位於現今德國東南方的雷根斯堡(Regensburg)自1594年開始便成為神聖羅馬帝國召開帝國議會的地方。1654年5月8日這一天,王公貴族們聚集在議會廳前的廣場,等著看來自馬德堡(Magdeburg)的市長格里克(Otto von Guericke)弄了30匹馬來,這麼大陣仗是要變什麼把戲。
1602年出生的格里克是名門之後,父親與祖父也都曾擔任過馬德堡市長,他自己則是在24歲那年加入市議會,開始他的政治生涯。然而過沒幾年,馬德堡也捲入自1618年開始的「三十年戰爭」——這是源於天主教與新教的衝突,而導致神聖羅馬帝國內部各個王國之間的內戰。
1631年,天主教軍隊進攻到馬德堡,格里克幸運地在圍城之前逃了出去。馬德堡被攻破之後,進城的士兵大肆洗劫與屠殺,城內2萬5千居民僅剩5千人倖存,1,900棟建築有1,700棟被大火燒毀。
格里克回到近乎廢墟的馬德堡後,因為之前在荷蘭的萊頓大學(Leiden University)學過數理與工程學,而被任命主持重建工作。1646年,格里克成為馬德堡市長,任職超過30年,直到1678年才退休。
在他成為市長的三年之前,義大利物理學家托里切利(Evangelista Torricelli)於1643年在水銀柱上方製造出真空狀態,打破真空不可能存在的傳統認知,並證明了大氣壓力的存在。格里克得知此實驗後大受震撼,隨即也投入研究,最後從滅火用的打水幫浦獲得靈感,而於1650年發明了世界上第一個真空幫浦。
格里克用真空幫浦做了許多實驗,發現真空容器所能承受的力量遠遠超乎想像。皇帝斐迪南三世(Ferdinand III)聽聞後,遂邀請他來雷根斯堡在皇室與議會成員面前演示。格里克深知一般的實驗方式不足以撼動人心,因此精心設計了場面盛大的實驗。
只見格里克走到廣場中央,拿出兩個銅做的空心半球,球殼直徑約50公分。他將兩個半球合在一起,中間接合處放置一張浸了油的環形皮革以確保密合後,用真空幫浦抽光銅球內的空氣。接著他讓這合在一起的銅球的兩邊各由15匹馬拉住,一聲令下後,兩隊馬匹往相反方向拉,出乎所有人意料之外,銅球竟文風不動!就在群眾目瞪口呆,夾雜著竊竊私語之際,格里克上前取下銅球,打開上面的閥門,讓空氣跑進去後,用雙手便輕輕將銅球分成兩半。
就這樣,格里克不但讓人們見識了真空的威力,也展示了托里切利所說的「大氣之海」。格里克回到馬德堡後,又在鄉親面前做同樣的演示(不過馬匹減少為左右各8匹),隨後各地也紛紛仿效這個「馬德堡半球實驗」,三年後波以耳即因為受此實驗啟發,而找來虎克改良真空幫浦進行實驗,進而發現著名的「波以耳定律」。
除了對科學有重大影響,馬德堡半球實驗能以如此簡潔有力地方式,向一般大眾展示感官經驗之外的自然現象,堪稱史上第一個以直觀形式呈現科學真理的公開演示(伽利略的比薩斜塔自由落體實驗應該只是傳聞,並未實際發生),就科學普及教育的角度而言,更具有特別的意義。
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