个真空实验——十七世纪

一般人都认为托里切利(Torricelli)首先气压计(barometer)，然而经过密得顿(Middleton)审慎地考察发现产生真空的个实验应是在1640年由一位名叫伯提(Gasparo Berti)的年轻意大利人所做的。(1)当时他基于虹吸管问题的动机而设计一个产生真空的实验，实验系统基本上是一个"水压力计(Water barometer)”，如图一所示，将一支长铅管(AB)插人水中，并将下端浸在水中之活栓(R)关紧，然后经由铅管上端之活栓(G)把水注满整个铅管系统内部，再关紧上方G处与D处之活栓。此时，将活栓R打开，系统内部的水位再降低至L处，则在水面上方的空间即为真空状态。很不幸!在上端球形容器中M处挂着一只小铃当的声音却仍让四周半信半疑的人们清楚地听见(基本上，假设声音是要靠介质传递的。），以致举世首削的这个真空实验未被采信。

托里切利由于伯提实验的影响，使他对空气压力的观念更明朗，因而在1644年设计了另一个实验不但能产生真空，并且了一套可以显示气压变化的仪器(实际的实验可能由托里切利描述其构想，而由另一位维伟安尼(Vivian)来进行)。托里切利使用充满汞的玻璃管即个汞压力计，如图二所示，此实验提出颇令人信服的论证，即将装满汞的玻璃管倒插入充满汞的容器中，此时管内汞上方所留下的空间使为〝真空〞；同时，汞的高度与容器的体积大小无关，若以水由下方灌入，便会充满整个管子。这便是你我都熟知的托里切利实验。尽管如此，当时亚里斯多德仍不认为所产生的是"真空"，而以为管上方的空间中充满着一种稀薄物质，或可说是由汞所释出(breathed out)的灵气(spirit)，并藉着这种物质与汞之间的吸引力来支持管中汞液维持一定的高度。

在1648年的另一个实验由帕斯卡(Pascal)的堂兄弟斐瑞尔(Perier）所做的，后来密得顿称当时是理念史上伟大的一刻。斐瑞尔带着一个前述之压力计及约四公斤重的汞登上一座高约l000米的高山(称作Puy de Dome)，并僱了一位僧侣在登山的途中一路上盯着汞压力计的变化，结果发现在山顶上所量得汞柱的高度比在山脚下低了7.5公分。这个实验与一连串〝真空中的真空〞实验(即在一个真空系统中装一个压力计)已改变了以往的旧观念，也就是"真空可以被产生"与"空气压力是实在的"。

到了十七世纪的中叶，已有许多关于真空性质的论述，如充了气的气囊在真空中会膨胀、在真空中不能助燃与生存以及声音不能在真空中传递等。然而对于光何以能在真空中行进的疑惑，直到十九世纪时由马克斯威尔(Maxwell)解释才得以澄清。