2023年5月的一天,在一个摆满实验器材的房间里,一个团队准备把大气压的原理展现给观众。他们要用到的工具很简单:一只底部事先钻了孔的塑料杯、一个水桶、一张塑料片、一根橡皮圈、一个挂钩和一个橡皮塞,总共才1个。这是一个名为马德堡半球实验的现代版升级版。该实验的创始人是德国人奥托·冯·居里克。1654年的某天,这位德国马德堡市的市长在当地用了一对密封的铜半球,抽空空气后用16匹马反向拉动,都没能分开它们,从而证明了大气压的强大。如今,那对最初的半球就陈列在慕尼黑德意志博物馆里。 这次实验的步骤十分直接。先把塑料杯装满水,把橡皮圈紧紧绑在杯口边缘以密封。接着用橡皮塞堵住杯底的小孔。当一切准备就绪后,把一张塑料片平整地盖在杯口上方。然后把整个杯子倒过来转个方向。神奇的事情发生了:水面保持平稳,没有一滴水流出来。这个时候可以给塑料片中间的挂钩挂上一个装满水的桶子。桶的重量会让塑料片微微弯曲变形,但它依然稳稳地托住了水。 最后把橡皮塞拔掉。空气立刻冲进杯子内部平衡了内外压强,这时候水才“哗”地一声全都流光了。其实塑料片并没有被粘住而是被大气给托住的。当杯子密封好后,里面的空气被水挤走了。塑料片的下表面受到大气压强向上顶,而上表面因为有水柱向下压产生压强这两者互相抵消后,就把塑料片死死压住了。只要一打开通道让空气进来破坏平衡状态,水就会被推出来。 这个实验非常直观地证明了大气压的存在并且力量巨大。为了确保成功操作要注意几个细节:杯里必须接近真空状态要确保没有残留气泡;塑料片最好选光滑且较薄的材质大概5毫米左右厚度在中间粘挂钩时用少量胶水固定即可;往杯底小孔边缘涂抹一点食用油方便塞子塞入同时也能提升密封性。 这个演示活动不仅勾起了人们对过去那个伟大科学验证时刻的回忆——当年奥托·冯·居里克在德国马德堡市所做的半球实验——也让更多人理解了自然界中那些看不见的力量是如何改变世界的。现在慕尼黑德意志博物馆里还收藏着那对用来做实验的半球它们向每一代学生传递着相同的信息:无形的压力同样具有强大的影响力。