人類對大氣壓的認識和研究，經(jīng)歷了漫長的探索過程，直到托里拆利實驗和馬德堡半球?qū)嶒?，人類才真正揭開大氣壓的神秘面紗。

自然厭惡真空

在亞里士多德時代及其以后相當長一個時期，對于今天看來與大氣壓有關(guān)的現(xiàn)象，當時人們的解釋就是亞里士多德的觀點──“自然厭惡真空”。按照這一觀點，當某自然界的某處出現(xiàn)真空時，由于自然厭惡真空，不允許真空出現(xiàn)，就會及時用物質(zhì)將出現(xiàn)的真空填滿。

在亞里士多德的自然哲學(xué)中，真空，即沒有任何物質(zhì)的空間是不可思議的，在亞里士多德的《物理學(xué)》中，亞里士多德對虛空的不存在作過系統(tǒng)的論證。因此，沿襲了亞里士多德這一觀點的中世紀后期學(xué)術(shù)界，一直流傳著“自然界厭惡真空”的說法，直到伽利略時代。

伽利略的研究與托里拆利實驗

意大利物理學(xué)家托里拆利是伽利略的學(xué)生和助手，是他首次用實驗測出了大氣壓的數(shù)值。

托里拆利1608年生于意大利的一個貴族家庭，青年時代深受伽利略的影響，傾心于科學(xué)研究。伽利略在軟禁時期讀了托里拆利寫的一本關(guān)于力學(xué)的書，對他十分欣賞，邀請他到佛羅倫薩來。托里拆利愉快接受了伽利略的邀請，來到伽利略的身邊，參與伽利略的科學(xué)研究，陪伴著貧病交加的伽利略，知道伽利略去世，托里拆利一直待在老師的身邊。伽利略去世后，托里拆利接替了老師的宮廷數(shù)學(xué)家職位。

在伽利略時代，由于生產(chǎn)的發(fā)展，水泵的使用已很普遍，但人們發(fā)現(xiàn)水泵的抽水高度卻有限。按照亞里士多德派的觀點，水之所以能往上抽是因為自然界不允許真空出現(xiàn)，活塞向上抽動所留下的空隙必須馬上被水所充滿。這種解釋看起來還說得通，但深究起來就有這樣的問題：是否可以將水無限提升？事實上，當時人們已經(jīng)知道，水只能被抽升到約33約10m高。伽利略聽到這個消息之后十分驚訝，據(jù)此他猜想對自然對真空的“排斥力”并不是無限的而是有限的，并且應(yīng)該可以測量出來。當時，伽利略本人已經(jīng)通過實驗知道空氣有重量，而且他也提出過可以由水柱的高度來標度對真空的“排斥力”，但他沒有認識到這兩者之間的關(guān)系，他把這個課題留給了他的學(xué)生托里拆利。

伽利略去世后一年后的1643年，托里拆利與伽利略的另一個更年輕的學(xué)生維維安尼一起在佛羅倫薩做了著名的“托里拆利實驗”，終于完成了老師的課題。托里拆利在一根約1.2m長、一端封閉的玻璃管內(nèi)注滿水銀，用手堵住開口的一端將管子倒立著放入水銀盤中，松開手水銀果然向下流，但是當流到水銀柱高約30英寸（760毫米）時，水銀不再下流了。托里拆利意識到，所謂“排斥”真空的力不是別的，正是空氣的重量，由于空氣的重量是有限的，所以能支撐的水銀柱高也是有限的，而倒立著的管子里被水銀空出來的那一段就是真空。托里拆利還注意到水銀柱高每天略有變化，他正確地解釋說，那是因為每日空氣重量略有變化。這實際上使這根水銀柱成了第一個氣壓計。

馬德堡半球?qū)嶒?/span>

托里拆利實驗，證實了大氣壓的存在，并測出了大氣壓的數(shù)值，但向公眾宣傳普及大氣壓知識的卻是德國的一位學(xué)者──奧托·格里克。他在擔(dān)任德國馬德堡市市長期間，曾主持了一場旨在證實大氣壓存在的科普公益活動，這一活動被后世稱為“馬德堡半球?qū)嶒灐薄?/span>

奧托·格里克是個博學(xué)多才的軍人，從小就喜歡聽聽伽利略的故事。他愛好讀書，愛好科學(xué)，畢業(yè)于萊比錫大學(xué)，1621年又到耶拿大學(xué)攻讀法律。1623年，再到萊頓大學(xué)鉆研數(shù)學(xué)和力學(xué)。他讀了三所大學(xué)，知識面很廣，上知天文，下識地理，對數(shù)理、法律、哲學(xué)工程等，都有很高的造詣。1631年入伍，在軍隊中擔(dān)任軍械工程師，工作很出色。后來，投身政界，1646年當選為馬德堡市市長。無論在軍旅中，還是在市府內(nèi)，他都沒停止科學(xué)探索。

托里拆利實驗11年后的1654年，奧托·格里克在德國馬德堡市作了著名的馬德堡半球?qū)嶒?，這讓人們對大氣壓有了深刻的認識，但大氣壓到底有多大人們還沒有具體的印象。奧托·格里克，把兩個直徑30多厘米的空心銅半球緊貼在一起，用抽氣機抽出球內(nèi)的空氣，然后用兩隊馬向相反的方向拉兩個半球。“連16匹馬（拼命掙扎著）都不能把它們拉開，或者只有費了很大的勁才能拉開它們，當馬用盡了全力把兩個半球最后拉開的時候，還發(fā)出了很大的響聲，像放炮一樣，”市民們驚奇地問：“是什么力量把它們壓合得這么緊呢？”“沒有什么，是空氣。”市長這樣回答。而如果把銅半球上的閥門擰開，空氣經(jīng)閥門流進球里，用手一拉球就開了。這就是著名的馬德堡半球?qū)嶒灐?/span>

奧托·格里克在科學(xué)上的貢獻，除馬德堡半球?qū)嶒炌?，還發(fā)明了抽氣機，發(fā)現(xiàn)了液體的沸點與壓強的關(guān)系，推測并發(fā)現(xiàn)了大氣壓的數(shù)值與海拔高度及天氣變化的關(guān)系，據(jù)說他曾經(jīng)依據(jù)大氣壓的變化成功的預(yù)報過天氣的變化。