奥托·冯·格里克

更新时间:2024-02-24 14:07

奥托·冯·格里克(德语:Otto von Guericke,1602年11月20日~1686年5月11日)德国物理学家、官员。

人物生平

1602年,奥托·冯·格里克,生于德国马德堡,家庭颇富裕。15岁时进莱尼兹大学学习法律,20岁毕业,他于研究法律之余,对于实验及数学等,也有浓厚的兴趣。格里克大学毕业后,曾先后赴英、法两国留学,23岁时才回到故乡。当时的欧洲正卷入战争的漩涡之中,马德堡被攻占后,全市烧毁一空,格里克被敌人所捕,经瑞典朋友的资助,始得赎身出狱。后来,在瑞典国王的帮助下,收复了马德堡市。

1646年,格里克被选为该市市长。格里克就任之后,兢兢业业地工作,不遗余力地架建桥梁,建造要塞。此外,他亲自动手种田,以生产当时奇缺的粮食。

1660年,德国物理学家奥托·冯·格里克发明了第一台摩擦起电机。后来牛顿建议把他使用的硫磺球改成玻璃球。这台机器在其后一百多年的静电实验研究中起过重要作用。

1686年,格里克在汉堡逝世,享年八十四岁。

主要成就

自然科学

格里克仍不忘研究自然科学,在真空的研究中取了可喜的成就。当时的科学界,创造真空是一个重要课题,格里克根据吸取式抽水机的原理,经过精心设计和试验,终于制造了活塞式抽气机。1663年,格里完成了《论真空》著作手稿,该书在1672年出版。格里克最初在装葡萄酒的木桶里装满了水,用黄铜泵把水抽到另一个桶里,被抽水的木桶是密封的,只有一个抽水管口,三个强壮的助手用力拉动活塞,慢慢地把桶内取的水抽出。随着水被抽出就可以听到一些声音,桶内剩下的水似乎在剧烈地沸腾。由于木桶漏气,随着空气进入木桶,这种声音逐渐地停止了。后来用铜制的球形容器代替木桶,再进行上述实验。开始时,活塞很容易拉动,后来,随着容器里的水越来越少,就越来越难拉动活塞了。当抽成真空后,打开活塞时,空气迅猛地挤进球内,其激烈的程度几乎可以把靠近的一个人拉进铜球里。

实验探索

发明抽气机

格里克经历了一系列的实验探索,终于发明了抽气机。有了抽气机,他又做了许多关于真空和大气压强的实验。他发现,真空里的火焰会熄灭;鸟在真空里,难过地张开大嘴,拼命吸气,一会儿便死去;鱼也会在真空中死去;葡萄在真空中能保持六个月不变质等等。格里克曾将含有空气的猪膀胱,放入抽气机的钟罩里去,然后将钟罩中的空气抽去,便见到膀胱逐渐膨胀以至破裂。他又在玻璃容器中装入一只正在发出声音的钟,当将容器里的空气抽出后,就听不到声音了。由此证实,声音不能在真空里传播。格里克还曾在一根十米多长的管子上接一段玻璃管,玻璃管里注入水,然后顶端封闭,把它做成水式气压计,即以水柱代替托里拆利管中的水银柱,他观察到,在天气变化时,会发生水柱的高度变化,从而利用这个仪器作天气预报,他制作了一个小木人浮在这个仪器的水面,小木人的手指指出了各个位置上的空气压强。

马德堡半球实验

1654年5月8日,当时的马德堡市长奥托·冯·格里克为了证明大气压强存在,在德国雷根斯堡市郊进行了一项科学实验,目的是为了证明真空的存在。格里克制造了两个直径约50厘米(20英寸)的铜质空心半球用于实验,半球中间有一层浸满了油的皮革,用以让两个半球能完全密合。其中一个半球上带有连接管,用以连接真空泵,有阀门可将其关闭。当两个半球间的空气被抽出后,两个半球便会受周围的大气挤压而紧合在一起。

然后,格里克将16匹马分为两组,向相反的方向拉两个半球。这16匹马拼尽全力把两个半球最后拉开的时候,发出了很大的响声,像放炮一样。当时围观的市民非常吃惊,而格里克则利用这一机会,告诉市民这是“空气的力量”。如果把铜半球上的阀门拧开,空气经阀门流进球里,用手一拉球就开了。

其实,根据理论计算,使得两个半球结合的力的大小可以由半球的直径、半球内外的压强差计算得到。在格里克的实验中,由于无法得知其使用的真空泵效果如何,因此无法准确计算使得两个半球分开所需的力的大小。假设其真空泵能够抽出所有的空气,分开两个半球则需要20千牛顿的力,相当于举起一头幼年非洲象所需的力的大小。而在马德堡半球实验中,为了将球体内部抽成真空,格里克设计发明了世界上第一个真空泵。

之后格里克多次在各地重现此实验以飨广大好奇的观众。1656年,他在他任职市长的马德堡用两队各8匹马重复了这一实验,得到了相同的结果。他还尝试将两个半球组成的球体抽出空气后悬挂重物,两个半球也没有分离。1663年,他在柏林用两队各12匹马为勃兰登堡选帝侯腓特烈·威廉重复了这一实验。

在此以后,马德堡半球实验逐渐成为广为人知的示范大气压力原理的实验方法。波士顿等多地曾独立重复过马德堡半球实验。也有供教学用途的马德堡半球的仿制品,它们的体积也比当年的半球小得多,把半球的空间抽真空后,不再需要用马力便可拉开。德国邮政还发行过纪念这一实验的邮票。

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