大气压的发现

人类对大气压的认识和研究，经历了漫长的探索过程，直到托里拆利实验和马德堡半球实验，人类才真正揭开大气压的神秘面纱。

自然厌恶真空

在亚里士多德时代及其以后相当长一个时期，对于今天看来与大气压有关的现象，当时人们的解释就是亚里士多德的观点──“自然厌恶真空”。按照这一观点，当某自然界的某处出现真空时，由于自然厌恶真空，不允许真空出现，就会及时用物质将出现的真空填满。

在亚里士多德的自然哲学中，真空，即没有任何物质的空间是不可思议的，在亚里士多德的《物理学》中，亚里士多德对虚空的不存在作过系统的论证。因此，沿袭了亚里士多德这一观点的中世纪后期学术界，一直流传着“自然界厌恶真空”的说法，直到伽利略时代。

伽利略的研究与托里拆利实验

意大利物理学家托里拆利是伽利略的学生和助手，是他首次用实验测出了大气压的数值。

托里拆利1608年生于意大利的一个贵族家庭，青年时代深受伽利略的影响，倾心于科学研究。伽利略在软禁时期读了托里拆利写的一本关于力学的书，对他十分欣赏，邀请他到佛罗伦萨来。托里拆利愉快接受了伽利略的邀请，来到伽利略的身边，参与伽利略的科学研究，陪伴着贫病交加的伽利略，知道伽利略去世，托里拆利一直待在老师的身边。伽利略去世后，托里拆利接替了老师的宫廷数学家职位。

在伽利略时代，由于生产的发展，水泵的使用已很普遍，但人们发现水泵的抽水高度却有限。按照亚里士多德派的观点，水之所以能往上抽是因为自然界不允许真空出现，活塞向上抽动所留下的空隙必须马上被水所充满。这种解释看起来还说得通，但深究起来就有这样的问题：是否可以将水无限提升？事实上，当时人们已经知道，水只能被抽升到约33约10m高。伽利略听到这个消息之后十分惊讶，据此他猜想对自然对真空的“排斥力”并不是无限的而是有限的，并且应该可以测量出来。当时，伽利略本人已经通过实验知道空气有重量，而且他也提出过可以由水柱的高度来标度对真空的“排斥力”，但他没有认识到这两者之间的关系，他把这个课题留给了他的学生托里拆利。

伽利略去世后一年后的1643年，托里拆利与伽利略的另一个更年轻的学生维维安尼一起在佛罗伦萨做了著名的“托里拆利实验”，终于完成了老师的课题。托里拆利在一根约1.2m长、一端封闭的玻璃管内注满水银，用手堵住开口的一端将管子倒立着放入水银盘中，松开手水银果然向下流，但是当流到水银柱高约30英寸（760毫米）时，水银不再下流了。托里拆利意识到，所谓“排斥”真空的力不是别的，正是空气的重量，由于空气的重量是有限的，所以能支撑的水银柱高也是有限的，而倒立着的管子里被水银空出来的那一段就是真空。托里拆利还注意到水银柱高每天略有变化，他正确地解释说，那是因为每日空气重量略有变化。这实际上使这根水银柱成了第一个气压计。

马德堡半球实验

托里拆利实验，证实了大气压的存在，并测出了大气压的数值，但向公众宣传普及大气压知识的却是德国的一位学者──奥托·格里克。他在担任德国马德堡市市长期间，曾主持了一场旨在证实大气压存在的科普公益活动，这一活动被后世称为“马德堡半球实验”。

奥托·格里克是个博学多才的军人，从小就喜欢听听伽利略的故事。他爱好读书，爱好科学，毕业于莱比锡大学，1621年又到耶拿大学攻读法律。1623年，再到莱顿大学钻研数学和力学。他读了三所大学，知识面很广，上知天文，下识地理，对数理、法律、哲学工程等，都有很高的造诣。1631年入伍，在军队中担任军械工程师，工作很出色。后来，投身政界，1646年当选为马德堡市市长。无论在军旅中，还是在市府内，他都没停止科学探索。

托里拆利实验11年后的1654年，奥托·格里克在德国马德堡市作了著名的马德堡半球实验，这让人们对大气压有了深刻的认识，但大气压到底有多大人们还没有具体的印象。奥托·格里克，把两个直径30多厘米的空心铜半球紧贴在一起，用抽气机抽出球内的空气，然后用两队马向相反的方向拉两个半球。“连16匹马（拼命挣扎着）都不能把它们拉开，或者只有费了很大的劲才能拉开它们，当马用尽了全力把两个半球最后拉开的时候，还发出了很大的响声，像放炮一样，”市民们惊奇地问：“是什么力量把它们压合得这么紧呢？”“没有什么，是空气。”市长这样回答。而如果把铜半球上的阀门拧开，空气经阀门流进球里，用手一拉球就开了。这就是著名的马德堡半球实验。

奥托·格里克在科学上的贡献，除马德堡半球实验外，还发明了抽气机，发现了液体的沸点与压强的关系，推测并发现了大气压的数值与海拔高度及天气变化的关系，据说他曾经依据大气压的变化成功的预报过天气的变化。