馬德堡半球實驗

馬德堡半球（德語：Magdeburger Halbkugeln，英語：Magdeburg hemispheres），亦作馬格德堡半球，是1654年時，當時的馬德堡市長奧托·馮·格里克於神聖羅馬帝國的雷根斯堡（今德國雷根斯堡）進行的一項科學實驗，目的是證明大氣壓的存在。而此實驗也因格里克的職銜而被稱為“馬德堡半球”實驗。當年的進行實驗的兩個半球仍保存在慕尼黑的德意志博物館中。現實也有供教學用途的仿製品，用作示範氣壓的原理，它們的體積也比當年的半球小很多。若把半球的空間抽成真空，就需再用十六匹馬才能拉開。

基本介紹

• 中文名：馬德堡半球實驗
• 外文名：Magdeburger Halbkugeln（德）/Magdeburg hemispheres（英）
• 實驗時間：1654.5.8
• 實驗者：奧托·馮·格里克
• 實驗目的：證明大氣壓強存在並且很大
• 實驗地點：雷根斯堡

事件

原由

1654年，馬德堡市長奧托·馮·格里克聽到托里拆利的事，又聽說還有許多人不相信大氣壓強；還聽到有少數人在嘲笑托里拆利。因此，雖然遠離義大利的格里克在德國，但他很為托里拆利抱不平。

他匆匆忙忙找來玻璃管子和水銀，重新做托里拆利這個實驗，斷定這個實驗是準確無誤的；再將一個密封完好的木桶中的空氣抽走，木桶就“砰！”的一聲被大氣“壓”碎了！

有一天，他和助手做成兩個半球，直徑14英寸，約37厘米，並請來一大隊人馬，在市郊做起“大型實驗”．

這年5月8日，馬德堡市風和日麗，一大批人圍在實驗場上，熙熙攘攘十分熱鬧．有的支持格里克，希望實驗成功；有的斷言實驗會失敗；人們在議論著、在爭論著、在預言著；還有的人一邊在大街小巷裡往實驗場跑，一邊高聲大叫：“市長演馬戲了！市長演馬戲了———”

格里克和助手當眾把這個黃銅的半球殼中間墊上橡皮圈；再把兩個半球殼灌滿水後合在一起；然後把水全部抽出，使球內形成真空；最後，把氣嘴上的龍頭擰緊封閉．這時，周圍的大氣把兩個半球緊緊地壓在一起．

格里克一揮手，四個馬夫牽來八匹高頭大馬，在球的兩邊各拴四匹．格里克一聲令下，四個馬夫揚鞭催馬、背道而拉！好像在“拔河”似的．

“加油！加油！”實驗場上黑壓壓的人群一邊整齊地喊著，一邊打著拍子．

馬德堡半球實驗紀念郵票

4個馬夫，8匹大馬，都搞得渾身是汗．但是，銅球仍是原封不動．格里克只好搖搖手暫停一下．然後，左右兩隊，人馬倍增．馬夫們喝了些水，擦擦頭額上的汗水，又在準備著第二次實驗．

格里克再一揮手，實驗場上更是熱鬧非常．16匹大馬，使勁拉，八個馬夫在大聲吆喊，揮鞭催馬……

實驗場上的人群，更是伸長脖子，一個勁兒地看著，不時地發出“嘩！嘩！”的響聲．

突然，“啪！”的一聲巨響，銅球分開成原來的兩半，格里克舉起這兩個重重的半球自豪地向大家高聲宣告：

“先生們！女士們！市民們！你們該相信了吧！大氣壓是有的，大氣壓強是大得這樣厲害！這么驚人！……”

原理

實驗結束後，仍有些人不理解這兩個半球為什麼拉不開，七嘴八舌地問他，他又耐心地作著詳盡的解釋：“平時，我們將兩個半球緊密合攏，無須用力，就會分開．這是因為球內球外都有大氣壓力的作用；相互抵消平衡了．好像沒有大氣作用似的．今天，我把它抽成真空後，球內沒有向外的大氣壓力了，只有球外大氣緊緊地壓住這兩個半球……”．

即抽氣前，半球的外部壓力等於其內部壓力等於大氣壓。但抽氣後，半球外部壓力大於其內部壓力，並且半球內部為真空。就好像大氣壓“壓”住了兩個半球。所以這兩個半球必須用較大的力才能拉開。

通過這次“大型實驗”，人們都終於相信有真空；有大氣；大氣有壓力並且很驚人，但是，為了這次實驗，格里克市長竟花費了4千英鎊。

社會評價

今天，人們可以在慕尼黑的德意志博物館看到這個實驗的原始“設備”，也就是那兩個半球。世紀之交時，馬德堡市在當時的德國園林博覽會場地內建起了一座“千年塔”，裡面也放了兩個半球，以紀念格里克，不過，這兩個半球是複製品。

為了紀念這位市長，馬德堡市民在老市政廳旁的小廣場上豎起了他的雕像，還用他的名字來為年輕的馬德堡大學命名。

實驗者

奧托·馮·格里克（德語：Otto von Guericke，1602年11月20日～1686年5月11日）．德國物理學家、政治家，出生在馬德堡貴族家庭，就讀於萊布尼茲和萊頓大學。他曾在軍隊中以工程師身份服役，曾於1646年～1676年間任馬德堡市市長。這時他一方面從政，一方面從事自然科學的研究。他於1650年發明了活塞式真空泵，並利用這一發明於1654年設計並進行了著名的馬德堡半球實驗。

結論

馬德堡半球實驗證明：大氣壓強是存在的，並且十分強大。實驗中，將兩個半球內的空氣抽掉，使球內的空氣粒子的數量減少、下降。球外的大氣便把兩個半球緊壓在一起，因此就不容易分開了。抽掉的空氣越多，半球所受大氣壓力越大，兩個半球越不容易分開。