開辟壓力計量和真空計量新領域的美妙四重奏3----伽利略的猜想

當我們說到現(xiàn)代科學的時候，偉大的意大利科學家伽利略（1564年-1642年）無疑是一座高峰?？紤]到現(xiàn)代計量與科學的密切關系，伽利略對于現(xiàn)代計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)被所有的計量界人士奉為圭臬。

伽利略于1593年發(fā)明了溫度計。一根像麥秸粗細的長玻璃管，其一端帶有一個雞蛋大小的玻璃泡，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。雖然當時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：他設計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，這一現(xiàn)象是非常奇怪的。亞里士多德認為“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的工作原理。他們認為水之所以上升，是因為自然界厭惡真空，活塞抽動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能把水抽吸上來。伽利略估計空氣的密度是水的密度的1/400（實際上為1/772），只能把水壓到最高10米左右，當水井深度大于10米時水就抽不上來了。別的液體抽吸所能達到的高度也有一個限度，這個限度由這種液體的密度大小來確定。但是，這時的伽利略已經(jīng)沒有時間和精力去進行更深入的研究了。

愛因斯坦說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要?！辟だ缘倪@一天才的猜想啟發(fā)了后來者的研究?？梢哉f，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。在他去世前的幾個月前，已經(jīng)雙目失明的他邀請數(shù)學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家。（郭天太供稿）