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世界上有些东西,平时听到得不多,但是还真不能没有,否则生活要退回去几个世纪。有些东西平时用得很多,但是真没有了,最多生活退回去十年(比如iPhone等智能手机)。真空泵就属于如果没有了,要退回去几个世纪的东西。
有没有真空这件事在古希腊时间大家就争论不休。亚里士多德认为没有,因为上帝不喜欢空。世界上最早试图实现真空的是德国的科学家奥托·冯·格里克(ottovon Guericke),他生于1602年,卒于1686年,活了86岁,即使在今天也非常高寿,因此格里克经历了当时很多历史事件。首先当他还是一个大学生时,德意志地区爆发了30年宗教战争,德意志地区基本上给摧残干净了,人口的减少的比例比两次世界大战还多。因此格里克的求学经历就不顺利,他从一个大学转到另一个,最后在不受战争蹂躏的法国和英国完成了学业,这时离他进大学已经过去了九年。很多人老怕输在起跑线上,但是就是不愿意跑长跑,人生的冠军是长跑冠军,不是抢跑者。然后他回到德国,试图参加德意志地区的重建,不过谁也没有料到战争持续了30年,常常是建设还没有完成,新的一轮战争又开始了,在这中间他作为外交家到各国出使了20年。在当时外交家是个危险的职业,动不动就被扣为人质了。但是就是在这20年动荡的外交家生涯中,格里克开始了他的科学研究。
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5.6.1 用于马德堡半球使用的那个球。
不知道是什么原因,格里克对真空很有兴趣,他试图证明真空的存在,为此他需要实现真空。最好的办法就是在容器里造出一种真空。他的想法是用一个桶装满水,然后用当时的机械动力推动的吸泵把部分水排除去,这样剩下的空间中就形成了真空。不过格里克一开始的实验不成功,原因是木头桶其实是漏气的。于是他改用了玻璃的和金属的容器。就这样,他抽出了真空度很低的真空(真空度低是指空气还很多,真空度高是指空气抽得差不多了),这就推翻了过去亚里士多德认为的“真空不可能存在”的假说。为了向大众说明真空的存在(当时的人不太相信),格里克在当时神圣罗马帝国皇帝面前展示了他的发现,而这次展示就是我们在中学物理里学到的那一次“马德堡半球实验”,当时格里克用八匹马才拉开一个直径不大的抽了真空的(两半)球。当时有一位大主教对科学有兴趣,接下来就拿着格里克的装置到各大学宣传。后来大学教授们就希望格里克把实验成功写成论文发表,格里克也做了他写了本书,1657年出版。书名就叫《第一本书》,这本书介绍了他对真空的研究和对气压的研究。后来著名物理学家波意尔看到了这本书,受到启发,最终提出了波意尔-马略特定律。
格里克一生还发表了《第二本书》、《第三本书》和《第四本书》,讲述了他对气压,真空和宇宙构成的看法。这些书对牛顿后来的工作有所帮助。
格里克后来发明了真空泵,比原来的吸泵抽的真空度要高不少,这成了后来抽水机的核心。此外他是最早研究摩擦硫磺球产生静电荷的人,并且发明了一种产生静电的发电机。格里克搞科学研究完全出于兴趣,而且在当时德意志地区他甚至没有太多的可以交流的学者,这和半个世纪后牛顿情况非常不同,在牛顿的周围有波意尔,哈雷,胡克和惠更斯等一批人,因此格里克是一个孤独的探索者。后世对格里克的评价很高,因为他是在牛顿等人之前,拨开近代物理学迷雾的人。格里克一生成就很多,这和他高寿有关,因此大家要爱惜身体。