你看得见「真空」吗

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1、你看得见「真空」吗？Postedin:FeaturedArticles精选文章,Science&Magic科学魔术「放空」似乎是现代人尝试脱离紧张生活时最希望做的事（也是打混、发呆、瞌睡、或恍神时最常用的借口），但此放空在心灵世界或许容易达成，我们似乎只需读懂并做到《般若波罗蜜多心经》中，观自在菩萨和舍利佛对话中的「空」，或就真的能放空了。听起来容易，那在物质世界呢？物质世界的「空」一向是自古以来人们尝试去了解、找寻、或反对的。十七世纪前，大多数会思考这个问题的人都不认为「真空」是可能的或存在的。若用「存在」的概念来去想，

2、他们并不认为上帝所创造的「空间」会有什么理由是「空」的，因此，在扣掉所有可经验可应证物质之后，最后不得已便发明了一个叫做「以太」（ether）的东西来填充，甚至支撑这个空间[1]。因此，就算什么都看不见，他们认为整个宇宙除了看得见摸得到的物质外[2]，都是由没有质量看不见得以太所填充，天上的星体都「浮」在以太上。毕竟，要人们想象天上的星体没有什么「东西」撑着而不掉下来是极为困难的事情。如果说十七世纪初意大利物理学家托里切利（EvangelistaTorricelli,1608~1647）的气压计所产生的神奇「真空」，在当时

3、造成了多大的争论，那1654年马德堡市长?OttovonGuericke用三十匹马拉动真空密合半球的实验，无疑是大型户外科学实验表演的最佳典范。为了证明大气压力有多大，当时用两队各十五匹马拉动两个因抽去空气而成「真空」密合的半球，总共三十匹马的力气却拉不开这个半球，这个表演一方面向世人展示大气压力是如此超乎想象的大，另一方面也证实了半球中的真空「是真的」！！如此的大型户外实验表演，科学家所阐述的科学论点，透过了公众的示范实验，妆以浓厚的表演性质，使整个科学实验充满了娱乐效果。这些表演不仅无损实验所欲揭橥的科学概念，更引发了

4、世人对过去一千多年来关于物质空间论的质疑。1654年马德堡市长OttovonGuericke所做的「马德堡半球」实验（Magdeburghemispheres），绘制者为十七世纪德国科学家GasparSchott（1608~1666）。（图片来源:http://en.wikipedia.org/wiki/File:Magdeburg.jpg）我们都从理化或物理课本上学过「波以耳定律」[3]，但恐怕学校老师并不会告诉你，原来当时波以耳（RobertBoyle,1627~1691）实验背后有多少的辛苦与尴尬（有可能老师自己都不

5、知道）。波以耳是苏格兰人，其父亲理查德．波以耳（RichardBoyle）是当时全英国最富有的贵族，其身后所留下来的大量财富和房地产，足以让其儿子在私人庄园中成立自己的大型科学实验室。1654年，二十七岁的波以耳前往位于牛津（Oxford）的祖传领地，他在那里聘请了一个穷困但有细心、耐心、以及实做精神的年轻人－虎克（RobertHooke）担任助手，开始投入空气帮浦（airpump）的研究。波以耳和虎克大大改良了前人所制造的空气帮浦，他们所制造的帮浦，不仅不需大量的水来制造压力，也不像之前的帮浦那样难以安装与操作（Shap

6、in,S.&Schaffer,S.,1985,p.26）。新的帮浦让两位罗伯特非常容易进行科学实验。根据文献记载，他们利用这个帮浦总共进行了四十三次所谓的「物理机械新实验」（NewExperimentsPhysico-Mechanical）。波以耳尝试用帮浦将空气「尽可能」地抽空之后，利用一种他称为diachylon的特殊水泥接合剂来将容器上方出口密封，波以耳便以此「什么都没有」的容器来证明其对「真空」的理论。波以耳的第一个空气帮浦，由其助手RobertHooke所制作（图片来源：Shapin,S.&Schaffer,S.

7、,1985,p.27）有趣的是，究竟要怎么用这样「什么都没有」的容器来证明「真空」的存在呢？在当时，普遍大家都认为空气是生物生存的必要条件，因此，若能证明在波以耳的神秘容器中，生物无法呼吸而死亡的话，那大概是最具震撼性的实验了。十八世纪中叶英国画家约瑟夫．莱特（JosephWright,1734~1791），便透过巴洛克绘画最具光影效果的内光画法，戏剧性地描述了这样的一个实验表演。《一只鸟的空气帮浦实验》（AnExperimentonaBirdintheAirPump），由十八世纪中叶英国画家约瑟夫．莱特（JosephWr

8、ight,1734~1791）所绘。此画作目前收藏并展示于英国伦敦的国家艺廊（TheNationalGallery）。在这幅画中，真空帮浦上方玻璃容器中的鸟因为空气被抽空而濒临死亡边缘，下面少女不敢目视的神情说明了一切。四周参与的王公贵族们带着惊讶中看好戏的神情，议论纷纷在紧张的氛围中交错。画面中的科学