A horror vacui halála

Evangelista Torricelli születésének négyszázadik évfordulóján.

Az arisztotelészi fizika mintegy kétezer éven át megfellebbezhetetlennek tűnt. Annál is inkább, mivel a földi szemlélő szempontjából tökéletesen írta le a világot. Az elgurított tárgyak egy idő után lelassultak, majd megálltak. Ebből következett, hogy a mozgás fenntartásához erő kellett. A Föld teljesen síknak találtatott, hiszen minden irányban közlekedve folyamatosan érzékelni lehetett, hogy olyan lapos, mint a palacsinta. A Nap reggel felkelt, este lenyugodott, tehát folyamatosan keringett sárbolygónk körül. A természet nem ismeri a légüres teret, hiszen irtózik tőle, mert az anyag mindent kitölt. Ezt a félelmet horror vacuinak nevezték el.  Azután akadt egy lengyel ?őrült?, aki feltételezte, hogy talán bolygónk nem is mozdulatlan. Talán kering a Nap körül. Nikolausz Kopernikusz saját felfedezésétől annyira megrettent, hogy szinte rébuszokban közölte felismerését, ráadásul nem is engedte, hogy életében napvilágra kerüljön. De könyve posztumusz kiadásával megtörtént az első tőrdöfés, amelyet egy évszázad múltán maga a kegyelemdöfés követett. A sors szeszélye folytán a döntő bizonyíték megtalálására Kopernikusz halálának századik évfordulóján, a modern fizikát diadalra vivő Isaac Newton születésének évében, 1643-ban került sor. Nem minden előzmény nélkül: Galileo Galilei, a kor legjelentősebb tudósainak egyike elhatározta, hogy megméri a vákuum erejét. Ez abban az időben meglehetősen merész ötletnek számított. Kísérletében egy hengert vízzel töltött fel, amelynek aljára egy mozgó dugattyút szerelt. Erre a dugattyúra folyamatosan súlyokat akasztott, mígnem a vízoszlop megszakadt. Bár Galilei nem sejtette, hogy a jelenség a külső légnyomással függ össze, nagy szerepe volt abban, hogy egy új elmélet alapját megvesse, azzal, hogy a jelenséghez fizikai értéket ? az erőt ? hozzárendelte.  Volt neki egy nagyon tehetséges tanítványa, akinek szöget ütött a fejébe Galilei kísérlete, amelyet 1638-ban megjelent Párbeszédek (Discorsi) című könyvében a világ tudomására is hozott.

Evanjelista Torricelli négyszáz évvel ezelőtt, 1608. október 15.-én Piancaldoliban szegény családban született. Mivel korán árvaságra jutott, jezsuita szerzetes nagybátyja nevelte. Ennek tudható be, hogy tizenhat éves korában beíratja a jezsuita kollégiumba, ahol matematikát és filozófiát tanul. Ezt követően Rómában a matematika, a csillagászat és a mechanika terén mélyíti el tudását. Itt ismerkedett meg Galilei írásaival, amelyek nagy hatással voltak rá. Levelet írt hozzá, amelyből kiderül, hogy a kopernikuszi világképet tartja egyedül helyesnek. Galilei üldöztetését látva elfordult a csillagászattól és a fizika és matematika területére összpontosítja erejét. 1641 őszén, három hónappal Galilei halála előtt Firenzébe ment, és Galilei segédje lett. Mestere halála után a toszkánai nagyherceg kinevezi a nagy fizikus utódjának, udvari matematikusa, illetve a firenzei akadémia matematikaprofesszora lett.  Udvari tisztségéből kifolyólag haláláig a toszkánai udvarban lakott. 1644-től az egyetemen az erődítéstant is ő tanította. Mivel a távcsövek területén tovább folytatta Galilei munkásságát, lencsecsiszolással is foglalkozott, amellyel jelentős különjövedelemre tett szert. Olasz földön az elsők között gyártott mikroszkópot, amelynek szerkezeti megoldása a legjobbak közé tartozott a világon. Viszont fő tette a vákuum, pontosabban a légynyomás létezésének bizonyítása volt.

Azt már évtizedekkel korábban is tapasztalták, hogy nagyjából csak tíz méter mélységből lehet a vizet a felszínre juttatni ettől magasabb vízoszlop egyszerűen megszakad. Ezt ? akárcsak Galilei ? azzal magyarázták, hogy a víz saját súlyától teszi mindezt. Közben persze a zárt fémcső belsejébe senki se látott, így aztán semmilyen komoly magyarázat nem születhetett. Torricelli legfőbb érdeme, hogy rájött, a külső légynyomás a ludas a dologban. Ha pedig ez igaz, akkor a megszakadó vízoszlop magassága függ annak sűrűségétől. Vagyis, amennyivel sűrűbb folyadékot használ, annyival kisebb folyadékoszlopon tanulmányozhatja a folyamatot. Nem volt nehéz rátalálnia, a szobahőmérsékleten folyékony fémre, a higanyra, amely tizenháromszor nagyobb fajsúlyú a víznél. Ebből következett, hogy egy méternyi csőben tanulmányozható mindaz, amihez eddig tízméteres vízoszlop szükségeltetett.  Egy ilyen kis cső akár üvegből is elkészíthető, ami szemmel láthatóvá teszi a kísérletet. A többi már iskolai tananyag: egy edénykébe higanyt öntött, majd feltöltött egy, az egyik végén beforrasztott üvegcsövet ugyancsak higannyal. Amikor a cső szabad végét a higanyba merítette, a zárt csőben a fémoszlop süllyedni kezdett, majd nagyjából hetvenhat centiméter magasságban megállt. Íme, mondotta volt Torricelli, ez a légnyomás nagysága, ami pedig a higanyoszlop fölött látható, az hamísítatlan vákuum, vagyis az, amiről az arisztotelészi fizika hívei azt mondják, hogy nem is létezik. Ezt egy évvel később megjelentetett cikkében a következőképpen írja le ?Fel lehet tételezni, hogy az erő, amely megakadályozza a higanyt, hogy természetének megfelelően leessék, az edény belsejéből ered, akár úgy, hogy a vákuum okozza, akár úgy, hogy valamilyen nagyon ritka anyag. De én úgy hiszem, hogy a hatás kívülről jön.  A higany külső felületére egy ötven mérföld magas légoszlop nehezedik. Így egyáltalán nem csoda, hogy a higany behatol az üvegcsőbe és olyan magasra emelkedik, hogy egyensúlyt tartson a külső levegő súlyával, amely nyomja őt.?  Ehhez nincs mit hozzátenni,  magyarázatát azóta sem kellett senkinek sem pontosítania. Az eset leglényegesebb pontja, hogy a vákuum magyarázatában Torricellinek nem volt igaza: az üvegcső felső részében ugyanis nagyon ritka higanygőz, tehát nem légüres tér van. De erre csak jóval később jöttek rá a fizikusok. Az viszont tény, hogy e kísérletdöntő mértékben járult hozzá az arisztotelészi világkép téveszméinek megdöntéséhez. Ezt követően az emberiség díszének nevezett Isaac Newton diadalra vitte az új fizikát, amelyet napjainkig sem kellett megváltoztatni, csupán határait tágították ki a modern fizika huszadik századi diadala nyomán. Viszont az angol zseni működését már nem érhette meg. Ami még szomorúbb, saját, korszakalkotó felfedezéseit sem gazdaíthatta újabbakkal, mivel a nevezetes kísérletet csupán négy évvel élte túl: mindössze harminckilenc éves korában meghalt, minden bizonnyal tífusz végzett vele. Hogy mekkora veszteség érte korai halálával a tudományt, azt még csak felmérni sem tudjuk.  Azt viszont igen, hogy napjaink tudományos világképe kialakítójának egyikét tisztelhetjük személyében.

MINDEN VÉLEMÉNY SZÁMÍT!

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

A következő HTML tag-ek és tulajdonságok használata engedélyezett: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>