人在真空里就無法生存，但人類生活又需要真空，沒有真空，電燈泡就無法照明，沒有真空，電視機(jī)就不能進(jìn)入千家萬戶，人類不但不能享受現(xiàn)代物質(zhì)文明的成果，也會感到極大不便。例如，在法國舉行的世界杯足球賽，正是有了電視轉(zhuǎn)播，才使得十幾億甚至幾十億人觀看它的盛況。就說最簡單的的熱水瓶，也是靠了真空才達(dá)到保溫的效果的。如果沒有真空，人的遺體便不能保存，億萬民眾便痛感遺憾于不能瞻養(yǎng)偉大領(lǐng)袖遺容。

那么是誰第一個(gè)發(fā)現(xiàn)真空并制造真空的呢？這個(gè)人就是17世紀(jì)意大利科學(xué)家托里拆利（Evangelista Torricelli，1608～1647，意大利物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家）。托里拆利于1608年10月15日出生在意大利的法恩茨，幼年時(shí)期就成了孤兒。他的叔父是個(gè)學(xué)識豐富的修道土，在他的教育和影響下，托里拆利逐漸對科學(xué)產(chǎn)生了興趣，對科學(xué)實(shí)驗(yàn)充滿了熱情。托里拆利在求學(xué)時(shí)已顯露才華，為學(xué)校主管人、著名數(shù)學(xué)家、學(xué)者穆尼迪托·卡斯泰里（伽利略早年的學(xué)生、老友）所賞識。年輕的托里拆利愛好極為廣泛。他研究數(shù)學(xué)和力學(xué)，磨制透鏡，制作望遠(yuǎn)鏡，證明如何用小玻璃球來提高放大倍數(shù)。這些放大鏡，在100年以后仍然深受科學(xué)家的贊揚(yáng)，并在微生物界促成許多重要的發(fā)現(xiàn)。

1627年，托里拆利18歲時(shí)畢業(yè)，被卡斯泰里任用為私人秘書。

1638年，托里拆利閱讀了伽利略的著作，受到很大啟發(fā)，于是自己動手撰寫有關(guān)機(jī)械學(xué)的文章。1641年他發(fā)表了論文《重體運(yùn)動論》，3年后又出版了第一部專著《幾何學(xué)論》。在這部著作中，托里拆利運(yùn)用伽利略自由落體定律解釋了液體從薄容器的孔眼中流出的現(xiàn)象。他證明了液體從孔中流出的速度與容器中液體水平面處于同一高度的自由落體的速度相等，后來，這一關(guān)系式發(fā)展成著名的托里拆利公式。此外，他還發(fā)現(xiàn)從容器側(cè)壁里流出的液體具有拋物線的形式。這些發(fā)現(xiàn)奠定了水動力學(xué)的基礎(chǔ)。

1641年卡斯泰里將他正式介紹給伽利略，托里拆利便與V.維維亞尼一同給伽利略作伴。三人相處極其友善，經(jīng)常討論學(xué)術(shù)問題，直到伽利略去世。同時(shí)托斯卡納公國大公聘托里拆利為宮廷數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家，接替前任伽利略的職務(wù)，薪俸優(yōu)厚。從此他便在佛羅倫薩愉快地度過一生，作了大量科學(xué)工作，在學(xué)術(shù)界贏得盛譽(yù)。1647年10月25日逝世。遺留的講稿編成學(xué)術(shù)演講集于1715年出版。

十六、十七世紀(jì)歐洲，人們普遍采用抽水機(jī)抽取煤礦井下的積水。那時(shí)的抽水機(jī)很原始，用一根又粗又長的管子，里面安上一個(gè)和管子內(nèi)壁配合緊密的活塞，把活塞推到管子的最下端，然后插到積水里。向上提起活塞，水就被抽上來了。為什么能把水抽上來呢？現(xiàn)在的人們都知道，這是大氣壓力的作用。可是在幾百年前，人們卻不懂得這個(gè)道理。他們還是沿用古希臘著名學(xué)者亞里士多德的解釋：活塞上升以后，如果水也隨著上升，在水面和活塞之間，就出現(xiàn)了真空。由于自然界是厭惡真空的，不希望真空存在，所以水也就隨著活塞上升了。他把這稱為真空恐怖。

可是，有一年在意大利的一座很深的礦井里，出現(xiàn)了“例外”。當(dāng)工人使用抽水機(jī)抽水的時(shí)候，那水就像中了魔法似的，上升到10米以后，就再也不肯上升了，水管在跨越了比較高的山坡后也不能工作了。亞里士多德的這條“真理”失靈了。

技師們絞盡腦汁，對抽水機(jī)做了各種改進(jìn)，仍然沒有效果。人們帶著這些問題前去請教著名的物理學(xué)家伽利略。遺憾的是，伽利略這時(shí)已年邁多病，雙目失明，且受到教會的迫害。伽利略僅指出：“水不可能升到比20個(gè)下臂（下臂為半米）更高的高度來，甚至連20個(gè)也不能。‘真空恐怖’有自己的界限……”

“你們應(yīng)當(dāng)而且是務(wù)必要把這個(gè)問題弄清楚。”1642年，伽利略在臨終前寄希望于他的學(xué)生們：“管子里的水只能提高到大約18個(gè)下臂長的高度，為什么就不能再高了呢？”伽利略請自己的學(xué)生托里拆利幫助解決這個(gè)問題。

當(dāng)時(shí)有一個(gè)學(xué)者G.B.巴里安尼認(rèn)為空氣有重量，因而產(chǎn)生壓力，從外面托起水柱。這問題引起羅馬和佛羅倫薩各學(xué)派的爭論。

托里拆利仔細(xì)地分析后，對亞里土多德的理論產(chǎn)生了懷疑。如果真是“自然厭惡真空”，為什么抽水機(jī)不能把超過10米深的礦坑中的水抽上來？空氣是否有重量？真空是否存在？可是，從前的書本上早就講過，自然界不能容忍真空，自然界盡力去占領(lǐng)所有能夠出現(xiàn)沒有空氣的空間，這是造成“真空恐怖”的實(shí)在原因。抽水機(jī)能從井的深處把水抽出來，就是用這個(gè)道理解釋的。當(dāng)抽水機(jī)的活塞上升時(shí)，它就應(yīng)把水帶來的，以使它的下面不致出現(xiàn)沒有空氣的空間——真空。可是，為什么水只能上升到10米范圍內(nèi)呢？“一定有其他原因，”托里拆利想。

當(dāng)時(shí)人們已經(jīng)知道，空氣是有重量的。不論是任何物體，有重量就會有壓力。那么，水面的上升會不會是由空氣的壓力造成的呢？

維維亞尼說出了自己的想法，“為什么就不能再高了呢？如果是‘真空恐怖’造成的話，那么為什么只是在這個(gè)范圍里起作用呢？”

“開始時(shí)，先要準(zhǔn)確地定出由于活塞運(yùn)動流入管子里的水柱的高度。”托里拆利接著說，“這需要有透明的管子，最好是玻璃制作的。”

“這可太復(fù)雜了，要制造出那么長而且又一樣粗細(xì)的管子，讓活塞能在里面移動，這可是太難辦到了。”

“不，不，這是多余的。”托里拆利突然轉(zhuǎn)向?qū)S維亞尼說道，“這個(gè)辦法靠不住。如果水進(jìn)入管子靠的是‘真空恐怖’，那么，只要將管子的一端封住，為了不形成沒有空氣的空間，水就不會從管子里流出來。比如，用一個(gè)裝滿了水的鍋，將它底朝地翻過來，而敞開的一面始終放在水下，那么，鍋里面的水就不會流出來。”

維維亞尼點(diǎn)了點(diǎn)頭說道——

“懂了！您想使一端被封閉的管子里盛滿水，然后再像鍋一樣地翻過來，是嗎？”

“對！自然界如果不能容忍真空，那么，所有的水就應(yīng)該肯定都留在管子里。如果水位下降……”

“您認(rèn)為它會下降嗎？”

“伽利略大師說，水只能升到18個(gè)下臂長的高度，這話你聽說過嗎？要是水下降到這個(gè)高度停止，那么這就是個(gè)明顯的標(biāo)志，說明‘真空恐怖’作為規(guī)律，只能達(dá)能這個(gè)界限，或者是……”

“或者是什么？”

“或者并不是‘真空恐怖’，而是別的東西把水趕到了管子里。”

維維亞尼拍了一下自己的額頭。

“需要把管子翻過來！但是，這您怎么能做到呢？要知道管子的長度至少需要20個(gè)下臂長呀！您得爬到教堂的樓上去。”

“那又怎么樣？我們的導(dǎo)師伽利略能在比薩塔上丟下鐵球，我們怎么不可以爬到某個(gè)塔上去進(jìn)行水管的實(shí)驗(yàn)?zāi)兀　?

話雖如此，可真要這樣去做，卻十分困難，實(shí)驗(yàn)也不容易操作和檢驗(yàn)，托里拆利凝神考慮了很久，終于有了辦法。

托里拆利說：“空管子里的水在18個(gè)下臂的高度上停下來。可是，如果是用較重的水呢？……”

“較重的水？”維維亞尼問道。

“是的，像水銀，它要比水重13倍。因此，它的柱高可能比水柱低13倍。在這種情況下，有不到兩個(gè)下臂長的管子我們就夠用了。”

“可是，你為什么認(rèn)為水銀進(jìn)入管子會比水低得多呢？”

“我是這樣設(shè)想的，”托里拆利回答說：“我們應(yīng)該先確定怎樣使水銀升高。然后我再給你解釋我的想法。讓我們來看一看，‘真空恐怖’是不是不容置辯的規(guī)律？”

幾天后，維維亞尼開始做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。他小心翼翼地拿起一個(gè)玻璃管，將水銀一滴一滴地充滿了管子。然后，他把管子底朝上翻過來，固定在盛有水銀的小盆里。接著他又換了大小不同的管子做了起來……

“托里拆利，您的推測被證實(shí)了。我照您所說的，拿一根有兩個(gè)下臂長的玻璃管，盛滿了水銀，將它倒過來，使開口端低于盆中水銀的表面，管子里的水銀柱下降了，一直保持在同一高度上，是28英寸（71.11厘米）。后來，我又用水銀灌滿別的管子——大的、小的、粗的、細(xì)的，在短的管子里，它差不多并不向外溢，在長管子里，正如我剛才講過的那樣，它保持在同一個(gè)高度上。”

他指了指標(biāo)在管子上的同一高度線。托里拆利捋著胡須，仔細(xì)察看著這一切。

“那么，液柱的高和它們的高度成反比，水是處在18個(gè)下管長的地方，而水銀則在28英寸上，在液柱的上方，也許真空確實(shí)存在。”

“而‘真空恐怖’……”維維亞尼開始似乎有點(diǎn)猶豫，但在托里拆利的目光鼓舞下，終于說了下去：“‘真空恐怖’并不存在！大自然不懼怕真空！然而……”他停頓了一下，“然而，那樣一來，是什么東西把水趕到管子里的呢？”

“空氣。”托里拆利平緩但又非常肯定地說：“在我們周圍的空氣壓迫著水的表面，其力量使水柱停在18個(gè)下臂長時(shí)高度上，如果用其他液體，則液柱高度會隨著液體本身的密度而變化。”

“空氣！”維維亞尼叫了起來：“不是‘真空恐怖’驅(qū)使液體進(jìn)入管里，而是空氣壓迫在它的表面上。”

不久，托里拆利又設(shè)想出一個(gè)新的具有決定意義的實(shí)驗(yàn)：在長為1米，一端封閉的玻璃管內(nèi)裝滿水銀，用手指封住管口將玻璃管倒立于水銀槽內(nèi)，然后放開手指，則原來達(dá)到管頂?shù)乃y將下降到高于槽中水銀面的某一高度，即為76厘米。76厘米的13.6倍正是10米左右。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和自己的預(yù)想完全相符！玻璃管中水銀柱上面的24厘米的小空間即可視為真空。這是人類首次有意識地造成真空狀態(tài)。從而證明了空氣確有重量，真空確實(shí)存在。這就是最早的水銀大氣壓力計(jì)，這一真空被稱為托里拆利真空，托里拆利被譽(yù)為“真空的鼻祖”。

托里拆利的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表以后，遭到一些保守思想嚴(yán)重的人的堅(jiān)決反對。他們說，水銀柱上面不是真空，而是充滿了眼睛看不見的氣體，是這些氣體的壓力使水銀柱的高度保持在76厘米的。

面對保守勢力的圍攻，托里拆利決定用實(shí)驗(yàn)證明水銀柱的上面的確是真空。經(jīng)過細(xì)心思索，他終于設(shè)計(jì)出了一個(gè)更加巧妙的實(shí)驗(yàn)。這一次，他準(zhǔn)備了一個(gè)大一點(diǎn)的槽子，底下是水銀，上面是水。接著，他重復(fù)了前邊實(shí)驗(yàn)過程。當(dāng)管里的水銀柱保持在76厘米的時(shí)候，他把玻璃管慢慢向上提，管口被提到水槽里水銀和水的交界面以上時(shí)，由于管里的水銀很重，一下子都流了出來，同時(shí)由于大氣壓力的作用，水在一瞬間充滿了全管。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)有力地證明，在托里拆利進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，管里水銀柱的上方確實(shí)是真空的。如果水銀柱的上方有氣體，那么當(dāng)水流進(jìn)去的時(shí)候，也應(yīng)該只上升到76厘米的高度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果恰好相反，在鐵的事實(shí)面前，保守勢力啞口無言了。

以前，人們相信“真空恐怖”的說法。什么叫“真空恐怖”呢？這個(gè)理論認(rèn)為，自然界不能容忍真空。如果有可能出現(xiàn)沒有空氣的真空，自然物就會拼命去占領(lǐng)，由此得出結(jié)論說，自然界害怕真空，因此被稱為“真空恐怖”。從前就是用這個(gè)錯(cuò)誤理論來解釋虹吸管，水隨著抽水機(jī)活塞上升等現(xiàn)象的。似乎水因?yàn)榭謶终婵眨烹S著抽水機(jī)上升，沿著虹吸管爬坡時(shí)“真空恐怖”的謬論對人的禁錮太厲害了，甚至伽利略這樣天才的科學(xué)家都相信。

托里拆利經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，第一次正確地解釋了這些現(xiàn)象的原因最大氣壓力，空氣有重量，其壓力壓迫液面，托著玻璃管中的水或水銀保持一定的高度。加大空氣的壓力，高度必然上升。根本沒有什么“真空恐怖”！

托里拆利對大氣壓力的研究工作和所發(fā)明的水銀柱式大氣壓力計(jì)不僅在意大利，而且傳到法國后，也都掀起有關(guān)實(shí)驗(yàn)和理論工作的熱潮，使得西歐物理學(xué)界的研究活動為之一新。