Aristotele pronunciò la frase famosa, "La natura ha orrore del vuoto",
quando affermò che il vuoto, l'assenza di materia, non può esistere,
perché la materia che vi sta attorno lo riempirebbe immediatamente.
Fortunatamente, si scoprì che aveva torto.
Il vuoto è la componente fondamentale del barometro,
uno strumento per misurare la pressione atmosferica.
E siccome la pressione atmosferica è collegata alla temperatura,
e rapidi cambiamenti di pressione possono contribuire
alla formazione di uragani, tornado, o altri eventi atmosferici estremi,
un barometro è uno degli strumenti essenziali
per meteorologi e scienziati.
Come funziona un barometro, e come venne inventato?
Beh, ci volle un po' di tempo.
Siccome la teoria di Aristotele e di altri filosofi antichi
sull'impossibilità del vuoto sembrava valida,
per quasi 2000 anni pochi provarono seriamente a metterla in discussione
fino a quando la necessità non fece sollevare la questione.
Nei primi anni del XVII secolo, dei minatori italiani affrontarono un serio problema
quando scoprirono che le loro pompe non riuscivano a pompare acqua
a più di 10,3 metri di altezza.
Alcuni scienziati del tempo, come Galileo Galilei,
proposero di far uscire l'aria dai tubi, per poter far riempire il vuoto dall'acqua.
Ma una tale forza era limitata e riusciva a sollevare l'acqua solo fino a 10,3 metri.
Tuttavia, l'ipotesi dell'esistenza del vuoto
era ancora piuttosto controversa.
E l'interesse suscitato dalla teoria non ortodossa di Galileo,
spinse Gasparo Berti a condurre un esperimento semplice ma efficace
per dimostrare che era possibile.
Venne riempito un lungo tubo con dell'acqua,
e posizionato verticalmente in una bassa vasca, con le due estremità tappate.
L'estremità inferiore del tubo venne poi aperta,
e l'acqua cominciò a defluire nella vasca,
fino a quando il livello dell'acqua all'interno del tubo raggiunse i 10,3 metri.
Avendo ottenuto uno spazio nella parte superiore del tubo,
e non potendo l'aria entrare nel tubo,
Berti era riuscito a creare direttamente una vuoto stabile.
Sebbene fosse stata dimostrata
la possibilità di creare il vuoto,
nessuno appoggiava l'idea di Galieo
secondo cui quel vuoto esercitava una qualche forza misteriosa sull'acqua.
Evangelista Torricelli, il giovane allievo e amico di Galileo,
decise di affrontare il problema da un altro punto di vista.
Invece di concentrarsi sullo spazio vuoto all'interno del tubo,
si domandò cos'altro potesse influenzare l'acqua.
Siccome l'unica cosa a contatto con l'acqua era l'aria che circondava la vasca,
ritenne che la pressione dell'aria fosse la forza che impediva
al livello dell'acqua all'interno del tubo di scendere ulteriormente.
Capì che l'esperimento non serviva solo per creare il vuoto,
ma che agiva da bilancia
tra la pressione atmosferica esterna al tubo
e la pressione della colonna d'acqua all'interno del tubo.
Il livello dell'acqua nel tubo diminuisce
fino a quando le due pressioni si equivalgono,
cosa che accade quando l'acqua raggiunge i 10,3 metri di altezza.
Questa ipotesi non venne accettata facilmente,
dato che Galileo e altri avevano da sempre ritenuto
che l'aria atmosferica non avesse peso e che non esercitasse alcuna pressione.
Torricelli decise di ripetere l'esperimento di Berti
con il mercurio invece che con l'acqua.
Siccome il mercurio era più denso, scendeva di più rispetto all'acqua,
e la colonna di mercurio raggiungeva solo i 76 cm di altezza.
Questo non solo permise a Torricelli di realizzare uno strumento più compatto,
ma sosteneva anche l'idea che il peso era un fattore cruciale.
Una variante dell'esperimento utilizzava due tubi, uno con una larga bolla in cima.
Se l'interpretazione di Galileo era corretta, lo spazio maggiore nel secondo tubo
avrebbe dovuto esercitare una forza maggiore
e sollevare maggiormente il mercurio.
Ma il livello rimase identico in entrambi i tubi.
L'ultimo sostegno alla teoria di Torricelli giunse da Blaise Pascal,
il quale portò con sé su una montagna un tubo di mercurio,
e vide che il livello di mercurio si abbassava
a mano a mano che la pressione atmosferica diminuiva con l'altitudine.
I barometri al mercurio costruiti secondo il modello originale di Torricelli
rimasero uno dei metodi più comuni per misurare la pressione atmosferica fino al 2007,
quando le restrizioni sull'uso del mercurio dovute alla sua tossicità
ne fecero interrompere la produzione in Europa.
Comunque, l'invenzione di Torricelli,
nata dalla volontà di verificare certi dogmi da sempre accettati
sul vuoto e sul peso dell'aria, è un brillante esempio
di come pensare in maniera alternativa
possa avere importanti conseguenze.