“自然界厌恶真空”

古希腊大哲学家亚里士多德说过一句名言：“自然界厌恶真空。”他曾用飞行着的箭为例来说明这一论点。当箭在空中飞行时，它把空气向两边推开。然而，当箭又飞向前去的时候，箭原来所在地的空气马上就补充进来，因而不存在真空。限于当时的生产力水平，古希腊人认为无法把空气赶走，“自然界厌恶真空”就是这种认识的写照。

随着生产的发展，特别是采矿业的发展，人们发明了抽水机，以便把矿井下的水抽出来，保证生产的顺利进行。抽水机的工作原理很简单：把一个容器用管子同矿井下的水连通，当把容器内的空气吸出时，由于“自然界厌恶真空”，总有东西要填补进来，现在唯一能填补的是水，于是水从下面被抽入容器内，把水排出，再重复这一过程，水就不断地被抽上来了。

后来，人们发现，这种抽水机无论如何也无法把水抽到33英尺（约为10米）高。这一事实使亚里士多德的理论受到挑战，他的信徒们无法解释自然界为什么只厌恶33英尺以内的真空，再高一些的真空难道就不厌恶了？

抽水无法高于33英尺的现象，引起了文艺复兴时期意大利科学家伽利略的注意。他研究了这一现象后认为，空气是有重量的，这是因为空气有一定的密度，虽然它很小，大约只是水的1/400。正是有重量的空气把水压到33英尺的高度。如果对别的液体（例如油）进行抽吸，也只能抽到一个极限高度，这个极限高度由这种液体的比重大小来确定。不过，伽利略没有做实验来验证他自己的这一观点。

1643年，伽利略的学生托里拆利领悟到：当水管下端浸入井内再把水管上端空气抽掉时，由于水管周围空气的重量压迫井里的水，就使水沿着水管上升。而空气的重量正好重到可以把水压到33英尺的高度。

为了证实自己的想法，他想做一个实验。但33英尺的高度，相当于三层楼那么高，这么长的水管，对实验的操作和观察都很不方便。为此，托里拆利改用比重比水大得多的水银来做实验，这样，只要用短得多的管子就行了。

他选用了一根约4英尺（约1.2米）长的玻璃管，将管子的一端封闭，装满水银后用手指堵住开口的一端，然后把管子颠倒过来，放进一个满是水银的坩埚里。当他放开手指时，管里的水银开始下落，一直落到距离坩埚里的水银面30英寸（约76厘米）的高度。这表明空气加在坩埚中水银表面上的压力刚好等于30英寸高水银柱的重量。事实上，30英寸高的水银柱的重量刚好等于33英尺高的水柱的重量（当然这两种液柱的横截面要一样大）。托里拆利的实验生动而科学地证明了大气压力（大气压）的存在，以及这种压力有多大。