【關於科學的100個故事】

【關於科學的100個故事】

作者:霍致平, 出版社:宇河文化出版有限公司, 出版日期:2008-03-01

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商品條碼:9789576596599, ISBN:9576596599
分類標籤:中文書 » 總論 » 生活 » 自然科學 » 應用科學

 

內容簡介

【關於科學的100個故事】
100個故事,帶您進入科學的大廳,用智慧尋找未知的答案!

  愛因斯坦曾說過一句蘊含深意的話:「宇宙中最不可理解的是宇宙是可以被理解的。」科學所帶給人的最大意義,就是它能夠合理的解釋這個世界。

  科學一詞來自拉丁文的Scire(to know,去認識),認識的結果叫做知識科學(scientia)。但此知識並非一般的知識,而是一種獨特的知識──認知實然的知識,也就是知道認識對象之所以如此的知識。

  天為什麼是藍的?葉為什麼是綠的?空氣有重量嗎?光是什麼顏色?我們都一一獲得了答案。但是,認識的越多,我們就越發現,我們知道的其實太少太少。人類太渺小,世界卻是無垠的;認識的越多,我們就越發現,這個世界的偉大與神秘,確實值得我們跪下來,深深的吻它的腳趾。

小故事:空氣有重量嗎?

地球的周圍被厚厚的空氣包圍著,這些空氣被稱為大氣層。空氣可以像水那樣自由的流動,同時它也受重力作用。因此空氣的內部向各個方向都有壓強,這個壓強被稱為大氣壓。

  托里拆利是17世紀一位頗負盛名的科學家。他在正當39歲生日之際,突然病倒,與世長辭。可短短的一生中,他取得了多方面傑出的成就,贏得了很高的聲譽。

  在托里拆利的時代,關於空氣是否有重量和真空是否存在,爭議很大。一些深受亞里斯多德影響的人認為,「世間萬物之中除了火和空氣以外均有各自的重量。」他們堅持自然界「害怕真空」的說法。而另一些人則以伽利略為代表,他們認為物體有自己的重量,各有重量大小不同和質地疏密之分。

  托里拆利是伽利略的支持者,他進行了大量試驗,不但實現了真空,驗證了空氣有重量,還獲得了新的發現。

  1641年,托里拆利受到一位科學家進行的真空試驗啟發,採用密度較大的水銀進行試驗。在這個試驗中,他將一根長度為1公尺的玻璃管灌滿水銀,然後用手指頂住管口,將其倒插進裝有水銀的水銀槽裡,放開手指後,可見管內部頂上的水銀已下落,留出空間來了,而下面的部分則仍充滿水銀。為了進一步證明管中水銀面上部確實是真空,托里拆利又改進了實驗。他在水銀槽中將其水銀面以上直到缸口注滿清水,然後把玻璃管緩緩地向上提起,當玻璃管管口提高到水銀和水的介面以上時,管中的水銀便很快地瀉出來了,同時水猛然向上竄至管中,直至管頂。由此可見,原先管內水銀柱以上部分確實是空無所有的空間。原先的水銀柱和現在的水柱都不是被什麼真空力所吸引住的,而是被管外水銀面上的空氣重量所產生的壓力托住的。

  這個實驗充分證明了真空的存在,以及空氣有重量的看法。可是在當時,這一發現遭到了很多迷信亞里斯多德的科學家的反對,他們提出玻璃管上端內充有「純淨的空氣」,並非真空。於是,一場激烈的爭論展開了,大家各抒已見,眾說紛紜,持續了很久。直到後來,帕斯卡的實驗成功,證實托里拆利的理論後,關於空氣有沒有重量以及真空問題才逐漸得以統一。

  但在當時,不管爭議如何,托里拆利堅信自己的試驗成果,並且在不斷的實驗中還發現了一個新問題:不管玻璃管長度如何,也不管玻璃管傾斜程度如何,管內水銀柱的垂直高度總是76公分。於是,他提出了可以利用水銀柱高度來測量大氣壓的理論,並與衛維恩尼合作,在1644年製成了世界上第一具水銀氣壓計。

  人類離不開空氣,但是對於空氣的瞭解卻不多。在地球周圍,包圍著一層厚厚的空氣,這就是大氣層。空氣就像水一樣,可以自由地流動,這是空氣分子的運動。空氣分子運動與地球重力場兩者之間,互相作用影響產生壓強,叫做大氣壓。空氣分子密度越大,氣壓也越大。反之,氣壓越低。

  在實際科研和生活中,單位面積上承受大氣壓的重量,常用毫巴或水銀柱高度的毫米數表示。一個標準大氣壓力是1013.2毫巴,相當於760毫米高的水銀柱。因離地愈高,氣壓愈低,故可根據氣壓在垂直方向上的變化測算高度。
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