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科学革命之 自然界存在真空 奥托·冯·盖吕克 马德堡半球实验

 isHistoria 2022-06-18 发布于广东
奥托·冯·盖吕克,德国物理学家、官员。盖吕克出生于马德堡贵族家庭,就读于莱比锡大学,耶拿大学和莱顿大学。他曾在军队中以工程师身份服役,曾于1646年-676年间任马德堡市市长。这时他一方面从政,一方面从事自然科学的研究。他于1650年发明了活塞式真空泵(即往复式真空泵)。1654年5月8日,进行了马德堡半球实验,展示了大气压强的巨大。

“For God cannot be contained in any location, nor in any vacuum, nor in any space, for He Himself is, of His nature, location and vacuum.”– Otto von Guericke, Experimenta Nova, Book II, Chapter VII
因为神不能包含在任何处所,也不能包含在任何真空,或任何空间中,因为自己就是处所和真空。–奥托·冯·盖吕克
 

奥托·冯·盖吕克 (1602-1686)
 
奥托冯盖吕克-早期
1602年11月30日,奥托·冯·盖吕克(Otto von Guericke1602-1668出生了。盖吕克是汉斯·盖吕克1555-1620)以及来自布劳恩施威格的富有的贵族女儿安娜·冯·茨韦多夫(1580-1666)的独子,汉斯是议会侍从,后来的马德堡市长。1617年至1619年,他在莱比锡大学艺术家学院学习,由于三十年战争的爆发,他在莱比锡的学习被中断,随后他在赫尔姆斯泰特大学学习几周,1621年至1623年在耶拿大学学习法律,1623年至1624年在莱顿法律和堡垒建筑学习。随后是一次为期9个月穿越英国和法国的教育性旅行(或骑士之旅)在穿越法国和英国后,盖吕克于1626年回到马德堡。之后,他娶了玛格丽特·阿勒曼,她是当地一名政治家的女儿。盖吕克本人积极参与当地政治,并于1627年被选为市议会议员。
 
1631年,帝国军队入侵马德堡,这座城市被大火摧毁,他在费尔默斯莱本的一个集中营里服刑,直到通过安哈尔特-科特的路德维希的斡旋,支付了三百泰勒的赎金。在为古斯塔夫斯·阿道夫斯做了一段时间的工程师之后,他和他的家人于1632年2月回到马德堡。在接下来的十年里,他忙于从1631年的大火的废墟中重建自己的城市和这座城市的财富。从1636年到1646年,他还在马德堡为萨克森州的选民服务。1646年,在第一次取得外交成功后,他被选为马德堡老城的四位市长之一。从1642年到1663年,他代表该市执行外交使团;这包括参加威斯特伐利亚和约谈判1649/1650年在纽伦堡举行的处决日和1653/1654年在雷根斯堡举行的帝国议会谈判。
 
对自然科学的兴趣 真空实验
大约从1645年开始,在对天文学的讨论的刺激下,他开始研究真空,并因此而出名。盖吕克的主要科学成就是证明真空的合理性。他在1649年发明了活塞真空气泵,在1650年发明了空气天平,在大量的实验中研究了(部分)真空的性质,并创造了提升试验和风套等应用。他证明光能穿透真空,但声音不能在公共场合通过壮观的实验展示了空气压力的力量。1654年,他在国会大厦费迪南德三世皇帝和许多王子的见证下,在雷根斯堡的海德广场上进行了关于大气压力影响的壮观实验,这引起了人们的特别注意。
 
1657年夏天,盖吕克用密封装置将两个由铜制成的大半球(马德堡哈尔库格恩)结合在一起,并将空气从内部抽出来。然后八匹马在每个半球前面,一个接一个,把它们分开,但没有成功。当球又充满了空气时,它们就自己分了。在另一个实验中,盖吕克安装了一个带有可移动活塞的气缸。活塞系在一根绳子上,绳子滑过一个滑轮,由50人住。当盖吕克从气缸中吸入空气时,人们无法阻止活塞下沉,因为大气压力对真空的影响更大。这是他的升降机的重大发明通过这些壮观的事件,冯·盖吕克能够证明布莱斯·帕斯卡已经预测过的事情。此外,他的实验和发明表明,自然界存在真空。亚里士多德假设的“自然界厌恶真空”因此被驳斥。
 
一位大主教约翰·菲利普·冯·申伯恩,买下了冯·盖吕克的仪器,并把它送到了他在乌尔茨堡的耶稣会学院。该学院的一位教授,加斯帕·肖特与冯·盖吕克进行了友好的通信1657年,肖特出版了他的著作《液压气动机械》,其中包括附录《新马德堡实验》(Neuer Magdeburger VersuchNew Magdeburg experiment)。这是奥托·冯·盖吕克的第一次出版。
 
这本书引起了罗伯特·波义的注意,他在这本书的刺激下,开始了自己的气压和真空实验,并在1660年出版了新的《关于空气及其影响的物理力学实验》New Experiments Physico-Mechanical touching the Spring of Air and its Effects。第二年,这被翻译成拉丁文,并公布了与Fr肖特和盖吕克通信的副本。
 
1664年,卡斯帕·肖特在伍尔茨堡出版了另一部作品《好奇的技术 Techica curiosa。它包含了奥托·冯·盖吕克的第二份出版物。
1666年1月4日,他被皇帝利奥波德一世封为贵族

 “关于真空的新马德堡实验”,1672年
  

木桶和金属半球
 

 马德堡半球实验
 

大气压力
1654年,奥托·冯·盖吕克在雷根斯堡展示了真空的力量,右边的人正在用空气泵来制造真空。插图来自“关于真空的新马德堡实验”,1672年
 

大气压力
1654年,奥托·冯·盖吕克在雷根斯堡展示了真空的力量,一个平台悬挂在一个由两个铜半球组成的球的底部,并在上面放置越来越多的重量。插图来自“关于真空的新马德堡实验”,1672年

奥托·冯·盖吕克的肖像(1602-1686)
 
《新实验》Experimenta nova
1672年在阿姆斯特丹出版了《新实验》Experimenta nova)。序言称手稿在1663年已经完成了。
第二卷:空间的性质和空虚的可能性
第三卷:关于真空的生产、空气的压力和地球的大气层的实验工作
第四卷:对宇宙力量的研究。
 
《新实验》第二卷是一篇扩展的哲学文章,其中冯·盖吕克提出了一种关于空间本质的观点,类似于后来牛顿所拥护的观点。他明确批评亚里士多德的观点以及年轻的笛卡尔采用的观点。他批评的一个特别和重的目标是,“自然厌恶真空”原理从简单的实验问题转移到高的物理原理,可以用来解释吸力等现象,但这本身是没有问题的。在阐述他自己的观点时,冯·盖吕克承认先前哲学家如莱西斯(但不是加森迪)的影响,清楚地表明,他认为他对这个话题的思考是原创的和新的。没有证据表明冯·盖吕克知道1647年出版的布莱斯·帕斯卡的《关于真空的新经验》(Nouvelles Experiences touchant le vide
 
第三卷中,他讲述了他是如何在1654年在雷根斯堡的瓦莱里亚努斯·马格努斯Valerianus Magnus第一次了解到托里拆利的汞管实验的帕斯卡的工作建立在1644年通过马林·梅森巴黎演示的水银管实验报告之上。
 
晴雨表
在《新星实验》第三卷第20章中,冯·盖吕克报告了他建造的晴雨表及其在天气预报中的应用。最早提到他的晴雨表是在写给肖特的一封信中。1661年11月(好奇的艺术,第37页),他写道:“我使用一个小男人(即雕像的形式)挂在我的墙它漂浮在玻璃管中,用一个手指来显示的重量或轻盈的空气观察到空气的重量的变化。同时,它也表明了附近地区是否在下雨,或者在海上是否有异常的暴风雨天气。”在随后的1661年12月30日的一封信中(第52页),他给出了一些放大的叙述。他的晴雨表就为气象学铺好了道路。
 
静电研究
这本书包含他的开创性静电实验盖吕克发明了硫黄球静电发生器,静电排斥首次展示了他的神学的观点空间的本质·盖吕克认为,物体“物质和无形的力量”来发挥超越其直接边界的影响的能力。“物质力量”的例子是不同的物体释放不同的烟雾、气味、气体等。“无形力量”的一个例子是地球的“保守力量”,即它保留了大气层,并导致向上抛到地球表面的物体返回。地球还具有一种“驱逐能力”,这被认为可以解释为什么下落的物体会再次反弹。“无形的力量”的概念与“远距离的行动”的概念相似,只是前一个概念仍然是纯粹的定性的,并且没有对基本的“行动和反应”原则的暗示。
·盖吕克写道:“似乎合理的假设,如果球体有一个合适和适当的吸引力,它也会排斥可能危险或不愉快的东西。”这可以在下面第15章中描述的硫磺球体中看到。当这个球体被抚摸或摩擦时,它不仅会吸引所有的有光的物体,而且有时还会在再次吸引它们之前任意地排斥它们。有时候,它甚至不会再吸引他们了。”·盖吕克知道吉尔伯特1600年出版的论磁以及耶稣会士尼科洛·卡比奥1629年出版的的《磁性哲学》。
 

硫磺球摩擦起电机,1672
 
后来的几年
1676年,由于健康原因,他拒绝了定期担任市长的职务。1678年,市议会宣布他为pro emerito。1681年,当马德堡爆发瘟疫时,他搬到了他位于汉堡的儿子那里。盖吕克1686年在汉堡去世。在他的骨头被转移到马德堡后,他在1686年7月2日被埋葬在阿勒曼/盖吕克-格鲁夫特的约翰尼斯教堂。

进一步阅读
1.https://www./stock-photo-guericke-otto-von-20111602-1151686-german-scientist-physicist-half-23531795.html
2. http:///guericke-horror-vacuum/
3.https://www./people/Otto-von-Guericke/6000000169912394870
4. https://www./otto-von-guericke
5.https://www./biography/Otto-von-Guericke

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