WEBVTT

00:00:06.762 --> 00:00:11.233
亞里斯多德有句名言：
「大自然害怕空白」

00:00:11.233 --> 00:00:16.017
他宣稱真正的真空，即無物質的空間
是不可能存在的

00:00:16.017 --> 00:00:19.105
因為四周的物質會立刻充滿它

00:00:19.105 --> 00:00:21.994
所幸，他是錯的

00:00:21.994 --> 00:00:25.010
真空是氣壓計的主要部分

00:00:25.010 --> 00:00:27.492
氣壓計是測量大氣壓力的儀器

00:00:27.492 --> 00:00:30.107
因為大氣壓力與溫度相關

00:00:30.107 --> 00:00:32.032
而大氣中溫度的急遽變化會造成

00:00:32.032 --> 00:00:35.643
颶風、龍捲風及其它
極端惡劣的天氣情況

00:00:35.643 --> 00:00:38.156
所以氣壓計是最基本的工具

00:00:38.156 --> 00:00:41.840
為天氣預報專家及科學家所用

00:00:41.840 --> 00:00:44.766
但氣壓計原理是什麼？
又是如何發明出來的？

00:00:44.766 --> 00:00:46.448
嗯，這花了點時間

00:00:46.448 --> 00:00:49.741
因為亞里斯多德及別的古代哲學家

00:00:49.741 --> 00:00:54.986
視真空為不可能的理論
在每日生活中似乎說得通

00:00:54.986 --> 00:00:59.040
將近二千年來
很少人認真思考過這個問題

00:00:59.040 --> 00:01:01.541
直到有實際應用的問題出現

00:01:01.541 --> 00:01:05.550
在十七世紀初，義大利礦工
面臨的一個很嚴重的問題

00:01:05.550 --> 00:01:08.442
他們發現他們的泵無法汲水

00:01:08.442 --> 00:01:10.822
超過 10.3 公尺高

00:01:10.822 --> 00:01:14.883
當時一些科學家
包括這位伽利略·伽利萊

00:01:14.883 --> 00:01:20.310
都提出從水管吸出空氣
是使水升高填滿空間的原理

00:01:20.310 --> 00:01:25.606
但是吸力是有限度的
只能吸到 10.3 公尺高的水

00:01:25.606 --> 00:01:28.523
然而，真空終究存在的想法

00:01:28.523 --> 00:01:30.728
大家仍認為具爭議性

00:01:30.728 --> 00:01:33.647
而對伽利略非正統理論的興奮情緒

00:01:33.647 --> 00:01:38.231
刺激了義大利人伯提
做出一個簡單卻高明的實驗

00:01:38.231 --> 00:01:40.213
以證明真空是可能的

00:01:40.213 --> 00:01:42.402
一根充滿了水的長管

00:01:42.402 --> 00:01:46.321
立在一個淺池內，兩端都塞住

00:01:46.321 --> 00:01:48.948
然後將管子的底端打開

00:01:48.948 --> 00:01:51.429
水立刻從管中注入盆內

00:01:51.429 --> 00:01:56.096
直到剩下的水面高度
降到 10.3 公尺為止

00:01:56.096 --> 00:02:00.017
因為在頂端留出空間
也沒有空氣進入管內

00:02:00.017 --> 00:02:04.401
伯提成功直接製造出穩定的真空

00:02:04.401 --> 00:02:08.497
但即便真空的可能性已被證明出來

00:02:08.497 --> 00:02:11.411
不是所有人都滿意伽利略的想法

00:02:11.411 --> 00:02:14.463
認為這個真空空間施加了一些神秘

00:02:14.463 --> 00:02:16.943
卻有限的力量在水中

00:02:16.943 --> 00:02:20.973
埃萬傑利斯塔·托里切利
是伽利略年輕的學生及朋友

00:02:20.973 --> 00:02:23.676
決定要從不同的角度看這個問題

00:02:23.676 --> 00:02:27.017
不去專注於管內的空間

00:02:27.017 --> 00:02:30.390
他問自己：
「還有什麼可能會對水作用？」

00:02:30.390 --> 00:02:34.328
因為唯一接觸水的東西
就是水池四圍的空氣

00:02:34.328 --> 00:02:38.159
他相信這些空氣的壓力是唯一

00:02:38.159 --> 00:02:41.247
使管子的水面不再下降的東西

00:02:41.247 --> 00:02:45.151
他了解到這個實驗不僅是
唯一能製造真空的工具

00:02:45.151 --> 00:02:47.288
其操作還能視為

00:02:47.288 --> 00:02:50.681
管外水面的大氣壓力

00:02:50.681 --> 00:02:53.895
及管內水柱的壓力之間達到平衡

00:02:53.895 --> 00:02:58.534
管內的水會持續下降
直到兩邊的壓力相同為止

00:02:58.534 --> 00:03:02.342
剛好就是水面高度為 10.3 公尺時

00:03:02.342 --> 00:03:04.655
大家不太接受這個想法

00:03:04.655 --> 00:03:07.553
因為伽利略及其他人習慣上認為

00:03:07.553 --> 00:03:12.064
大氣沒有重量也不施加任何壓力

00:03:12.064 --> 00:03:14.898
托里切利決定重做柏提的實驗

00:03:14.898 --> 00:03:16.851
但以水銀代替水

00:03:16.851 --> 00:03:20.168
因為水銀密度更高
它下降的幅度會比水更大

00:03:20.168 --> 00:03:23.994
而且水銀柱只有 76 公分高

00:03:23.994 --> 00:03:28.245
這不但使托里切利
能做出更小巧的儀器

00:03:28.245 --> 00:03:32.341
還能以此佐證他的想法
即重量的確是決定性的因素

00:03:32.341 --> 00:03:37.891
此項實驗的變化是他用兩根管子
其中一根上面有個大泡泡

00:03:37.891 --> 00:03:42.136
如果伽利略的詮釋是正確的
那第二根管上更大的真空空間

00:03:42.136 --> 00:03:45.805
應施加更多的真空吸力
且使水銀升得更高

00:03:45.805 --> 00:03:48.840
但是兩根管子的高度都一樣

00:03:48.840 --> 00:03:53.085
托里切利理論的終極佐證
來自布萊茲‧巴斯卡

00:03:53.085 --> 00:03:56.308
他把這樣的水銀管搬到山上

00:03:56.308 --> 00:03:58.278
且顯示水銀的高度降低

00:03:58.278 --> 00:04:02.031
因為大氣壓力
會隨著海拔增高而減少

00:04:02.031 --> 00:04:05.451
基於托里切利的原始模型
所造出的水銀氣壓計

00:04:05.451 --> 00:04:10.366
仍然是測量大氣壓力最普遍的
方法，直到 2007 年

00:04:10.366 --> 00:04:13.623
當時限制了水銀的使用
因為它有毒

00:04:13.623 --> 00:04:16.853
導致歐洲不再製造水銀氣壓計

00:04:16.853 --> 00:04:18.932
儘管如此，托里切利的發明

00:04:18.932 --> 00:04:22.076
源自其願意探究已行之有年

00:04:22.076 --> 00:04:25.802
有關真空及空氣重量的學說
是傑出的榜樣

00:04:25.802 --> 00:04:29.077
示範了跳出傳統思維
──或說真理──

00:04:29.077 --> 00:04:30.589
如何能產生強烈的衝擊