馬德堡半球

  • Physics Today
  • 撰文者:林祉均
  • 發文日期:2023-08-18
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馬德堡半球是一對空心的半球殼,傳統上由銅或黃銅製成,半球的邊緣有密封設計,使得兩個半球殼組合時球殼內的空氣可以抽掉。抽氣後,球內的壓力小於外界來自四面八方的大氣壓力,所以兩個半球緊緊挨著。這個裝置的設計者奧托 · 馮 · 格里克(Ottovon Guericke)用它進行了一場誇張的演示實驗,以展示大氣壓力確實存在。實驗過程中,球內空氣抽出後,兩個半球分別接上成群的馬匹,當馬群向兩側用力拉扯,卻無法將半球分開,直到球內重新放注入空氣才成功。

此實驗不只是一個科學的壯舉,同時也是一場政治行動。馮 · 格里克當時擔任市長,治理著位於現今德國境內的馬德堡市。在先前三十年戰爭中的西元 1631 年,約有兩萬名馬德堡居民在史稱的馬德堡戰役中遭到帝國軍隊屠殺。1654 年,馮 · 格里克趁神聖羅馬帝國於雷根斯堡召開帝國議會的同時進行了這場表演性的實驗,以展示他轄下城市的活力與復甦。馮 · 格里克的表演吸引到皇帝斐迪南三世的注意,他命令符茲堡的一位數學老師,蓋斯帕 · 肖特(Gaspar Schott),
用馮 · 格里克的器材進行更多類似的實驗。肖特後來出版了第一本關於真空科學的著作,《液壓與氣動力學(Mechanicahydraulico - pneumatica,1657)》。 書 中, 他 大 力 推 廣 馮 ·格里克的研究與實驗儀器。這張插圖便是肖特繪製在書中的大摺頁圖,題為「奧托 · 馮 · 格里克的(所謂)馬德堡實驗」(Experimenta nova(ut vocantur)Magdeburgica de vacuo
spatio,1672)。在尼爾 · 波耳圖書暨檔案館中可以看到此圖的影本。

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本文感謝 Physics Today(American Institute of Physics)同意物理雙月刊進行中文翻譯並授權刊登。原文刊登並收錄於 Physics Today, Dec. 2021 雜誌內(Physics Today 74, 12, 68(2021);https://doi.org/10.1063/PT.3.4909)。原文作者:Corinne Mona。中文編譯:林祉均,國立清華大學物理所研究生。
Physics Bimonthly(The Physics Society of Taiwan)appreciates Physics Today(American Institute of Physics)authorizing Physics Bimonthly to translate and reprint in Mandarin. The article is contributed by Corinne Mona and was published in(Physics Today 74, 12, 68(2021); https://doi.org/10.1063/PT.3.4909). The article in Mandarin is translated and edited by J.R Lin(National Tsing Hua University).