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科学革命之 自然界存在真空 埃万杰利斯塔·托里拆利 水银气压计

 isHistoria 2022-06-18 发布于广东
埃万杰利斯塔·托里拆利,意大利物理学家、数学家,伽利略的学生和晚年的助手他以发明气压计光学方面的工作而闻名。
 

埃万杰里斯塔·托里拆利(1608-1647

背景
埃万杰里斯塔·托里拆利(1608-1647出生在罗马,是贫穷的纺织工人加斯帕尔·鲁伯蒂和贾科马·托里拆利的长子。他的家人来自拉文纳省的法恩扎,当时是教皇国的一部分。他的父母把埃万杰里斯塔送到法恩扎接受教育,由他的叔叔雅各布照顾。他的叔叔是卡马多里修道士,接受基础教育后,于1624年带托里拆利进入一所耶稣会学院,学习数学和哲学。然后托里拆利去了罗马学习科学,师从本笃会的修道士贝尼代托·卡斯泰利,他是伽利略·伽利略的学生。在罗马期间,托里拆利也成为数学家波纳文图拉·卡瓦列里的学生,他成为了好朋友。

 

托里拆利和伽利略

1641年,卡斯泰利托里拆利关于炮弹路径的专著寄给了伽利略,当时他还在阿切特里的别墅里。伽利略立即邀请托里拆利来参观,但他直到伽利略去世前三个月才接受原因是托里拆利的母亲去世了。在伽利略生命的最后三个月里,托里拆利充当了他的抄写员。1642年伽利略去世后,费迪南多二世·美第奇邀请托利切利接替伽利略成为比萨大学数学主席。在这个职位上,他解决了当时一些伟大的数学问题,比如找到一个摆线的面积和重心

 
气压计/晴雨表
托里拆利的主要发明是水银晴雨表。“这个仪器得名于两个希腊词,表示两种重量的测量量,因为它用一根空气柱和一根汞柱称重。”晴雨表产生于解决一个实际问题的需要。托斯卡纳大公爵的泵制造商试图将水提升到12米或更高的高度,但发现吸入泵的极限是10米。托里拆利使用了汞,其密度是水的14倍。1643年,他制造了一根大约一米长的管子,在顶部密封,装满水银,然后垂直地放在一个水银盆中。水银柱下降到大约76厘米,在上面留下了一个托里拆利式的真空。我们现在知道,圆柱的高度随大气压的变化而波动;这是第一个气压计。托尔是真空测量中使用的压力单位,以托里拆利的名字命名。

“Noi viviamo sommersi nel fondo d’un pelago d’aria. (We live submerged at the bottom of an ocean of air.)”, Evangelista Torricelli in a letter to Michelangelo Ricci, 11 June 1644
我们生活在空气海洋的海底--1644年6月11日,托里拆利在写给米开朗基罗·里奇的信中说
 

1644年,埃万杰里斯塔·托里拆利,水银气压计的发明者
 
1644年,法国科学家马林·梅森拜访了托里拆利,并把水银气压计的想法带给了他的朋友布莱斯·帕斯卡。帕斯卡认为,如果空气确实像托里切里所主张的那样向下压迫我们,那么空气的总重量,以及它的压力,应该会随着高度的增加而减少。在他姐夫的帮助下,帕斯卡表明,当上山时,气压确实会下降。帕斯卡的观察证据毫无疑问地表明,托里拆利的理论是正确的。
 
进一步的成就
托里拆利是巴洛克时代最重要的物理学家和数学家之一,他的科学与同时代的伽利略·伽利雷、笛卡尔、波纳文图拉·卡瓦列里、皮埃尔·德·费马和布莱斯·巴莱斯·帕斯卡产生了重大影响。1644年,他发表了他关于落体法则(De motu gravium naturaliter descendentium)的开创性著作在这个三卷本几何作品的第二部分,他发表了对流体动力学的研究,并迅速引起了整个欧洲的热烈兴趣
 
除了对流体动力学的基本观察外,托里拆利还对无穷小演算做了决定性的初步工作。卡瓦列里也是卡斯泰利的学生,他进一步发展了开普勒对无穷小量的考虑。他第一次成功地确定了一个负指数函数的根函数。利用不可分割的方法,托里拆利在研究双曲旋转体时,发现了具有有限体积的无限扩展体的存在性。利用这种方法,他发现了几何问题的高度优雅的证明——例如,一个旋转双曲线的体积是有限的。特别是,在他的作品中……他能够成功地用这种方法研究了炮弹的抛物线运动托里拆利还开发了一种方法,通过该曲线的切线方向可以确定为沿曲线移动的点的瞬时速度的方向。这种方法后来被艾萨克·巴罗和艾萨克·牛顿发展为通量法。他改进了伽利略的望远镜,并开发了一种简单但已经很强大的显微镜。他也是第一个成功地长期维持真空的人。

托里拆利1647年10月25日,托里拆利在感染伤寒几天后死于佛罗伦萨,被葬在圣洛伦佐大教堂。小行星7437托里拆利和月球上的一个陨石坑就是以他的名字命名。
 
进一步阅读
https://mathshistory./Biographies/Torricelli/
https://www./biography/Evangelista-Torricelli
https:///detial/no/Evangelista_Torricelli
https://www./biografia/t/torricelli.htm
http:///evangeliste-torricelli/

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