開辟壓力計(jì)量和真空計(jì)量新領(lǐng)域的美妙四重奏3----伽利略的猜想

當(dāng)我們說到現(xiàn)代科學(xué)的時(shí)候，偉大的意大利科學(xué)家伽利略（1564年-1642年）無疑是一座高峰?？紤]到現(xiàn)代計(jì)量與科學(xué)的密切關(guān)系，伽利略對于現(xiàn)代計(jì)量的重要作用也是不言而喻的。他的那句名言“測量一切可測之物，并把不可測的變?yōu)榭蓽y”已經(jīng)被所有的計(jì)量界人士奉為圭臬。

伽利略于1593年發(fā)明了溫度計(jì)。一根像麥秸粗細(xì)的長玻璃管，其一端帶有一個(gè)雞蛋大小的玻璃泡，用手掌握住玻璃泡使它受熱，排除管中的部分氣體，然后將管的一端插入水中，待玻璃泡冷卻后，水進(jìn)入玻璃管中。由于空氣的熱脹冷縮，將使玻璃管中的水位發(fā)生變化，從而指示溫度高低。雖然當(dāng)時(shí)的人們還不知道其工作原理，但這里我們已經(jīng)看到了大氣壓的作用，伽利略自己也意識到了氣壓對于溫度測量結(jié)果的影響。另外，伽利略溫度計(jì)的這種操作方式對于后來的托里拆利必定有一定的啟迪作用。

在伽利略的晚年，他注意到一件奇怪的事情：他設(shè)計(jì)的水泵只能將水抽到33英尺（10米）的高處。按照傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，這一現(xiàn)象是非常奇怪的。亞里士多德認(rèn)為“真空并不存在”，并對其做過系統(tǒng)論證。人們相信自然界厭惡真空，阻礙真空的形成，并根據(jù)這一理論解釋抽水機(jī)的工作原理。他們認(rèn)為水之所以上升，是因?yàn)樽匀唤鐓拹赫婵?，活塞抽?dòng)后的空隙需要水填滿。按照這種說法，水泵能夠把水抽到任意高度，以阻礙真空的形成，實(shí)際情況卻并不是這樣。

針對這一矛盾，伽利略做出了這樣的猜想：空氣是有重量的，空氣中存在著壓力，是空氣對水的壓力使吸氣筒抽水機(jī)能把水抽吸上來。伽利略估計(jì)空氣的密度是水的密度的1/400（實(shí)際上為1/772），只能把水壓到最高10米左右，當(dāng)水井深度大于10米時(shí)水就抽不上來了。別的液體抽吸所能達(dá)到的高度也有一個(gè)限度，這個(gè)限度由這種液體的密度大小來確定。但是，這時(shí)的伽利略已經(jīng)沒有時(shí)間和精力去進(jìn)行更深入的研究了。

愛因斯坦說過：“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要?！辟だ缘倪@一天才的猜想啟發(fā)了后來者的研究。可以說，托里拆利后來突破性的歷史性發(fā)現(xiàn)，伽利略也是功不可沒的。

伽利略去世于1642年1月。在他去世前的幾個(gè)月前，已經(jīng)雙目失明的他邀請數(shù)學(xué)家托里拆利幫助記錄他最后的研究。在此之后，托里拆利代替了伽利略，繼任托斯卡納的首席科學(xué)家。（郭天太供稿）