有句成语这样说: “重如泰山,轻如鸿毛”．泰山之重是显而易见的,有比鸿毛还轻的东西吗? 有! 那就是空气．现在知道,水的密度是1,做羽绒衣的羽绒的密度大约是0.23,而空气的密度却只有0.0128 左右．空气实在太轻了,在许多场合下它的存在都被人们忽略不计了。

最早注意到空气有重量的是意大利的物理学家伽利略．他将一个空瓶(当然里面有正常气压的空气)密封起来,放在天平上与一堆砂子平衡．然后,他设法用打气筒向那个瓶子打进更多的空气,并再次密封．当伽利略把这只瓶子再放回到天平上时,这时的瓶子比那堆砂要重一点,只有再往砂堆里加添一两颗小砂子,天平才会平衡．伽利略推断,瓶子重量增加是由于里面的空气增多了的缘故,因此,空气是有重量的．虽然伽利略科学地测定空气是有重量的,但他却无法解释“大自然讨厌真空”这个老问题。

罗马时代以来,人们就注意到一个现象: 用来输送水的水管,当它们跨越高度在10 米以上的山坡时,水就输不上去了．在超过10 米深的井里,抽水泵便不起作用了．人们早就知道只要把水管里的空气抽掉,造成一个真空,那么水就会沿着水管往上流．他们无法解释水为什么会往上流,而不是通常那样“水往低处流”,就借用古希腊学者亚里士多德的名言“大自然讨厌真空”来解释．粗一想也对,大自然是不让真空存在的,一旦真空出现就让水来填补,于是水就被抽上来了．真空出现到哪里,水就跟到哪里．可是,为什么水到了10 米高的地方就再也上不去了呢? 尽管11 米、12 米处也存在真空．对此,伽利略只能解释说是大自然的那种“厌恶”是有限度的,到了10米以上的真空,它就不厌恶了,因而水就再也抽不上去了．“智者千虑必有一失”,伽利略对抽水问题的解释过于牵强附会,使他没有触及到问题的实质。

伽利略的学生托里拆利把老师的思想推进了一大步．他认为,既然空气有重量就会产生压力,就像水有重量会产生压力和浮力一样．正是空气的压力把水从管子里往上压,压到10 米的高度时,水柱的重量正好等于空气的压力,水再也压不上去了．为了证实这一点,托里拆利设计了一个实验并让自己的助手维维安尼帮助去做。

要用10 米高的水管做实验是很不方便的,因为它有三四层楼那么高,怎样观测呢? 托里拆利聪明地利用比水重13.6 倍的水银来作试验．他叫人制作了一根1 米长的玻璃管,一端封闭,一端开口．维维安尼将水银灌满管子,然后用手指堵住开口的一端,将管子颠倒过来使开口的一端朝下,再放进一个盛满水银的陶瓷槽里．当他松开按住管子的手指时,管里的水银很快下降,当水银降到距槽里的水银面76 厘米高度时,就不再降低了．换算一下就可以得到,76 厘米高的水银柱产生的压强,正好等于10 米水柱产生的压强．这个实验形象地显示出,水银槽里水银表面所受到的大气压强,刚好等于76厘米高的水银柱所产生的压强．托里拆利设计的这个实验装置,成了世界上第一个测量大气压强的气压计．后来,气象报告中的气压单位也曾沿用多少厘米(或毫米)水银柱高来表示。

大气有压力这是肯定的,这压力究竟有多大? 这方面最为生动的例子发生在德国．1645年的一天,德国东南部的雷根斯城轰动了: 皇帝大驾光临,百姓倾城出动,为的是观看一个名叫盖利克的人表演。

广场上站立着16 匹雄壮的骏马,分成左右两队,每队各8 匹马．它们彼此背向排列,用铁链和绳索牵引着一个直径为25 厘米的青铜真空球．这只球是盖利克事先在当地铁匠铺定做的,它由两个半球合拢而成,两个半球的边缘做得十分平整,因此能紧密地合在一起而不会漏气．表演一开始,盖利克先用抽气机将铜球内的空气抽光,然后他下命令给两边的马夫．只听“啪”“啪”两声鞭响,左右两边的马夫拼命往前赶马,谁知这些骏马虽然使足了力气往前拉,就是拉不开那由两个半球合在一起的青铜球。

皇帝和百姓们都看呆了．盖利克向大家解释说“这里面没有什么魔力,主要是铜球表面所受到的大气压力把它们紧紧压在一起．不信的话,把空气再放回到铜球里面去,使两边的压力相等,就很容易把钢球打开了．”说着,他用双手左右一拉,铜球确实轻易地打开了。

多么神奇的大气压!