托里拆利1608.10.15~1647.10.25TuolichailiEvangelista Torricelli
意大利物理学家和数学家。生于华耶查城,幼年时代就成了孤儿,由叔叔抚养长大。20岁到罗马学习,受教于伽利略的朋友、著名数学家、水利学家卡斯德利。托里拆利研究数学和力学,磨制望远镜的透镜.证明如何用小玻璃球来提高放大倍数。这些放大效果显著的放大镜,在经历了100年之后,仍然受到科学家的赞扬。并在微生物界促成许多重要的发现。托里拆利对伽利略的《两种新科学的对话》进行了深刻的研究,从中获得了许多关于力学原理的重要启发。
托里拆利对力学发展所做的最重要的贡献是创立了著名的液体从容器细孔流出的理论。这本来是他的老师卡斯德利所研究的问题,但是卡斯德利却得出了一个错误的结论,即液体从容器细孔内流出的速度与细孔上面的液面高度成正比。卡斯德利是当时的水力学权威,又得到伽利略的赞同,但托里拆利还是认真地做了实验,进行了仔细的测量。他发现在相等的时间间隔内,流出的水量彼此之间成奇数级数的关系。由此得出水从容器细孔流出的速度与液面高度的平方根成正比,从而纠正了卡斯德利著作中的一个严重的错误。他证明了从细孔向上喷射的水流应升高到细孔上液面的高度,从侧壁细孔喷出来的水流的轨迹呈抛物线形状。这些发现为后来流体力学的发展奠定了基础。
在卡斯德利的帮助下,托里拆利和正在被监禁的伽利略会了面,并在伽利略生命最后的3个月里,担任了伽利略的口述笔记工作,成了伽利略的最后学生。伽利略去世后,他得到多斯加尼的君主托斯康斯基大公的器重,被委任为宫庭数学家。
托里拆利对大气压力的发现以及气压计的发明,使他更加著名于世。在以前,伽利略就已经注意到抽水机不能把水压到10米以上的高度,但他没有解释清楚这个原因。托里拆利经过长时间的考虑后,决定用水银代替水柱,并观察水银平面停止的高度。他制作了一端封闭的一米长的玻璃管,用水银代替水,用手堵住装满水银的玻璃管口,使玻璃管倒立在水银槽内,则原来达到顶端的水银下降到离水银槽面76厘米高度的位置上停住。试管中水银位置上面所形成的真空空间后来被称为托里拆利真空。为了弄清水银柱上面确是真空,托里拆利又进一步改进了这个实验,就是在倒放水银柱的玻璃槽里,再加注一些水,然后把玻璃管缓缓向上提起,当玻璃管口提高到水银和水的界面以上时,管内的水银立即全部流出来,同时水趁势进入管中,并充满全管。(因为原先进行水银柱实验的玻璃管不超过一米,所以水能充满全管)。托里拆利正确地解释了这种现象:“我们周围的空气压迫着水银的表面,其力量使水银柱停留在76厘米高度上,如果用其他液体,则液体柱高度随着液体本身的密度而变化。”这实际上发现了大气压力的存在。试验时,他发现水银柱的高度在改变,但却总是和大气压力成正比,这样实际上他发明了测量大气压力的仪器。1644年6月11日他宣布发明了气压计。
托里拆利在数学方面也做出了不少贡献,他曾测定过抛物线弓形内的面积、抛物面内的体积以及解决了其他十分复杂的几何难题。这些问题一般来讲只能用牛顿建立的微积分才能解决,但托里拆利只用伽利略引入的连续变化的概念来解决。他成功地结合力学问题来研究几何学。例如,他研究了在水平面内以一定速度抛出物体所描绘的抛物线上作切线的问题,还研究了抛物体所描绘的抛物线的包络线。
托里拆利仅39岁就与世长辞,可他短短的一生却在多方面获得杰出的成就,赢得了极大的声誉。