鲜有耳闻的科学家:意大利埃万杰利斯塔·托里拆利的气压研究

埃万杰利斯塔·托里拆利(Evangelista Torricelli,1608年10月15日-1647年10月25日)是意大利的一位杰出物理学家和数学家,以其对气压的开创性研究而闻名。

家庭与早年生平

托里拆利出生于意大利的法恩扎,出身于一个富裕的贵族家庭。自幼他便展现出卓越的数学才能,这种才能在他十七八岁时已经初露锋芒。二十岁时,他前往罗马,在伽利略的学生卡斯德利的指导下学习数学,毕业后成为卡斯德利的私人秘书。

人生履历与主要事件

1641年,托里拆利发表了他的第一篇论文《论自由坠落物体的运动》,发展了伽利略关于运动的想法。同年,他经卡斯德利推荐,成为伽利略的助手。在伽利略生命的最后三个月里,托里拆利和他的学生维维安尼负责记录伽利略的口述,成为伽利略的最后的学生。

伽利略去世后,托里拆利接替伽利略,成为佛罗伦萨科学院的物理学和数学教授,并被任命为宫廷首席数学家。在佛罗伦萨生活的五年里,他进行了大量的科学研究,结识了许多知名学者,并在秕糠学会作了多次学术演讲。

托里拆利最著名的成就是发明了托里拆利管,这是一种用于测量气压的仪器。当时,学术界对空气是否有重量和真空是否存在的问题还存在争议。伽利略虽然证明过空气有重量,但仍认为可能有一种“真空阻力”。托里拆利通过实验,用汞代替水,发现玻璃管内的水银高度变化能反映周围气压的变化,从而发明了托里拆利管,这一发明为气压测量奠定了基础。

除了气压研究,托里拆利还在流体力学和静力学方面做出了重要贡献。他提出了液体在重力作用下的压力分布原理,即托里拆利定律,描述了静止液体中压力随着深度的增加而增加的现象。此外,他还提出了关于液体从小孔射流的定理,即托里拆利定理。

数学贡献

在数学方面,托里拆利也取得了显著的成就。他进一步发展了卡瓦列里的“不可分原理”,为后来牛顿和莱布尼兹所创立的微积分学奠定了基础。他在《几何学文集》中提出了许多新定理,如由直角坐标转换为圆柱坐标的方法,计算有规则几何图形板状物体重心的定理等。

托里拆利的一生虽然短暂,但他却取得了多方面的杰出成就,赢得了很高的声誉。他的发明和理论不仅推动了物理学和数学的发展,也为后来的科学研究提供了重要的工具和方法。