馬德堡半球實驗漫談

1654年5月8日，德國馬德堡市的市民們看到了一件令人驚奇又困惑的事情：他們的市長，就是發明抽氣機的奧托#8226;格里克，把兩個直徑40多厘米的空心銅半球緊貼在一起，用抽氣機抽出球內的空氣，然后用兩隊馬向相反的方向拉兩個半球，“連16匹馬（拼命掙扎著)都不能把它們拉開，或者只有費了很大的勁才能拉開它們，當馬用盡了全力把兩個半球最后拉開的時候，還發出了很大的響聲，象放炮一樣。”（引自奧托格里克寫的1672年出版的一本書《在無空氣空間里進行的所謂新的馬德堡半球實驗》）市民們驚奇得問：“是什么力量把它們壓合得這么緊呢？”“沒有什么，是空氣。”市長這樣回答。而如果把銅半球上的閥門擰開，空氣經閥門流進球里，用手一拉球就開了。這就是著名的馬德堡半球實驗。

馬德堡半球實驗有力地證實了大氣壓的存在，在物理學史上占據十分重要的地位。不僅如此，馬德堡半球實驗還有奇妙的應用價值。大家只要注意觀察，就會發現在我們的周圍經常發生著許許多多形形色色的馬德堡半球實驗。當然，這時的馬德堡半球可能不再是兩個空心半球，在從中排出空氣時也許另有高招。但其實質是一樣的，都是大氣壓在起作用。

在玻璃工廠里，搬運平板玻璃時，就用一個喇叭狀的吸盤壓在玻璃上，然后通過與吸盤相連的抽氣機將吸盤中的空氣抽出，使其中的氣壓減小，大氣壓就將玻璃緊緊的壓在吸盤上，然后移動吸盤，玻璃就隨著一起移動。到適當的位置，讓空氣進入吸盤，玻璃就與吸盤分開。這與上面的馬德堡實驗的裝置明顯不同，但將其中的空氣排出的方法是一樣的。而下面的例子中，就不用抽氣機了。

中醫治病用的“拔火罐”，應是有案可稽的最早的馬德堡半球實驗。史料記載，“拔火罐”在公元四世紀就開始使用了，距今已有一千五百多年，并且一直沿用至今。過去用竹筒或牛角，現在用陶瓷杯或玻璃瓶等，治病時，將點燃的草紙等放入罐中，罐中空氣受熱膨脹，排出罐外，不等火熄滅，就要將罐口捂緊在患處。罐內的火熄滅后，其中的空氣溫度降低，氣壓減小，小于大氣壓，于是大氣壓就將罐緊緊的壓在皮膚上，同時人體內的壓強將該處皮肉壓入罐內，從而達到治療病痛的作用。不難看出，“拔火罐”的操作，有一定的技巧性，何時捂在皮膚上，要掌握好分寸，否則，會灼傷皮膚或者是吸得太松影響治療的效果。近幾年出現的“孟氏中藥拔罐”就克服了這種缺點。它是在罐中增加了一個活塞，活塞與穿過罐底的螺旋相連。使用時，旋轉螺旋，將活塞推出到與罐口相平，目的是將罐中的空氣排出。然后將罐口捂在患處，接著反向旋轉螺旋將活塞拉入罐中，由于罐中空氣幾乎被排空，所以，罐中氣壓很小，大氣壓將罐緊緊的壓在皮膚上。這跟傳統的“拔火罐”相比，操作起來要簡便多了，正象其廣告詞中說的那樣“會擰水管，就會擰拔罐”。

不僅是中醫，西醫也會用到馬德堡半球實驗。大家見得比較多的是心電圖機上的吸盤電極，它是一個凹形的橡皮圓盤，圓盤中心與橡皮球相連。使用時，擠壓橡皮球，排出球內空氣，將電極放在所需的部位，然后放松橡皮球，橡皮球恢復原狀，球內減壓，大氣壓將電極壓在皮膚上。

在我們的日常生活中，也會經常用到馬德堡半球實驗。家庭使用的塑料掛衣鉤即是，它是一個凹形的塑料圓盤，將其用力壓在平滑的墻壁上，就將其中的空氣排出，放手后，塑料圓盤恢復原狀，其中體積增大，氣壓減小，大氣壓就將圓盤緊緊的壓在墻壁上，上面的掛鉤上就可以掛衣服、書包等物品。還有一種玩具槍，它的子彈的前端就帶有一個凹形的橡皮吸盤，射出的子彈可以吸附在目標物上，與塑料掛衣鉤的道理一樣。

很多家庭中使用的鋼化玻璃茶幾的四條腿上端也各有一個凹形的橡皮圓盤，將茶幾面放在上面，就擠壓圓盤，將其中的空氣排出。移動茶幾時，抬起茶幾面，圓盤恢復原狀，其中體積增大，氣壓減小，大氣壓就將圓盤緊緊的壓在茶幾面上。當然，圓盤的大小經過計算，可以使之受到的大氣壓力，足以承擔四條腿的重力，從而，保證能帶動茶幾腿一起移動。大家可能見過一種魔術——空手吸盆。道理與此差不多，表演時，在表演者的手和盆之間就藏著一個凹形的橡皮圓盤。

不過，應當承認，人確實能空手將物體吸起來，有人就在中央電視臺展示過。

2006年11月26日，CCTV-2《想挑戰嗎》。一位叫洪國斌的挑戰者，挑戰項目是用口、鼻、耳同時吹破五個氣球。之前，露一小手時，展示了用手吸起了自制的金屬杯（質量是1.5kg，據說最高紀錄是7.5kg）。2007年2月4日，同樣是在《想挑戰嗎》中，一位來自湖北的叫謝社平的挑戰者，也是在露一小手時，也表演了空手吸物，用的是一種飲料瓶，飲料瓶瓶口朝下，下面吊著兩個滅火器，將手壓在瓶底上，然后將手提起，就可將飲料瓶連同滅火器一起提起來。其實，這也是一個馬德堡半球實驗。大家看一下自己的手掌，多象一個凹形的圓盤。表演者將手掌緊緊的壓在杯蓋（瓶底）上，將手和杯蓋（瓶底）之間的空氣排出，然后將手盡量的向上凸起，其中氣壓減小，大氣壓就將金屬杯（飲料瓶）緊緊的壓在手上，可隨手一起移動。手的直徑大約10cm，與正宗的馬德堡半球所用的銅半球比較可知，理論上這時的大氣壓力可與半匹馬的拉力相當。所以，上述表演是符合物理原理的。不過，這要經過一定的訓練，所以，不是任何人隨便都能做到的。

有道是“只有想不到，沒有做不到”，有人更富想象力，居然打起了自己的肚皮的主意。

曾在多家報紙上看到，一男子將拴有繩子的金屬碗扣在肚皮上，繩子的另一端系在一輛2噸重的桑塔納汽車上，該男子可用肚皮拉著汽車移動。至于是如何將空氣排出的，文中沒說。后來，在2007年2月10日，CCTV-2《正大綜藝#8226;吉尼斯中國之夜》中看到一個節目，在上海外景地，一位叫劉剛的10歲男孩，據說是挑戰一位德國人的項目。將拴有繩子的金屬碗扣在肚皮上，劉剛將自己的肚皮壓入碗中（據劉剛自己說，這是一種氣功），就將碗中的空氣排出（想來前面那位用肚皮拉車的男子也是用的這種方法），然后，收縮肚皮，使碗中體積增大，氣壓減小，大氣壓就將碗緊緊的壓在肚皮上。繩子的另一端系在直升機上，用直升機將人吊向空中。可惜挑戰失敗，在直升機將人吊起后，55s的時候人碗脫離。從理論上說，這也是有道理的，觀察所用的金屬碗直徑大約有20cm，與馬德堡半球實驗所用的銅半球比較，如將空氣排凈，要將人和碗拉開，需兩匹馬。問題是這里排氣不好，剩余的空氣過多。