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从未知中而来的真空

已有 4299 次阅读 2008-3-21 15:37 |个人分类:沉浮边缘|系统分类:科普集锦

古希腊人讨论当小船划行时是否在移动位置上出现瞬时真空的问题上,认为船移动仅是与水进行位置交换的结果。亚里士多德(Aristotle)提出真空在逻辑上是不可能的。

古希腊人的自然憎恶真空(nature abhors a vacuum)概念一直持续到否认真空存在的法国哲学家笛卡尔(Descartes)

但是,17世纪意大利天文及物理学家伽利略(Galileo Galilei)虹吸现象中对传统的希腊哲学提出质疑。1640意大利青年伯提(Gasparo Berti)兴趣于虹吸现象并设计了最早的水力计(Water barometer)而后伽利略的学生意大利数学者物理学托里拆利 (Evangelista Torricelli) 接受伯提实验的影响,用水银代替水进行实验时发现比水重十四倍的水银可以升起水柱的十四分之一,在1643发明了气压计(barometer) 并证实了真空现象的存在。

1648年,法国物理学家及哲学家帕斯卡Blaise Pascal和他同事皮埃尔Perier在观察高山气压的实验中发现,随着山的高度不同大气压强有明显的变化规律。他们证明了空气压力现象,并在1653年提出描述压强单位1帕(Pa=1牛顿/2N/m2"帕斯卡定律"

提起人们对真空认识及应用历史,居里克Otto von Guericke1657年进行的马格德堡半球(Magdeburg hemispheres实验给后人留下深刻印象。当时就任马格德堡市长的居里克于德国的里根斯堡(Regenshurg)进行了一场为证明真空存在的科学实验。居里克事先将一对直径约为50cm的铜制半球密合后抽至真空,16匹马分为两队向相反方向施力试图将该球体拉开,令人惊讶的是结果未能将球拉开。后来还是由居里克将活栓打开并充入空气后,半球才自然分开。当时在座的国王及臣民们都惊叹不已。自此,居里克的实验很快传遍整个欧洲大陆。后来,一位爱尔兰出身的英国物理学家玻意耳(Robert Boyle) 在居里克实验的基础上提出恒温下气压与体积关系的定律,即玻意耳定律(Boyle's Law)

在哲学家们为真空的存在而争执不休时的同时,英国天才科学家纽科门(Thomas Newcomen) 发明了常压蒸汽机,并自 1712年起广泛的应用于深井抽水等方面,有力的推进了欧洲大工业革命进程。

1892年,英国化学家狄瓦Sin James Dewar发现在真空容器壁上镀一层银,使热量向外界流出减少到三十分之一。狄瓦发明的双层真空玻璃瓶被德国人Reinhold Burger商业化,成立了THERMOS公司,目前工业生产的保温瓶已普及到全世界每个角落的千家万户。

至今为止,有关气体放电与真空间的研究已经历了三个世纪。早在17世纪,测量地球周长而闻名的法国天文学家皮卡尔(Picard Jean)在暗室中曾无意中看到摇动的水银压力计可以发出奇特的闪光。后来这一现象被作为经典的放电发光 (electroluminescence)实验。

1879年,爱迪生(Edison)曾将碳化处理后棉线密封在真空玻璃灯泡中发现尽管通以高温电流,碳化棉线仍然保持稳定状态并成为在最早的家用电灯。

实际上,真空的发现有力的促进了近代科学发展。例如,德国维尔茨堡大学教授伦琴(Wilhelm Konrad Rontgen)真空条件下发现X-射线,英国物理学家瑞利 (Lord Rayleigh)发现了惰性气体氩(Ar)英国化学家拉姆塞(Sir William Ramsay)为周期表增补了氦、氖、氩、氪及氙等气体新家族。 还有,德国物理学家勒纳德(Philipp Lenard) 从事的阴极射线研究及英格兰科学家汤姆生(Joseph John Thomson) 在气体导电方面研究的成功都是利用真空方法获得的结果。

真空技术及产业是人们利用真空条件下发生诸现象所进行及从事的产业化行为。近年来,真空技术已广泛应用于电子、金属材料、医药、化学制品、半导体制造、液晶装置及太阳电阳池制造等方面。此外,真空技术也广泛涉及到表面科学、表面分析、材料解析、素粒子科学、核融合等领域。

人们利用圧力差制造的真空采血管、真空吸附及真空扫除机为我们日常所见;减圧蒸发装置、冷冻干燥器是中药研究中不可缺少的设备;利用真空蒸馏制造的威士忌酒令人浓郁醇香,回味无穷┅┅

真空是空,因为气体分子减少气压降低;真空并不空,因为宇宙间物质在真空中传播。

真空是神秘,因为从未知中而来;真空并不神秘,因为它就在我们的生活之中┅┅

 

 

引自www.kurihara.cn

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