1654年托裏拆利馬德堡半球實驗引出真空的概念
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真空是物理學裏面的一個概念,最開始反映的是空無一物的狀態,類似於“無”。20世紀P.A.M.狄拉克提出了所謂量子真空的概念,即真空並不是空無一物而是時刻有虛粒子與實物粒子轉化的,但整體是對外不顯物理屬性的宏觀總體。真空是能量海,是一個不斷振盪的充滿着巨大能量的客觀存在;而空間只是數學上的一個概念,是反映的是運動的屬性和幾何大小的概念。
也就是說,空間和真空一個是數學概念一個是物理概念,二者沒有絲毫的包含關係。真空的屬性的確需要使用空間來描述,但那只是種數學表示,是爲了方便研究才引入的參量,並不是說真空的性質取決於空間。
事實上,在真空技術裏,真空系針對大氣而言,一特定空間內部之部份物質被排出,使其壓力小於一個標準大氣壓,則我們通稱此空間爲真空或真空狀態。真空常用帕斯卡(Pascal)或托爾(Torr)做爲壓力的單位。在自然環境裏,只有外太空堪稱最接近真空的空間。
愛因斯坦在用場論觀點研究引力現象時,已經認識到空無一物的真空觀念是有問題的,他曾提出真空是引力場的某種特殊狀態的想法。首先給予真空嶄新物理內容的是P.A.M.狄拉克。狄拉克於1930年爲了擺脫狄拉克方程負能解的困境,提出真空是充滿了負能態的電子海。
遠在1643年,意大利物理學家托裏拆利發現,真空和自然空間有大氣和大氣壓力存在。他將一根一端封閉的長玻璃管灌滿汞,並倒立於汞槽中時,發現管中汞面下降,直至與管外的汞面相差76釐米時爲止。托裏拆利認爲,玻璃管汞面上的空間是真空,76釐米高的汞柱是因爲存在大氣壓力的緣故。
1650年,德國的蓋利剋制成活塞真空泵。
1654年,他在馬德堡進行了著名的馬德堡半球試驗:用真空泵將兩個合在一起的、直徑爲14英寸(35.5釐米)的銅半球抽成真空,然後用兩組各八匹馬以相反方向拉拽銅球,始終未能將兩半球分開。這個著名的試驗又一次證明,空間有大氣存在,且大氣有巨大的壓力。爲了紀念托裏拆利在科學上的重大發現和貢獻,以往習用的真空壓力單位就是用他的名字命名的。
19世紀中後期,英國工業革命的成功,促進了生產力和科學實驗發展,同時也推動了真空技術的發展。
1850年和1865年,先後發明了汞柱真空泵和汞滴真空泵,從而研製成了白熾燈泡(1879)、陰極射線管(1879)、杜瓦瓶(1893)和壓縮式真空計(1874)。壓縮式真空計的應用首次使低壓力的測量成爲可能。
20世紀初,真空電子管出現,促使真空技術向高真空發展。
1935~1937年發明了氣鎮真空泵、油擴散泵和冷陰極電離計。這些成果和1906年製成的皮拉尼真空計至今仍爲大多數真空系統所常用。
1940年以後,真空應用擴大到核研究(迴旋加速器和同位素分離等)、真空冶金、真空鍍膜和冷凍乾燥等方面,真空技術開始成爲一個獨立的學科。第二次世界大戰期間,原子物理試驗的需要和通信對高質量電真空器件的需要,又進一步促進了真空技術的發展。
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