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真空的历史和“对空白空间的恐惧”

没有什么比虚无更难以想象的了。 哪怕古希腊哲学家也会让他们的思想游离在物质之间的空间。 Leucippus和他的学生Democritus(都生活在公元前5世纪到公元前4世纪间)相信世界是由空间中移动的原子组成。 他们无法证明自己的理论,在不到100年后,让亚里斯多德驳回了他们这一理论。 亚里士多德坚信大自然会憎恶绝对的空虚,而宇宙充满了一种称为以太的永恒物质。,他的假设在后来被拉丁文称为“恐怖的真空”(恐惧留白)而所熟知,并且一直流行到17世纪。 在中世纪和文艺复兴时期,亚里斯多德被视为神圣不可侵犯的权威。

只有在明显证据下 这种“恐怖真空”才被驳斥。 在1643年,Galileo Galilei的学生Evangelista Torricelli制造了第一个人工真空载体,他将其用于发明的水银气压计。他把水银填充的玻璃管(一端密封)浸入一个装有液态金属盆中。管的上端形成了一个空间,因其大小取决于气压变化而改变,这导致Torricelli认为它是一个空洞。Blaise Pascal尝试通过他的“空白的空间”实验来证明这一假设,他在山顶、山谷底和大教堂上放置了气压计。但最壮观的真空实验是由气泵的发明者Otto von Guericke进行的。 在1654年,他从一对连接在一起的金属半球中抽出空气,并在每一端连接一组马。作用于这对半球上的外部气压是如此之强大的,以至于即使是30只动物也无法将它们拉开。

一幅1672年的铜版画描绘了在空心铜球中创建真空的尝试。  图片来源: akg-images
一幅1672年的铜版画描绘了在空心铜球中创建真空的尝试。 图片来源: akg-images

在哲学上和物理上,关于什么构成“虚无”的难题,至今仍未得到解答。 甚至外太空也不是空的,实际上充满了稀薄的氢气。 对寻找绝对虚无的探索仍在继续当中。 自20世纪初以来,真空就一直用于技术应用中。 根据定义,当容器内里面的压力低于外围压力,或小于300 mbar(地球表面上的最低气压)时,容器就会产生真空状态。 真空在科学技术上的使用为灯泡等发明铺平了道路。

产生真空的一种方法是使用压缩泵从容器中抽走分子,从而降低容器内的压力。不久之后,化工、医疗技术、制药和食品工业开始更多地使用真空技术。每当泵必须与敏感样品或腐蚀性气体接触时,对技术提出了更加严格的要求。20世纪60年代初期,弗莱堡的一位工程师提出了使用完全不渗透且无油的隔膜泵的想法。但那是另一个故事...

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