托裏拆利(EvangelistaTorricelli,1608~1647)在物理學中的主要貢獻是設計了有名的托裏拆利實驗,證明了真空的存在,發現了大氣壓力。他是意大利物理學家、數學家,1608年10月15日誕生於意大利的法恩紮的貴族家庭。
托裏拆利的父親是一位紡織業主,由於經營情況不佳,日益衰落。父親為了擺脫困境,被迫把托裏拆利送給伯父雅可布撫養。托裏拆利小時候酷愛學習,表現出很出色的才能,尤其在法恩紮耶穌教會學校學習數學和哲學課程的時候,成績特別出眾。1627年,伯父在朋友們的勸說下,把托裏拆利送到羅馬,拜伽利略的得意門生、數學家和水力學工程師卡斯特裏為師,繼續深造。從1630~1641年,托裏拆利在伽利略的朋友夏波利手下工作,主要從事力學研究,寫了一批論文。
為了向卡斯特裏等有名的學者請教,托裏拆利於1641年再度來到羅馬。在卡斯特裏的推薦下,托裏拆利於1641年10月10日來到伽利略身邊工作,並和伽利略的學生維維安尼結成了很好的朋友。伽利略去世後,他的保護人托斯吉姆大公爵讓托裏拆利以學院數學教授的名義作為伽利略的繼承人。
卡斯特裏非常賞識托裏拆利的才華。1628年,卡斯特裏出版了一本有關流體力學的著作。托裏拆利仔細研讀了導師的名著,還做了一係列實驗,逐個驗證書中的重要結論。他發現,書中關於液體從容器底部小孔流出的速度和小孔離液麵高度成正比的結論,和實驗不符。經過反複測量和計算,他總結出水從容器底部小孔流出的速度和水從小孔上方的水麵高度自由下落到小孔時候的速度相等,進一步得到了這個速度和小孔上方水麵高度的平方根成正比的正確結論。
托裏拆利熱愛和尊敬自己的導師,但是他並不盲從。他決定把自己的發現整理成文,公開發表,來糾正導師的這個學術錯誤。胸懷寬廣的卡斯特裏看到這篇文章以後,十分高興,認定托裏拆利大有培養和發展前途,立即決定讓他當自己的秘書。
早有古希臘時代,大學問家亞裏士多德認為“自然界厭惡真空”,他特別用飛矢作例子來說明,認為飛矢的箭頭把空氣向兩邊分開,當箭尾向前去的時候,空氣不斷補充,不存在真空。後來,人們在抽水的時候發現,吸氣桶式抽水機無論如何也無法把水抽到10米高,真空不存在的觀念發生了動搖。伽利略研究了這一現象以後認為,空氣是有重量的,空氣密度是水的1/400;別的液體抽吸所能送到的高度也有一個限度,這個限度由這種液體的密度大小來確定。不過,他沒有做實驗來驗證自己的看法。
1643年,托裏拆利用實驗進行了仔細的研究。他設計了一個用水銀柱測真空阻力的方案,預言水銀柱的高度大約是水柱高度的1/14。接著,他和維維安尼一起在佛羅倫薩作了這個著名的實驗。他們在一支一端開口的玻璃管裏灌滿水銀,然後把開口的一端倒插入水銀槽中。
他們發現,水銀柱立即下降,直到比槽中水銀麵高出76厘米為止,而且不論玻璃管斜放還是豎放,水銀柱的垂直高度都不變。
托裏拆利認為,水銀柱的垂直高度是由大氣對槽中水銀麵的壓力引起的。當時由於托裏拆利忙於擺線的研究,所以沒有公開發表這個著名實驗。他僅於1644年在給羅馬的朋友裏奇的兩封信裏描述了這個實驗,還說他實驗的目的“不是單純地產生真空,而是要製造一種儀器,用它來證明空氣的變異,時而較重而稠密,時而較輕而稀薄”。
同年,裏奇在給巴黎學者默森(1588~1648)的信中介紹了托裏拆利的實驗,在法國科學界廣為傳播,引起很大的轟動。1646年夏天皮爾?珀蒂在魯昂重複了這個實驗。1648年帕斯卡也先後在巴黎教堂的尖頂上和法國南部的多姆山重做了這個實驗,成功地證實了托裏拆利的重大發現。這樣,古代權威亞裏士多德的“自然界厭惡真空”的謬說被徹底推翻了。
除此之外,托裏拆利曾磨製成直徑80毫米的望遠鏡透鏡,還用小玻璃球作透鏡製成簡易顯微鏡。他還寫了不少有價值的數學論文,對擺線、圓錐曲線、對數曲線等進行了深入的研究。