十三、大气压强是谁发现的？
1654年春季的一天，法国勒根堡的郊外风和日丽，山坡下的平地上聚集了上千人，等着观看马德堡的市长奥托格里克表演的一个科学游戏。皇帝、皇后也兴致勃勃地赶来了，所以现场的气氛格外热烈。
只见奥托格里克一手拿着由他设计制作的两个铁制的直径20厘米的半球来见皇帝。他告诉皇帝，这两个半球，取名为马德堡半球，把它们合拢后，抽去里面的空气，两边即使各用五六匹马来拉也未必能拉开。皇帝觉得这真是不可思议，催促奥托格里克赶快把实验做起来。
奥托格里克把两个半球啪地合上，然后用一个小唧筒，三下两下抽光了里面的空气。他将两根又粗又结实的绳子系住半球两边的环，让两个彪形大汉，一人拉一头绳子使劲拔起河来。
只见那两个大汉都使出了浑身的力气，可那两个半球还是紧紧地抱在一起。两边的壮汉增加到三个，可是两个半球反倒像越拉越紧了。看的人都目瞪口呆，简直不相信自己的眼睛。那小小的两个半球，怎么会吸得这样紧？这时奥托格里克干脆让壮汉们下来，牵过4匹骏马，一边2匹，让马来进行这场拔河比赛。“啪，啪”，随着鞭声，骏马扬蹄奋力向前，可是无论骏马如何用力，却是前进不了半步，那两个半球牢牢地粘合在一起，依然如故。奥托格里克吩咐将两边的马匹一匹一匹地增加，一直增加到两边各是7匹骏马，还是不见分晓。看得众人都凝神屏息，广场上竟没有一点声音。这时，奥托格里克吩咐再各加一匹马，驭手的鞭子甩得如爆竹般炸响，马嘶啸啸，尘土飞扬。人们再也按捺不住，连皇帝、皇后也忘记了自己的身份，站起来，跟着人们手舞足蹈地高喊道：“加油！加油！”只听得“嘭”的一声，铁球终于裂成两半。两边的8匹马各带着一个半球一下子冲出好几百米远。
这就是着名的马德堡半球实验。
皇帝看了实验，心里真是百思不得其解，便问奥托格里克说：“你莫不是在变什么戏法，要不，这两个半球怎么会有如此大的吸引力呢？”
奥托格里克说：“不是两个半球有什么吸力，而是空气对它的压力，也就是大气压强！”
“大气压强？”皇帝听了，越发觉得莫名其妙，这也难怪。这个现在连初中生都知道的物理学概念，在那时还是新发现的高深学问呢！
“大气压强”，是伽利略的学生托里拆利在1643年发现的，并且在一天当众演示了这个证实大气压强的实验。只见托里拆利取过一只注满水银的小碗，然后又拿出一根1米长、一头开口、外壁有刻度的细玻璃管。在玻璃管里也注满水银，用拇指把开口按住，然后一下子把玻璃管倒过来，连手一起浸入碗中，再放开拇指。这时，细管中的水银柱慢慢低落下来，当液面落到标着76厘米的刻度处就停住不动了。托里拆利指着玻璃管顶头的那一段说：“请注意，这段玻璃管里是真空，连空气也没有。至于水银为什么落到这里就停住了呢？那是由于空气的压强，正好把水银托到这个高度。水银的比重是13.6克/厘米3，那么13.6x0.076=1.0336(千克/厘米2)就是空气压强的大小。”
这个实验，后来取名为托里拆利实验，那段玻璃管中的真空，就叫“托里拆利真空”，那种玻璃管也干脆叫“托里拆利管”。
托里拆利实验是一个非常重要的发现。这一发现，使托里拆利替他的老师伽利略解决了一个悬而未决的难题。原来，在4年前的1640年，意大利佛罗伦萨城的大公爵在自家的花园里修了一个喷水池，为了让它喷水，又配备了一台强力抽水机，打算用它来抽出10米深井里的水。所有的准备工作都做好了，可是令人大失所望的是抽水机抽不出一滴水来，喷水池当然也就徒有虚名了。无论技师们怎么一遍又一遍地检查，都查不出一点毛病。一筹莫展之际，只得去请教大科学家伽利略。这时的伽利略已经76岁了，老态龙钟，耳聋目盲。躺在躺椅上听人们叙说这件怪事，然后沉思片刻，说道：“井太深了，抽水机里的水来不及抽上来就因为自身的重量落下去了……”
对伽利略的这番解释，人们似懂非懂。这以后不久，伽利略就去世了，没有人再记着这件事和这位科学老人的这番话。只有他的学生托里拆利仍在私下里根据伽利略的提示，孜孜不倦地进行着研究。他想：如果井深超过10米，水抽不出来，那么井深小于10米，水是不是就能抽出来了呢？托里拆利左思右想，觉得只有一个解释，那就是水面上的大气存在着压力。为了证明自己的猜想，托里拆利终于想出了这样一个实验。
托里拆利发现大气压强的消息渐渐传开，法国马德堡的市长奥托格里克是个科学迷。他想了很久，终于想出了可以用来证明大气压强的马德堡半球实验。要算出每个半球表面所承受的大气压强是很容易的，大气压强大约是1千克/厘米2，而一个直径20厘米的半球表面积是1256厘米2，那么，每个半球表面承受的力就有1256千克，所以在实验之前，他就告诉皇帝，即使五六匹马来拉也未必能拉开。
“大气压强”是物理学中的一项重要发现，把“大气压强”和托里拆利的名字联系在一起，自然是对这位科学家最好的纪念了。
十四、哈雷彗星是谁发现的？
这是1758年的12月25日，圣诞之夜，正当人们沉浸在节日的欢乐中时，在德国德累斯顿市郊外的一幢房子里，却有一个名叫帕里兹的业余天文爱好者，把一架2.4米焦距的天文望远镜对着漆黑的苍穹，目不转睛地在繁星间一遍又一遍地搜索着。这样大约三四个小时工夫，他终于看到了他盼望以久的奇观：一个硕大的星体，不时变幻着光彩，拖着一条长长的大尾巴，像是一列准点到达的列车，按着他预知的路线，风驰电掣般出现在他的望远镜里。
他抑制不住内心的激动，跳起来欢呼道：“哈雷，我看见它了，照您的指点，我看见它了！”
其实，等着看这颗神奇星体的不光是业余天文爱好者帕里兹。早在大半年前，就有许多天文学家守在天文望远镜前等着一睹它的“芳容”了。而到了12月，全世界的天文台都处于高度的紧张之中。从月初起，他们就纷纷把天文望远镜伸向天空，等候着这位未名的天外之客的光临。其中最有耐心的要数法国着名的天文学家梅西耶了，他从1758年元旦起就守在天文望远镜前翘首以待了，这样足足等了一年又21天，才在1759年1月21日如愿以偿，成为第一个“按时”等到这颗星体的专业天文学家。
那么，这颗神秘的星体究竟是什么呢？人们为什么会有如此浓厚的兴趣守候着它的光临呢？而且又是谁向人们预告了它将要出现的消息呢？要解答这一连串的问题，都得从哈雷说起。
哈雷是17世纪后半期名垂青史的伟大天文学家，1656年11月8日生于英国伦敦的一个富商之家。尽管哈雷不是智慧的神童、天才，他却凭着刻苦学习的韧劲，读书时学习成绩一直名列前茅。1673年，年方十七的哈雷考入牛津大学学习，在这所当时世界上第一流的高等学府里，他学到了许多数学和天文学的知识，并且专心于天文研究。在读大学二年级时，就撰写论文指出着名天文学家开普勒的错误。1676年，在他升入大学四年级时，他的父亲病故了。哈雷获得了一笔为数不小的遗产。那时，他听说截至当时为止，所有的天文研究机构都建立在北半球，还从未有人在地球的南半球上观察过星星。对天文学的痴迷，使年轻的哈雷下定决心，弃学去南半球建立一所天文研究机构，使自己成为填补这一空白的第一人。就这样，他怀着丧父的悲痛，带着两个年轻助手来到南纬16°的大西洋圣赫勒纳岛上。圣赫勒纳岛距英国本土11000多公里，乘当时最先进的多帆商船要花100多天时间。他们一路辛劳，登陆后便忙着勘测、选址，终于在1677年1月建成了人类有史以来南半球的第一个天文台，开始了艰苦的南天观测。
功夫不负有心人。哈雷不久就出了成果，提出了着名的“恒星不恒”的理论。原来，按照古希腊人的认识，恒星的取名，就说明它们是些“固定不动的星星”，连后来的大天文学家如哥白尼、开普勒、伽利略等也都是这样认为的。但哈雷把自己测编的《南天星表》与从前的星图相比较，发现天狼星、大角星和毕宿五这三颗很亮的恒星的位置，既与古希腊天文学家测量的结果相去甚远，也跟近代第谷的星图不相吻合。哈雷反复对照，苦思冥想，认为这一现象只有用“恒星不恒”才能解释，对于恒星是恒定不动的认识，完全是因为它们实在离我们过于遥远，以至于在短时期内人们觉察不出它们的运动，因此产生这样的误解。哈雷的这一理论，在天文学上开创了对恒星运动的研究，是天文学的一大突破。
在观察中，哈雷还发现由于金星在地球轨道内运行，所以它总有机会跑到太阳和地球中间的位置上。这时，人们就可以通过天文望远镜看到金星从日面上缓缓经过的现象。这就是天文学上所谓的“金星凌日”。“金星凌日”的现象每隔8年和235年交替发生2次。哈雷提出，可以利用金星凌日的机会，在地球的不同地点进行观测，根据得出的数据推算地球与太阳间的距离。可惜，哈雷在提出这一设想后没能等到下一次“金星凌日”的来临就与世长辞了，但后人运用哈雷的方法，算出了太阳和地球之间相距14950万公里。直到今天，这个数据还没有被新的测算结果代替。
那是1682年的一天夜晚，哈雷正聚精会神地在观察星空，突然见天空中出现了一个怪物：它披头散发，拖着一条摇曳不定的闪着光亮的“尾巴”，扫帚似的横空掠过，一下子神秘地消失在宇宙深处。哈雷知道这就是彗星。
彗星，中国人俗称“扫帚星”。它的出现，被视为一种不祥之兆。在欧洲和世界上别的地方，人们也用惊恐的目光来看待这个昙花一现的怪物，因为人们同样把它看做是灾难降临的先兆。所以，从很早很早起，人们就把出现彗星的时间记录下来。中国是第一个记录彗星出现的国家，最早的记载是公元前611年。在600多年后的公元66年，欧洲的法国才记载了那年出现在中东耶路撒冷的彗星。
刚刚消逝的彗星给哈雷留下了难以磨灭的印象。他无法用眼睛去追踪观察那颗稍纵即逝的星体，就运用大脑进行思索，在思索中探寻它的奥秘。他从1337年到1698年这300多年间浩如烟海的天文资料中去寻觅彗星的踪迹，编出了一张古代彗星记录表。这张表上共有24颗彗星，哈雷先把它们的运行轨道一一计算出来，然后反复进行比较，结果他发现不久前消逝的那颗彗星，与1531年和1607年出现的两颗彗星的运动轨道竟是如出一辙。哈雷心里一亮，他问自己：这三颗彗星会不会是三次出现的同一颗彗星呢？为了证实自己的观点，他又扎进有关彗星的资料堆里，一丝不苟地埋头计算着，计算着……
终于，他确认自己的推断结果是完全正确的。1720年，64岁的哈雷出任格林尼冶天文台台长，成为皇家天文学家。这时，他才将自己的发现公布于世：“人们于1682年观测到的那颗大彗星，实际上就是1607年出现的彗星的又一次回归。”他并且预言：“这颗彗星将于1758年底或1759年初重新出现在人们眼前。”
可惜，哈雷在1742年因积劳成疾不幸离开了人间，终年82岁。他没有能够亲眼看见自己预言的实现。可是，全世界有许许多多的天文学家都对哈雷的预言十分重视。所以，在预言的时间到来时，他们纷纷架起望远镜，瞩目星空，翘首迎接这颗彗星的再-次回归。
1758年12月25日，就在哈雷离开人世16年后，这颗彗星果然如期而至，而家住德国德累斯顿市的名不见经传的业余天文爱好者居然幸运地成为第一个发现它的人，难怪他要如此欣喜若狂了。哈雷的预言被完全证实了，人们为了纪念他，把这颗彗星命名为“哈雷彗星”。
哈雷预言的证实，证明彗星也同别的行星一样，受万有引力定律的支配而绕太阳运行。自从哈雷提出他那着名的预言以来的二百四五十年中，哈雷彗星已经循规蹈矩地如期“回归”过4次，先后于1758年、1835年、1910年和1986年出现在地球上空。
根据哈雷预言的彗星出现规律，天文学家计算出1910年5月18日哈雷彗星恰好在太阳与地球间穿过，那时它与地球的距离是2400万公里，而它的尾巴长达2亿公里以上，这样显然在这一天的某一个瞬间，它的尾巴要扫过地球。人们想像，这情景将会像一头巨鲸的尾巴扫过一只海龟蛋一样，可怜的地球不是被击得“粉身碎骨”，也一定会被扫进万劫不复的深渊。还有人说，彗星中含有一种叫氰的剧毒气体，彗星的尾巴扫过地球时，即使没有损伤地球，可是它带的氰也会毒化大气，人类将集体被毒死。一时间，人心惶惶，许多人不知所措，有的自杀，有的变卖家产尽情挥霍，而更多的人只好坐以待毙。可是，当这一天来临时，人们发现地球在彗星的尾巴里穿行了几小时，结果一切都安然无恙。
后来，随着科技的发展，人们对彗星有了更多的认识。原来，彗星的结构非常奇特，它由彗头和彗尾两部分组成。彗头又可分为彗核和彗发。彗核的组成成分是二氧化碳、氨、甲烷、氮等凝成的干冰，当它接近太阳时，阳光使边缘的冰块汽化发光，形成一个发光的晕，叫做彗发。彗头中的气体和尘埃被太阳光压推向相反的方向，便形成总是背向太阳的长长的彗尾，彗尾的质量非常小，小到几乎与真空不相上下，所以即使扫到地球，也如同轻风拂面一般。就是彗核也不过几吨重而已，要是撞上地球，也不过像皮球打到大楼墙上。所以，把彗星与地球的“接触”看做是“世界末日”真如“杞人忧天”一般可笑。
1986年2月9日，哈雷彗星又一次回归，科学家们已经用最先进的仪器对它进行探测，并抓捕到一些彗核物质进行研究。彗星--这个庞大而空虚的星体的奥秘正在被人类一步一步地揭开，而哈雷是揭开它的奥秘的第一把钥匙，是彗星研究的奠基人。
十五、牛顿都有哪些成就？
牛顿，这个流芳千古的名字是近代科学的象征。现在，让我们追寻历史的足迹，去浏览一下这位伟人为人类建筑的科学大厦。
