马德保半球实验里的空气在当时怎么抽出来的？
要讲清楚马德堡半球实验里当时是怎么把空气抽出来的，得先知道那时候人们对空气是什么、能不能被抽走这件事的认知是什么样的。
在奥托·冯·格里克（Otto von Guericke）搞这个著名的半球实验（1654年）之前，人们普遍相信的是亚里士多德的观点：自然界“厌恶真空”（Horror Vacui）。也就是说，你不可能在任何地方制造出一个绝对没有物质的空间，因为“空”这种状态本身就是不存在的，总会有什么东西填补进来。所以，大家都觉得你想把一个密闭的容器里的空气全弄出来，是件不可能的事，因为总会有空气渗进去或者“填补”那个空间。
在这种思维定势下，格里克做的这个实验，其核心的挑战就在于如何突破“自然厌空”的观念，并且找到一种切实可行的方法来移除容器内的空气。
那么，他们当时具体是怎么操作的呢？核心的工具叫做“真空泵”（vacuum pump）。这个真空泵的设计和使用，在那个年代来说，是非常了不起的工程和科学创造了。
格里克的真空泵，它的基本原理是这样的：
1. 一个气缸和活塞：就像一个大号的注射器。气缸是圆柱形的，里面有一个可以上下移动的活塞。活塞的周边会做得很严密，通常会用皮革或者其他密封材料，确保气缸内部不漏气。
2. 进气阀和排气阀：这是关键。气缸的底部连接着一个阀门（进气阀），这个阀门设计得非常巧妙，只能允许空气从气缸外进入，而不能从气缸内往外排出。气缸顶部也可能有一个阀门或者直接开口，但更关键的是，它需要能连接到那个要抽气的容器（马德堡半球）。
3. 连接马德堡半球：实验的精髓在于那个著名的“马德堡半球”。这两个半球做得非常精密，边缘非常光滑，两半合拢后形成一个完全封闭的空腔。它们通常是用黄铜或类似金属制造的，坚固且可以做到严密的结合。合拢之后，这个半球的内部空间就与真空泵的顶端连接起来。
抽气过程详解：
整个抽气过程是靠反复操作活塞来实现的。我们可以一步步来看：
第一步：活塞上行，制造低压
当活塞从气缸底部向上推时（假设我们说的是最原始的单作用泵），活塞下方的空间体积增大。由于进气阀是单向的，它会阻止外部空气进入这个增大的空间。然而，如果气缸顶部是密封且连接着一个密封的容器（比如那个半球），那么活塞上行实际上是在试图把这个连接空间里的空气往上方推。如果连接到半球，活塞上移就会压缩半球内的空气，并将一部分空气通过顶部的阀门排出去（早期设计里可能有从顶部排气的，但更普遍的理解是活塞上移时，阀门会开启，让气缸内的空气被推出去）。
更精确一点说，根据格里克的真空泵设计，它有一个从底部进气的阀门。当活塞向上移动时，它在气缸上方创造了一个容积增大的区域。由于底部阀门是单向的，它会阻止空气从外面进来。如果顶部已经通过管道连接到半球，那么活塞上移时，它实际上是在试图把这个上半部分（连接半球）的空间里的空气向上推。然而，关键的设计在于活塞本身的密封性，以及气缸底部的那个阀门。
更经典和易于理解的设计是这样的：
想象一个带有活塞和底部阀门的 cilindro。
1. 活塞上行：活塞向上移动时，它在气缸的下方创造了一个真空（或者说低压）区域。因为底部的阀门是单向的向内开（只能进，不能出）。所以，外部的空气被阀门挡住了，无法进入这个正在增大的下部空间。那么，这个低压区域里的空气从哪里来呢？它需要从与气缸顶部连接的那个要抽气的腔体（马德堡半球）里来。也就是说，当活塞上移时，它制造了一个“吸力”，将半球内的空气“吸”进气缸的下部。这个吸进来的空气随后会被活塞推到气缸的上方，然后通过一个通常位于气缸顶部的、可以控制开关的阀门排出到大气中。
2. 活塞下行：当活塞从气缸顶部向下移动时，它压缩了气缸下部的空气。由于底部的阀门是单向的，它阻止了这部分被压缩的空气流回外部。而气缸顶部的那个排气阀门则在这个时候打开，让被压缩的空气得以排出到大气中。
简单来说：活塞上移，制造低压，把半球里的空气“吸”进气缸。活塞下移，把吸进来的空气从气缸顶部排出。
重复循环：这个过程被一次又一次地重复。每一次活塞的上下移动，都会将少量从半球内被吸进气缸的空气排出到外部。随着次数的增加，半球内的空气总量就越来越少，气缸内的压力也越来越低。
关键细节和挑战：
密封性：整个实验的成功，最关键的就在于两个半球的严密结合以及连接管道的密封。如果边缘有缝隙，空气就会不断地渗进去，你就永远无法把内部的空气抽干净。格里克和他的助手们要用非常精细的金属加工技术来打磨半球的边缘，确保它们合拢后能形成一个极度密封的空腔。他们还会使用油膏、肥皂水等物质来进一步密封边缘的缝隙。
泵的设计：早期的真空泵结构相对简单，但关键的原理——利用活塞运动制造低压区域并结合单向阀门来移除流体——已经确立。泵的材料也很重要，要能承受压力变化，并且本身不漏气。
“抽出”的概念：当时人们对“真空”的理解还在发展。他们并非真的认为能把所有分子都弄出来，而是指将容器内的气压降到远低于大气压的水平。所以，这个实验展示的是，当一个封闭空间内的气压远低于外部大气压时，大气压会对这个空间产生巨大的推力，足以克服内部的任何拉力（比如半球内部残留的少量空气）。
为什么说这很重要？
格里克这个实验，尤其是通过他的真空泵成功演示了，打破了“自然厌空”的千年信条。他证明了，是可以制造出近乎真空的空间的，并且证明了大气是有压力的，这种压力是如此强大，以至于半球即使被内部的空气几乎抽空，外部巨大的大气压也能将它们牢牢地推在一起，以至于难以分开。这直接为后来的大气压研究奠定了基础，也开启了物理学的新篇章。
所以，马德堡半球实验里的空气，是通过反复操作一个巧妙设计的真空泵（利用活塞和单向阀门原理）来逐渐抽走的，其成功依赖于对密封性的极致追求和对物理现象的深刻洞察。
在奥托·冯·格里克（Otto von Guericke）搞这个著名的半球实验（1654年）之前，人们普遍相信的是亚里士多德的观点：自然界“厌恶真空”（Horror Vacui）。也就是说，你不可能在任何地方制造出一个绝对没有物质的空间，因为“空”这种状态本身就是不存在的，总会有什么东西填补进来。所以，大家都觉得你想把一个密闭的容器里的空气全弄出来，是件不可能的事，因为总会有空气渗进去或者“填补”那个空间。
在这种思维定势下，格里克做的这个实验，其核心的挑战就在于如何突破“自然厌空”的观念，并且找到一种切实可行的方法来移除容器内的空气。
那么，他们当时具体是怎么操作的呢？核心的工具叫做“真空泵”（vacuum pump）。这个真空泵的设计和使用，在那个年代来说，是非常了不起的工程和科学创造了。
格里克的真空泵，它的基本原理是这样的：
1. 一个气缸和活塞：就像一个大号的注射器。气缸是圆柱形的，里面有一个可以上下移动的活塞。活塞的周边会做得很严密，通常会用皮革或者其他密封材料，确保气缸内部不漏气。
2. 进气阀和排气阀：这是关键。气缸的底部连接着一个阀门（进气阀），这个阀门设计得非常巧妙，只能允许空气从气缸外进入，而不能从气缸内往外排出。气缸顶部也可能有一个阀门或者直接开口，但更关键的是，它需要能连接到那个要抽气的容器（马德堡半球）。
3. 连接马德堡半球：实验的精髓在于那个著名的“马德堡半球”。这两个半球做得非常精密，边缘非常光滑，两半合拢后形成一个完全封闭的空腔。它们通常是用黄铜或类似金属制造的，坚固且可以做到严密的结合。合拢之后，这个半球的内部空间就与真空泵的顶端连接起来。
抽气过程详解：
整个抽气过程是靠反复操作活塞来实现的。我们可以一步步来看：
第一步：活塞上行，制造低压
当活塞从气缸底部向上推时（假设我们说的是最原始的单作用泵），活塞下方的空间体积增大。由于进气阀是单向的，它会阻止外部空气进入这个增大的空间。然而，如果气缸顶部是密封且连接着一个密封的容器（比如那个半球），那么活塞上行实际上是在试图把这个连接空间里的空气往上方推。如果连接到半球，活塞上移就会压缩半球内的空气，并将一部分空气通过顶部的阀门排出去（早期设计里可能有从顶部排气的，但更普遍的理解是活塞上移时，阀门会开启，让气缸内的空气被推出去）。
更精确一点说，根据格里克的真空泵设计，它有一个从底部进气的阀门。当活塞向上移动时，它在气缸上方创造了一个容积增大的区域。由于底部阀门是单向的，它会阻止空气从外面进来。如果顶部已经通过管道连接到半球，那么活塞上移时，它实际上是在试图把这个上半部分（连接半球）的空间里的空气向上推。然而，关键的设计在于活塞本身的密封性，以及气缸底部的那个阀门。
更经典和易于理解的设计是这样的：
想象一个带有活塞和底部阀门的 cilindro。
1. 活塞上行：活塞向上移动时，它在气缸的下方创造了一个真空（或者说低压）区域。因为底部的阀门是单向的向内开（只能进，不能出）。所以，外部的空气被阀门挡住了，无法进入这个正在增大的下部空间。那么，这个低压区域里的空气从哪里来呢？它需要从与气缸顶部连接的那个要抽气的腔体（马德堡半球）里来。也就是说，当活塞上移时，它制造了一个“吸力”，将半球内的空气“吸”进气缸的下部。这个吸进来的空气随后会被活塞推到气缸的上方，然后通过一个通常位于气缸顶部的、可以控制开关的阀门排出到大气中。
2. 活塞下行：当活塞从气缸顶部向下移动时，它压缩了气缸下部的空气。由于底部的阀门是单向的，它阻止了这部分被压缩的空气流回外部。而气缸顶部的那个排气阀门则在这个时候打开，让被压缩的空气得以排出到大气中。
简单来说：活塞上移，制造低压，把半球里的空气“吸”进气缸。活塞下移，把吸进来的空气从气缸顶部排出。
重复循环：这个过程被一次又一次地重复。每一次活塞的上下移动，都会将少量从半球内被吸进气缸的空气排出到外部。随着次数的增加，半球内的空气总量就越来越少，气缸内的压力也越来越低。
关键细节和挑战：
密封性：整个实验的成功，最关键的就在于两个半球的严密结合以及连接管道的密封。如果边缘有缝隙，空气就会不断地渗进去，你就永远无法把内部的空气抽干净。格里克和他的助手们要用非常精细的金属加工技术来打磨半球的边缘，确保它们合拢后能形成一个极度密封的空腔。他们还会使用油膏、肥皂水等物质来进一步密封边缘的缝隙。
泵的设计：早期的真空泵结构相对简单，但关键的原理——利用活塞运动制造低压区域并结合单向阀门来移除流体——已经确立。泵的材料也很重要，要能承受压力变化，并且本身不漏气。
“抽出”的概念：当时人们对“真空”的理解还在发展。他们并非真的认为能把所有分子都弄出来，而是指将容器内的气压降到远低于大气压的水平。所以，这个实验展示的是，当一个封闭空间内的气压远低于外部大气压时，大气压会对这个空间产生巨大的推力，足以克服内部的任何拉力（比如半球内部残留的少量空气）。
为什么说这很重要？
格里克这个实验，尤其是通过他的真空泵成功演示了，打破了“自然厌空”的千年信条。他证明了，是可以制造出近乎真空的空间的，并且证明了大气是有压力的，这种压力是如此强大，以至于半球即使被内部的空气几乎抽空，外部巨大的大气压也能将它们牢牢地推在一起，以至于难以分开。这直接为后来的大气压研究奠定了基础，也开启了物理学的新篇章。
所以，马德堡半球实验里的空气，是通过反复操作一个巧妙设计的真空泵（利用活塞和单向阀门原理）来逐渐抽走的，其成功依赖于对密封性的极致追求和对物理现象的深刻洞察。
网友意见
进行这项实验的葛利克，他本人就是活塞真空泵的发明者。
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