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大气压理论新论

 wenghuaxian 2011-09-03

大气压理论新论

自大气压理论诞生至今大约已经近400年的历史了,从没有任何人怀疑过它的科学性和真理性,可是近年来作者通过实验和试验屡屡发现了大量的与大气压理论格格相驳的实验事实,下面作者将这些问题一一提出来供大家参考。首先让我们先来看看大气压理论产生的历史背景。

    一、 大气压理论的产生及其渊源

    要谈大气压理论产生的历史背景时间就得追溯到生活在公元前460-370年间的一位叫德莫.克利特的大哲学家,他的哲学观认为世界的本源应是由原子和虚无组成且原子在虚无中做永恒的运动,但是他这一哲学观点却遭到生活在公元前384-322年间的另一位大科学家亚里士多德的强烈反对和排斥,亚里士多德则认为虚无绝不可能存在,因为空间必须有物质性才能相互作用所以空间决不会虚无到没有任何物质存在,而空间必须是一个有作用存在的连续的物质实体,这就意味着否定了德莫.克利特的世界的本源是由原子和虚无组成且原子在虚无中做永恒的运动这一哲学观点。由于亚里士多德和德莫克利特二人的观点截然相反又都是当时的权威人士,故此二人的观点在以后的几千年里逐渐形成了两个完全不同的派系,这两个派系之间的争吵一直延续到公元十七世纪。
    十七世纪的西方国家由于文艺复兴和工业革命使得社会发展迅猛,特别是工业革命促使西方各国经济发展迅速,蒸汽机的发明和广泛应用促使煤矿业也迅猛发展,社会对煤炭的需求大大增加。由于当时生产力的限制,挖煤、采矿主要依靠人力维持,技术的落后使得矿井中经常漏雨渗水,使得矿井内积水成灾事故频繁发生,严重阻碍了煤矿业的正常发展,于是有人发明了抽水泵用它来排除矿井中的积水,就在使用过程当中工程师们就发现了一个奇怪的现象即无论如何改进抽水机的设备和精度都无法将水抽到10米以上的高度,这个奇怪的问题一直困绕着当时的工程师们在百思不得其解的前提下便有人带着这个问题去请教当时的著名科学家伽利略。这个问题也引起了伽利略的高度兴趣但当时的伽利略已经年迈多病没有精力去深刻的研究这个问题,便把这个问题交给了他的一个学生拖里拆利,并提示他如果水有这么一个高度限制那么其它液体也一定有一个类似的高度限制,并且其液体密度越大则高度越低,于是拖里拆利按照这个提示思路展开了这方面的研究工作,与此同时,原子论学说在理论界逐渐壮大起来,因此主观上承认真空客观存在得人也逐渐多了起来。
    在公元1640年以数学家、天文学家辈尔梯为代表的且承认虚空存在的一组人进行了一个通过“制造一个真空”来证明真空的客观存在性的实验过程,实验思路是这样的他们给一个大约10米高的铅管上端带有塞子的玻璃钟罩里注满了水,然后放在墙角并给下端堵上一个塞子后放在一个装满水的木桶里,然后再打开了下端的塞子,预想水在重力作用下会下流到铅管下的木桶中,而铅管中的水柱上方就会空缺一个空间,这空缺的那部分不就是真空了吗?但实验结果却是最终什么也没有发生变化,实验遭到失败而没有达到他们所预期的目的。后来此事被托里拆利得知后并按照伽利略的提示将水改为水银、将铅管改为玻璃管后成功的进行了以他的名字命名的著名实验即托里拆利实验(值得一提的是拖里拆利从没有正式发表过任何关于这方面的文章)。
    实验的过程是这样的,(如图1所示)他们在一根约一米长的玻璃管里灌满汞然后把开口的一端塞住后倒过来立在一个一定量的、盛有水银的玻璃槽中然后拿开塞子(注意:是倒过来后立在一个已经盛有一定量的玻璃槽中),这时玻璃管内的水银就开始从管子内部流到玻璃槽里同玻璃槽内的水银混合起来,当管内汞柱从一米处降到比槽内汞液面高出760毫米时,汞柱就不再从管里流出而呈现出一个760毫米高的汞柱高度这就是物理学史上著名的拖里拆梨实验。可见拖里拆利实验的目的是为了证实虚空的客观存在性而设计并实验的。
    据史料记载,亲手做此实验的还并非是托里拆利而是另外一个名叫维维安尼的人在1643年的佛罗伦萨进行的,托里拆利只是实验的组织者和设计者当时维维安尼做完此实验后就当场确认,管内汞柱上方空缺的部分就是虚空。但是随之而来的又产生了另外一个全新的问题那就是这个汞柱高度现象与连通器原理相互违背且相互矛盾,按照连通器原理管内汞柱应该下降至和管外汞液相同的高度而不应该产生这个高度现象,那么是什么原因导致并产生了这个高度差现象呢?维维安尼对这种“奇怪现象”的解释是玻璃管外自水银液面开始一直延伸到大气层顶端的这上千公里距离的所有的大气所受到的重力导致了管内的水银柱产生了这么一个高度现象,(如图2所示)也就是说拖里拆利实验中的汞柱高度不是管外的某一个高度内的大气重量所产生的。(注意:是自玻璃管外自水银液面往上一直延伸到大气层顶端这一高度内所有的大气共同作用的结果所导致的最终结果)
    当托里拆利实验成功的消息传遍世界各地时,当时世界各地的人们均争相模仿和演示都想一览真空的芳容,当时的人们完全陶醉在制造真空成功的喜悦和愉快当中,而暂时忽略掉了维维安尼所发现的新现象背后的新问题,真正使大气压理论学说被人们广泛接受和传播是帕斯卡的著名的多姆山实验。1647年,当时的帕斯卡已经是“管外大气导致论”的信奉者,为了进一步证明他们的这个共识他就又设计了几个实验其中最著名的就是那个多姆山实验。在多姆山实验过程中他发现:管内汞柱高度确实随地平线的高低不同而上下变化,故此帕斯卡就更加确信是大气作用的结果导致了汞柱高度现象的产生,这样一个全新的理论学说——大气压强理论学说便诞生了,该理论认为:地球上的整个大气层因为具有质量所以对其内部的所有物质都产生一个压强(注意:是压强而不是压力请区分压强和压力),由于大气质量是一定的所以该压强的大小也就正好等于760毫米汞柱对地面所产生的压强值。(注意:压强一定则压力也是一个定值也就意味着汞柱高度是一个定值)

    二、 问题的发现和提出

    760毫米汞柱是一个什么概念呢?初看这个数据人们并不会感到有什么惊人之处,可是我们稍做换算就会有一个惊人的发现,大气压强约等于10.34米高的水柱对地面所产生的压强数值,同时也约等于1.036千克的物质作用于1平方厘米面积上所产生的压强数值,据悉,一般人的体表面积大约为15000平方厘米,如果按大气压理论计算一般人的人体表面竟然承受着高达15000千克(约合15吨)的重量(就这还排除掉其它等因素)。如此稀薄的空气果真能产生这么大的压力吗?人体是否时刻都在承受着15吨重的巨大压力呢?稀薄的空气果真具有如此巨大的压力吗?这个实验的结论是否正确、是否科学呢?(注意:压强概念和压力概念之间的严格区别)
    作者对大气压理论产生了以下几点质疑和怀疑?(一)为什么拖里拆利实验中只采用一米长的玻璃管而不是采用大于一米或者小于一米的玻璃管?如果采用非1米的即大于一米或者小于一米的玻璃管来做拖里拆利实验,管内水银柱还会是760毫米汞柱吗?(二)为什么在拖里拆利实验前要事先给其水银槽中先盛放一部分、一定量的水银呢?如果取掉这部分一定量的水银实验中的汞柱高度还会是760毫米高度吗?这水银槽中的水银和玻璃管内的水银柱之间有没有关系呢?如果有会是一种什么样子的关系呢?
    为了揭开这些心中的谜团作者做了以下几个实验:(1)采用原拖里拆利实验中的1米长的玻璃管,但是没有采用往水银槽中添加任何水银而直接倒置于没有水银存在的玻璃槽中,结果作者发现管内的水银柱一直全部下降到水银槽中并没有产生任何高度的汞柱现象,当水银刚一全部下降到水银槽中时处于玻璃管口的地方周围便产生一股比较强大的“吸”力似乎要把手指“吸”进管内去。(2)当事先往水银槽中添加一定量的水银后才会出现一定量高度的汞柱现象且管内汞柱高度随着槽中的水银量的增加而增高、减少而减少,当把玻璃管换成2米的玻璃管时发现约在170厘米以内任何一个位置都可以形成一个任意数值的汞柱高度。为什么拖里拆利实验中的汞柱会受到水银槽中的水银量的限制和制约呢?汞柱高度和水银槽中的水银量、大气之间有什么样的内在联系呢?
    所以我们完全可以认为,大气压理论中的汞柱高度和大气压之间根本就没有必然的联系,760毫米汞柱完全是一个人为的捏造数据!为了进一步确认这个结论作者又做了以下一个实验。
    根据大气压理论结论:产生拖里拆利实验中的汞柱高度的是自水银槽中的水银液面到大气顶端的这一个“空气柱”所产生的效果而不是其中的任何一个部分的空气所产生的单独效果。于是作者把拖里拆利实验装置安放在一个边长为1.5米长的、立方体的、可以密封的玻璃钟罩内,想用这一方法将这个天然的“空气柱”人为的隔离为两部分,一部分为1.5米长的、立方体的、可以密封的玻璃钟罩内的“空气柱”另一部分为1.5米长的、立方体的、可以密封的玻璃钟罩外的“空气柱”(如图所示三)。
    根据大气压理论,被密封即被隔离在玻璃钟罩内的空气柱由于只是整个大气的几千分之一的距离所以其所产生的压力也理所当然的改变为原大气压的几千分之一的压力,由于压力改变为原来的几千分之一所以玻璃钟罩内的汞柱高度也应该改变为原来高度的几千分之一,可是作者的实验结果却是在1.5米的玻璃钟罩内即完全隔离的状态下拖里拆利实验的汞柱高度依然能是760毫米汞柱。
    更为重要的是在这几个实验的基础之上,作者完全改变大气压理论存在的基础性前提条件即把玻璃钟罩内的空气完全抽出来使玻璃钟罩内的气压为零即为真空时玻璃钟罩内的拖里拆利实验中的汞柱高度依然存在!!!这就是作者《真空力能论》中的那个主要、重要真空实验依据。
    为了进一步验证“大气”与汞柱高度的关系作者又把拖里拆利实验在深10多米的水下进行操作发现在外界压力增加为两个“标准大气压强”时拖里拆利实验中的汞柱高度也依然不变!!!这就是作者《真空力能论》中的另一个主要、重要水下拖里拆利的实验依据。在作者完全改变拖里拆利实验的管外因素前提基础性条件下拖里拆利实验中的玻璃管内的汞柱则依然存在!这就意味着管内的汞柱高度和玻璃管外界的因素之间没有必然联系!认为拖里拆利实验中的汞柱高度完全是玻璃管外的大气压力导致的结论是绝对错误的!!!
    以上实验的种种迹象表明:拖里拆利实验中的玻璃管内的汞柱高度与玻璃管外的空气压力没有必然的联系,760的毫米汞柱是一个人为的捏造!大气压理论是一个彻头彻尾的谬误!!!

    三、 结论

    既然拖里拆利实验中的汞柱高度不是管外的大气作用所导致的,那么是什么导致了汞柱高度差现象的存在呢?拖里拆利实验中汞柱除了管外的大气和管内的真空外没有什么了,难道是管内的真空导致了拖里拆利实验中的汞柱高度差现象?为了验证作者的这一推测作者又设计了另外几个实验结果最终发现真空的确具有、具备力的属性,同时完全可以认为是拖里拆利实验中玻璃管内的“真空力”导致了拖里拆利实验中玻璃管内的汞柱高度现象!
    在论证大气压理论谬误性的基础上作者肯定了真空力的存在和其作用,为了使真空力度可以测量和计算作者又给出了真空力度的计算公式,为了能够证明作者所说的、所述的观点的正确性和科学性,依据科学学中的任何一个科学的观点或者理论都应该具备理论的预测性,作者依据自己的观点和理论依据也做出了一个大胆的预测和猜测即拖里拆利实验中的汞柱高度现象在没有大气层存在的、重力是地球1/6的月球上则依然成立!!!

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