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原子论

在西方文化,一般认为原子论源于德谟克利特(Democritus,约460BC-约370BC)的学说。我国的学者也很喜欢说墨翟(479BC-381BC)提出了原子论,这样就“人有我有”,引以为豪了。事实上,在世界观层面上的原子论,只是认为万物最终会达到一个不可再分的极限,也就是说,是离散的。它的对立观点就是万物是连续的,可无限细分的。谁只要是世上第一个涉及到这个问题,有50%的机会他会是原子论者,这有啥难的。 正如墨翟在哲学上很难跟其他诸子处于同一地位一样,德谟克利特的原子论也不是什么主流。后来的亚里士多德(Aristotle,384BC-322BC)就在自己的著作里反对了原子论,其前提是“大自然厌恶真空”,而在原子论观点的自然推论是,原子与原子之间的空间是真空:既然万物都是原子组成,那原子与原子之间如果有任何东西,它必然属于“万物”。关于“大自然厌恶真空”的准确理解,建议大家参考我以前的一篇关于真空文章。

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关于真空的美丽往事

Horror vacui是一句拉丁文,horror是害怕,vacui是真空。这句话源于亚里士多德的陈词滥调:“大自然厌恶真空”。在政教合一的年代,这也是一条科学规律,就跟“重的铁球先着地”一样。在政教合一的年代,科学规律又同时是教义,并不允许任何挑战。这种情况现在看起来非常可笑。 在艺术上,horror vacui是指一种拼命把画纸填满,不留一点儿空隙的艺术倾向。horror vacui的作品一般都画得密密麻麻,而且多为重复,似乎那些内容完全是为了尽快把空隙填满而,并不讲究什么创意。有时填充的内容倒是不重复,五花八门,什么抄的书啊,乐谱啊,各种图形啊一股脑地填进去。 我妈说,小时候带我去学画画,老师布置作业是回去画一个钱包。我回去,画了一个钱包,觉得意犹未尽,于是不断地画,每个钱包都是不一样的,并且注明了这些钱包是几岁用的,我所能知道的最老的岁数是99岁,中间的岁数也是根据我对二位数的掌握情况随机编一个,但钱包总之是要画满整张纸。结果,全班只有我一个人的作业是两个以上钱包的,让老师哭笑不得。看来我小时候有很强的horror vacui倾向。 现在,我的房间的凌乱程度也颇有horror vacui风格。 说回到科学规律。一直到伽俐略都还相信大自然厌恶真空,具体地说就是任何真空的状况是不可能自然维持的,要想维持真空,人就要跟自然对着干。直到1643年他的学生托里拆利(Evangelista Torricelli),发现了气压计上面的一小段空的部分应该是真空,实验证实了真空可以不经人力而自然存在的,否定了大自然厌恶真空的“定律”。 托里拆利的气压计被帕斯卡拿去登山用了,不小心被他发现了“大气压”的存在。大气压可以被气压计测出来,显示一个数值,单位量纲(N⋅m-2)是帕斯卡搞清楚的,所以就叫帕斯卡。不过,光有个测量数值,仅仅是间接暗示大气压的存在,为了直接证明大气压的存在,马格德保市长居里克在里根斯堡举行了著名的马格德堡半球实验(Magdeburg hemispheres)。不过,在当时要弄出这样的真空度来,还是有一定难度的。在此之前人们一直用水泵。居里克自己发明了有点像今天的单车打气筒的抽气泵,并用这个泵给半球抽气,才达到了满意的效果。 居里克发明了这个抽气筒,当时还贵得一塌糊涂呢。没多少搞科学的人士买得起。后来,波义耳自行设计了一个,然后送给了皇家学会,之后又做了两个自用。在当时,全世界除了波义耳的这三个泵之外,就还有不超过四个泵了。波义耳的泵实际上是胡克动手制作的,由于设计得太苛刻、太复杂,这个泵基本上只有胡克本人才玩得转(瞧下图那架势)。靠着胡克的帮忙,波义耳做了很多关于真空的实验,包括著名的波义尔定律pV=常数。 波义耳还把很多动物放到玻璃缸里抽真空看它们怎么死,经过一系列重复的、严谨的实验,波义耳得出的一个结论是——动物的生存是需要空气的。波义耳把他的所有关于真空的实验都写在了一本书里面,书名叫:New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air, and its Effects (Made, for the Most Part, in a New Pneumatical Engine)。大家都别奇怪,那个时候时兴用很长的书名。 有一个画家叫Joseph Wright的很看不惯波义耳以及当时其他科学家的残酷行为,以波义耳的其中一个“真空杀戮”实验为题材,画了一幅油画,叫An Experiment on … Continue reading

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