אמירה מפורסמת של אריסטו היא, "הטבע מפחד מחלל ריק"
כשהוא טען שואקום אמיתי, חלל נטול חומר, לא יכול להתקיים
מפני שהחומר הסובב ימלא אותו מייד.
למזלנו, מסתבר שזו טעות.
ואקום הוא חלק חשוב בברומטר,
מכשיר למדידת לחץ אויר.
ובגלל שלחץ אויר מתאים לטמפרטורה
ושינויים מהירים בו יכולים לתרום
להוריקנים, טורנדו וסוגים אחרים של מזג אויר קיצוני,
ברומטר הוא אחד הכלים הכי חיוניים
לחזאים ומדענים.
איך ברומטר עובד, ואיך הוא הומצא?
ובכן, זה לקח קצת זמן.
בגלל שהתאוריה של אריסטו ופילוסופים עתיקים אחרים
בנוגע לאי האפשרות של וואקום נראתה כאילו היא מחזיקה בחיים היום יומיים,
מעטים חשבו ברצינות לאתגר אותה במשך כמעט 2,000 שנה --
עד שהצורך העלה את הנושא.
בתחילת המאה ה 17, כורים איטלקיים עמדו בפני בעיה חמורה
כשהם מצאו שהמשאבות שלהם לא יכולות להרים מים
לגובה של יותר מ 10.3 מטר.
כמה מדענים באותו זמן, כולל גלילאו גליליי,
הציעו שלשאוב אויר מהצינור זה מה שגרם למים לעלות כדי להחליף את הריק.
אבל שהכוח שלו היה מוגבל ולא יכל להרים יותר מ 10.3 מטר של מים.
עם זאת, הרעיון שוואקום בכלל קיים
עדיין היה שנוי במחלוקת.
וההתרגשות בנוגע לתאוריה הלא מסורתית של גלילאו,
הובילה את גספארדו ברטי לערוך ניסוי פשוט אבל גאוני
כדי להדגים שזה אפשרי.
צינור ארוך מולא מים
והונח עומד בבריכה רדודה כששני קצוותיו פקוקים.
החלק התחתון של הצינור נפתח אז
והמים נשפכו לתוך הבריכה
עד שגובה המים שנותר בצינור היה 10.3 מטר.
עם פער שנשאר מעל, כששום אויר לא נכנס לצינור,
ברטי הצליח ליצור ואקום יציב.
אבל אפילו שהאפשרות של ואקום הוצגה,
לא כולם היום מרוצים מהרעיון של גלילאו
שהחלל הריק הזה הפעיל כוח מסתורי
ועדיין סופי על המים.
אוונג'ליסטה טוריצ'לי, התלמיד הצעיר והחבר של גלילאו,
החליט לבחון את הבעיה מנקודת ראות אחרת.
במקום להתמקד בחלל הריק בתוך הצינור,
הוא שאל את עצמו, "מה עוד יכול להשפיע על המים?"
מפני שהדבר היחידי במגע עם המים היה האויר שהקיף את הבריכה,
הוא האמין שהלחץ מהאוויר הזה היה יכול להיות הדבר היחיד שמנע
מרמת המים בצינור לרדת עוד.
הוא הבין שהניסוי לא היה רק כלי ליצור וואקום,
אלא פעל כאיזון
בין הלחץ האטמוספרי על המים מחוץ לצינור
והלחץ מעמוד המים בתוך הצינור.
גובה המים בתוך הצינור ירד עד ששני הלחצים השתוו,
שבמקרה היה כשהמים היו ב 10.3 מטר.
הרעיון לא התקבל בקלות,
מאחר וגלילאו ואחרים חשבו באופן מסורתי
שלאויר האטמוספרי אין משקל ולא מפעיל לחץ.
טוריצ'לי החליט לחזור על הניסוי של ברטי
עם כספית במקום מים.
בגלל שכספית דחוסה יותר, היא נפלה יותר ממים
ועמוד הכספית עמד בגובה 76 סנטימטר בלבד.
לא רק שזה אפשר לטורצ'לי ליצור מכשיר הרבה יותר קטן,
הוא תמך ברעיון שהמשקל היה הגורם המכריע.
וריאציה של הניסוי השתמשה בשני צינורות כשבאחד בועה גדולה בחלק העליון.
אם הפרוש של גלילאו היה נכון, הואקום הגדול יותר בצינור השני
היה צריך להפעיל יותר כוח יניקה ולהרים את הכספית גבוה יותר.
אבל הרמה בשני הצינורות היתה זהה.
התמיכה האולטימטיבית לתאוריה של טורצ'לי באה מבלייז פאסקל
שלקח כזה צינור כספית במעלה הר
והראה שרמת הכספית ירדה
כשהלחץ האטמוספרי ירד עם הגובה.
ברומטרים עם כספית בהתבסס על המודל המקורי של טורצ'לי
נשארו אחת הדרכים הכי נפוצות למדוד לחץ אטמוספרי עד 2007
כשהמגבלות על השימוש בכספית בשל הרעילות שלה
הובילו לכך שהם לא יוצרו יותר באירופה.
עם זאת, ההמצאה של טורצ'לי,
שנולדה מהנכונות לאתגר דוגמות מקובלות שנים רבות
על וואקום והמשקל של האוויר, הם דוגמה יוצאת דופן
לאיך חשיבה מחוץ לקופסה -- או הצינור --
יכולים להשפיע מאוד.