Arystoteles powiedział: "Natura nie znosi pustki",
ponieważ twierdził, że idealna próżnia, czyli pusta przestrzeń, nie może istnieć,
jako, że otaczająca ją materia natychmiast by ją wypełniła.
Nie miał on racji.
Próżnia jest nieodłączną częścią barometru,
czyli urządzenia mierzącego ciśnienie atmosferyczne.
Ciśnienie atmosferyczne jest związane z temperaturą,
a nagłe zmiany ciśnienia mogą wpłynąć
na powstawanie huraganów, tornad i innych anomalii pogodowych.
Barometr jest ważnym narzędziem
dla meteorologów oraz naukowców.
Jak działają barometry i kiedy zostały wynalezione?
Trochę to potrwało.
Jako, że teoria Arystotelesa i innych starożytnych filozofów
mówiąca o nieistnieniu próżni wydawała się prawdziwa,
mała kto ją kwestionował przez prawie 2000 lat,
jednak praktyka ją podważyła.
Na początku XVII wieku włoscy górnicy natknęli się na problem,
gdy okazało się, że ich pompy nie potrafiły pompować wody
na wyżej niż 10,3 metra.
Niektórzy naukowcy, wśród nich Galileusz,
twierdzili, że wysysanie powietrza z rury powoduje ruch wody w powstałą próżnię.
Ale siła próżni była ograniczona i mogła podnieść wodę tylko na 10,3 metra.
Istnienie próżni było ciągle uważane
za kontrowersyjny pomysł.
Wrzawa spowodowana niekonwencjonalną teorią Galileusza
zainspirowała Gaspara Bertiego do wykonania eksperymentu
potwierdzającego istnienie próżni.
Wypełnił on rurę wodą,
zatkał ją z obydwu stron i postawił w płytkim stawie.
Otworzył dolną część rury
i woda zaczęła lać się do stawu,
aż wysokość słupa wody w rurze osiągnęła 10,3 metra.
Powietrze nie dostało się do rury, a w rurze zostało puste miejsce.
Tak Bertiemu udało się wytworzenie próżni.
Mimo tego, że istnienie próżni zostało wykazane,
nie wszyscy zgadzali się z teorią Galileusza,
że pusta przestrzeń wywiera tajemniczą,
ale skończoną siłę na wodę.
Młody uczeń i przyjaciel Galileusza, Evangelista Torricelli,
postanowił zaatakować tę zagadkę z innej strony.
Zamiast zastanawiać się nad pustką nad kolumną wody w rurze,
zadał on pytanie: "Co może wpływać na wysokość wody?"
Ponieważ w kontakcie z wodą w stawie było jedynie powietrze,
uważał, że ciśnienie wywierane przez powietrze
uniemożliwia słupowi wody opadnięcie na niższą wysokość.
Sądził, że eksperyment nie tylko tworzył próżnię,
ale także pokazywał równowagę
pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym działającym na wodę z zewnątrz
oraz ciśnieniem hydrostatycznym kolumny wody wewnątrz rury.
Wysokość słupa wody obniżała się,
aż do osiągnięcia równowagi ciśnień, czyli aż do wysokości 10,3 metra.
Teoria Torricelliego nie została łatwo przyjęta,
ponieważ naukowcy sądzili,
że powietrze nic nie waży i nie wywiera ciśnienia.
Torricelli powtórzył eksperyment Bertiego,
używając rtęci zamiast wody.
Rtęć jest gęstsza od wody, więc słup rtęci
osiągnął wysokość około 76 centymetrów.
Torricelli zbudował dużo mniejszy przyrząd,
ale także wykazał, że ciężar ma duże znaczenie.
Modyfikacją tego eksperymentu było użycie dwóch rurek, w tym jednej z bańką.
Jeśli Galileusz miał rację, to większa próżnia w rurce z bańką
powinna wyssać kolumnę rtęci na większą wysokość.
Jednak wysokość słupów rtęci była taka sama.
Teorię Torricelliego ostatecznie udowodnił Blaise Pascal,
wnosząc barometr na górę i pokazując, że wysokość słupa rtęci
jest mniejsza niż u podnóża, bo ciśnienie atmosferyczne
maleje przy wzroście wysokości nad poziomem morza.
Barometry rtęciowe oparte na oryginalnym modelu Torricelliego
były używane do pomiaru ciśnienia atmosferycznego aż do 2007 roku,
gdy ograniczenia w stosowaniu rtęci z powodu jej toksyczności
spowodowały zaprzestanie ich produkcji w Europie.
Mimo tego, wynalazek Torricelliego,
który narodził się z kwestionowania teorii
dotyczących próżni i ciężaru powietrza jest świetnym przykładem,
jak twórcze myślenie może mieć ogromne konsekwencje.