Досвід Торрічеллі: сутність та значення

З найдавніших часів свого існування людські уми намагалися збагнути сутність навколишнього світу, закономірності природи, історію власного походження і призначення в цьому Всесвіті. Цим прагненням були породжені абсолютно різноманітні картини світу в різні епохи і в різних куточках планети: уособлення природних стихій з божественним початком, ідея боротьби темряви і світла в перській зороастризмі, створення світу і апокаліпсис в іудаїзмі та багато іншого.

Однак дійсним зачатком раціонально-наукового пізнання світу вважається прорив, здійснений мислителями античної Греції. Так, однією з найважливіших концепцій Аристотеля стало введення поняття "порожнечі", повної порожнечі - простору, де нічого не існує. Ідея порожнечі була для філософа лякає явищем, проте, на його думку, і неможливим у природі. Адже емпіричні дані, доступні тоді людині, ніяк не могли розкрити поняття абсолютного вакууму, а все буденне простір заповнений повітрям. Наприклад, якщо з порожнистої трубки спробувати видути повітря, то її стінки стискуватимуться. Тобто всередині не залишиться не тільки порожнечі, але й самого простору. А вода в трубах завжди піднімалася за поршнем, не даючи утворитися порожнечі.

Досвід Торрічеллі: опис

Уявлення про те, що в світі не може бути простору, що не заповненого рідким, твердим або газоподібним речовиною, успішно прожило до Нового часу - епохи людської думки і наукових досягнень. Саме тоді люди знову повернули собі віру в можливість практичного та раціонального пізнання світу. Досвід Торрічеллі, однак, був не тільки результатом наукових пошуків, але й випадковості. Під час будівництва фонтанів при палаці одного з герцогів знаменитої династії Медічі було відмічено, що вода по трубах дійсно піднімається, заповнюючи порожнечу, однак лише до певної висоти, після чого припиняє свій рух. Цей факт не міг не викликати інтересу на батьківщині Відродження.

За поясненнями звернулися до широко відомого на той момент (і ще більш відомому сьогодні) фізику і математику Галілео Галілею. Однак той, не знайшовши прийнятного відповіді в логіці, вирішив вдатися до експериментального шляху. Експерименти було доручено поставити двом його учням - Вівіані і Торрічеллі. Цікавих результатів досяг другої. Досвід Торрічеллі припускав приміщення в скляну трубку деякого об`єму ртуті (вона важче води, тому показує більш наочні результати при невеликих обсягах ємності) так, щоб туди не потрапило повітря. При цьому верхній кінець був запаяний, а відкритий нижній містився в чашку з ртуттю. Виявилося, що ртуть теж не заповнювала весь простір трубки, залишаючи зверху деяку кількість порожнечі. Однак ці емпіричні знання не відразу отримали своє теоретичне обгрунтування.

Пояснення досвіду

Досвід Торрічеллі скоро став відомий всій освіченій Європі, вчені якої сперечалися про природу такого явища. Пояснення фактом дав сам Еванджеліста Торрічеллі. Оскільки в замкнутій зверху скляній трубці повітря над ртуттю не було, то він пояснив, що висота ртутного стовпа визначається буквально тиском повітря на ртуть в чашці, змушуючи її все більше йти в скляну трубку. Вперше експериментальним шляхом було відкрито атмосферний тиск. Формула Торрічеллі свідчила, що цей тиск відповідає висоті ртутного стовпа: P атм = P ртуті. Подальші дослідження підхопив француз Блез Паскаль, який висловив в числах залежність висоти стовпа від тяжкості повітря в конкретний момент, таким чином давши людству можливість визначати атм. тиск.