個叫佛羅倫薩中心實驗會的青年團體,還在到處實驗,宣傳伽利略的學說,教廷已經抓了一些。那次有一個青年拒捕,還跳樓死了。想不到今天在這裡又碰見一個這樣大膽妄為的毛頭小子。
“好,一言為定!”
只見托里拆利從桌上拉過一個又細又扁的黑匣子,開啟取出一個水銀和一根有一米長,一頭開口的細玻璃管,管上有刻度。他又隨手拉過一隻小碗,倒滿了水銀,再把玻璃管理也灌滿,用拇指按緊開口,然後一下倒過來連手指浸入碗中,再抽出手指。只見那細管中的水銀開始下滑,但是當液麵落倒76釐米處時便不再動了。托里拆利指著76釐米以上的那一截管子說:“各位先生,請看,這管子裡就是真空,空的連空氣也沒有了。”
“可是為什麼水銀不再下落,讓管子裡再空一點呢?”客人中有人顯然對此已發生興趣,忙插話提問。
“對,為什麼水銀不再下落了呢?正是由於空氣的壓強。這壓強就像能把井水壓上來一樣,它能把水銀正好託在這個高度。水銀的比重是13.6克/釐米3,因此這水銀住的壓強就是13.6×76=1.0336(公斤),這就是空氣的壓強。那水的比重是1。10米深的井管,水柱就有1×1000=1000(克),差不多正是大氣壓強,你想,井深超過十米那水還能壓上來嗎?幸虧公爵打的是一口水井,要是一口水銀井,怕井深不到一米就要報廢了。”托里拆利說完,以嘲諷的眼神向公爵看了一眼。他就是這樣年輕氣盛,成心要讓這班貴人難堪。
這時客人中有人點頭稱是,有人津津有味地聽著這個聞所未聞的新課題。
諾爾魯神父眼看著這場面竟要讓這個毛頭小子左右了,也顧不得體面,忽地一下站起來說:“你這是變魔術。你又怎麼能證明上面那截管子裡真的是空的呢?怎麼能證明這水銀柱真的是空氣的壓強託著呢?”
“別忙!”托里拆利向神父一笑,然後又從黑匣裡抽出一根ㄚ形管子。這是一根直管兒,在頂頭上彎出一個彎,形成一個鉤子,又像根柺杖。彎頭處開了個洞。只見托里拆利用一個指頭堵住小洞,彎朝下,灌滿水銀,倒過來和剛才一樣浸在水銀碗裡,這樣長直管理又是個76釐米的水銀柱,而那彎兒底部也存下一截水銀,上面卻出現了真空。這一個連通管裡就有兩截水銀,兩截真空了。托里拆利向大家掃了一眼,說:“現在只要我手指一離開這個小洞,由於空氣進來生成壓強,長管裡的水銀就會全部落入碗裡,小彎裡的水銀就會被空氣託倒管頭上去。這正好說明剛才這裡確實是沒有空氣的,你們信不信?”
“不信!”公爵忿忿地應著。
只見托里拆利將手一抬,那直管裡的水銀柱像是空中的懸物斷了線,唰地一下跌落碗裡,而那個彎管底部的水銀倒像有一個無形的手在下面推擠,眼睜睜地升上了管的頂頭,像貼在管子上一樣不再下來。這時全場的人都顧不得佳餚、美酒了,一個個伸長了脖子,都看著這根魔管。有的人還在胸前划著十字,輕輕地喊著:“啊,上帝!“托里拆利這時揚起頭很認真但又像是在開玩笑地說了一句:“那不是上帝,是空氣!”而公爵呢,看著這個像變魔術一樣的場面,一邊掏手帕擦汗,一邊說:“可能伽利略真的是對的。”
托里拆利見公爵終於說出這句話,便收拾起他的黑匣子,一個鞠躬,飄然離去。這時半天沒有插上嘴的公爵夫人看著這個掃興的場面,才想起把管家叫來,怒斥道:“他是怎麼混進來的?”管家怯生生地說:“我見他夾個匣子,還以為是樂隊裡的人呢。”
這就是1643年進行的有名的托里拆利真空實驗。水銀柱上的那段真空也就被後人稱為“托里拆利真空”,而那種玻璃管也被叫作“托里拆利管”。
在說這真空試驗的訊息立即不脛而走。人們都競相演示這個實驗。訊息傳到法國數學家布萊斯帕斯卡(1623-1662)不但在家裡作實驗,還到山上、山下對比著做。他發現空氣的壓強與海拔是相關的。在海拔2000米以內每升高12米,托里拆利管中的水銀就要下降1毫米。訊息傳到法國,法國馬德堡市的市長奧托格里克竟也放下繁重的公務來做這個科學遊戲。他想的主意更為新奇,他用領個鐵製的直徑有20釐米的半球扣在一起,並不作任何焊接,只見裡面的空氣抽掉,於是無論多麼強壯的大力士,一人抓住一半拉也拉不開。人們簡直不敢相信這球的魔力。
1654年法國勒根斯堡郊外村日融融,綠草如茵。這天,山坡下的空場上圍了有上千人。草地上又是跳舞又是賽馬,好不熱鬧。沿山坡臨時搭起了臺子,上面旗杖華麗,鼓樂齊鳴。原來今天皇帝、皇后也在這裡與民同樂,一會兒,奧托格里克一手拿著一塊他設計的半球來叩見皇上,請求為陛下表演一個科學遊戲。皇上正在興頭上便欣然允許。只見他雙手將這兩個半球啪地往一起一合,助手遞上一個小唧筒,三下兩下,就將裡面的空氣抽光了。這球的半徑不過20釐米,裡面的空間頂多也只能裝三個拳頭。然後奧托格里克將兩根又粗又結實的絲繩系在半球兩邊的環上,招手叫過兩個大漢一邊一個拔起河來。只見他們臉漲得由紅變紫,雙方或左或右,互有進退,而那球的兩個半塊倒是平平穩穩地相抱一起。皇帝、皇后看得發呆了,剛才明明是兩個隨便合起來得半球,怎麼會吸得這麼緊?這時奧托格里克又命令兩邊各加到兩人,加到三人。鐵球呢,倒像越拉越緊。草地上千人之眾鴉雀無聲。奧托格里克了一聲:“住手。”然後乾脆牽過兩匹馬來,一邊套上一匹,兩個馭手揮起鞭子,兩匹馬仰天長嘶一聲,四蹄扣地向兩邊拉起來。可是那球還是依然如故。奧托格里克又將兩邊在各加一匹,一會又加一匹,這樣一直各加到七匹健馬,還是不見分曉。這時皇后早忘了她那在臣民面前應保持的尊容,雙唇大開,右手緊緊抓住皇帝的手腕。奧托格里克又命令兩邊各加一馬,馭手的鞭子甩的如爆竹炸響,馬嘶嘯嘯,塵土飛楊,圍觀的人群也沸騰起來,各喊加油。只聽“砰”的一聲,鐵球終於裂成兩半,兩邊的八匹馬各帶著半塊小球一下衝出幾百米遠。這時皇后才閉口鬆手,喘出一口氣來,皇帝的手腕也早被捏出五個指頭印來。他忙將奧托格里克召至臺上問:“你變的是什麼魔術?這兩個小半球,怎麼會有這麼大的吸力?”
“啟奏陛下,這小球上的力不是吸力,是空氣對它的壓力。”
“你知道這壓力有多大嗎?
“按托里拆利的計算,大氣對物體的壓力是每平方釐米一公斤。這小球的截面積是半徑的平方乘上圓周率,等於1256平方釐米,所以它身上的壓力就有1256公斤,每邊八匹馬,各要使出157公斤的力才能將拉開呢。“
皇帝聞聽半信半疑。他想了一會兒說:“這樣一個拳頭大的球就要受大氣的千斤壓力,那朕的皇宮不早就被壓垮了嗎?”
“陛下不用擔心。鐵球拉不開是因為裡面抽成了真空,只外面受壓力,陛下的皇宮高門大窗,空氣自由出入,自然不會真空,上下壓力也就互相抵消了。”
“那我們這些人每天生活在大氣裡不也要被壓癟了嗎?”
“是的,我們一般人的身體面積約兩平方米,它晝夜不停地受著二萬公斤的壓力呢。可是陛下也不用擔心,我們有口鼻可以呼吸,所以肚子裡也決不會形成真空的。”
皇帝聽到這裡才知道自己是一場虛驚,大可不必為此擔心,臉上也有了輕鬆的笑容,嘉許道:“想不到你這個市長還知道這麼多新知識。”說罷又傳令擺酒,要借這明媚春光與奧托格里克及臣子們痛飲一場。草地上又鼓樂齊奏,舞姿翩翩。
這正是:
人頭朝下隨地轉,人身受壓有萬斤。世代千年竟不知,只緣身在此事中