История исследования вакуума.
История постижения вакуума и «страха пустого пространства»
Ничто не является столь невообразимым, как небытие. Даже древнегреческие философы позволяли своим мыслям блуждать в пространстве между материей. Левкипп и его ученик Демокрит (оба жили на рубеже V и IV веков до н. э.) верят, что мир состоит из атомов, которые движутся в пустом пространстве. Они не могли доказать свою теорию, и она отверглась Аристотелем менее чем через 100 лет. Аристотель убежден, что природа ненавидит абсолютную пустоту и что вселенная заполнена вечной субстанцией, называемой эфиром. Его постулат позже становится известен под латинским термином «horror vacui» — страх перед пустым пространством — и остается распространенным до XVII века. В Средние века и эпоху Возрождения Аристотель считается неприкосновенным авторитетом.
Первый искусственный вакуум. Пустота в пустоте. Первый вакуумный насос.
«Ужас вакуума» начинает опровергаться только тогда, когда его опровергают видимые доказательства. В 1643 году Эванджелиста Торричелли, ученик Галилео Галилея, создает первый искусственный вакуум, который он использует в своем изобретении ртутного барометра. Он заполняет стеклянную трубку (с одним запаянным концом) ртутью, а затем погружает ее в емкость с жидким металлом. На верхнем конце трубки образуется пустое пространство, размер которого меняется в зависимости от давления воздуха, что заставляет Торричелли предположить, что это должна быть пустота. Блез Паскаль пытается доказать эту гипотезу своим экспериментом «пустота в пустоте», в ходе которого он помещает барометр на вершину горы, на дно долины и на собор. Но самый впечатляющий вакуумный эксперимент проводит Отто фон Герике, изобретатель воздушного насоса или вакуумного насоса. В 1654 году он откачивает воздух из пары соединенных металлических полусфер и прикрепляет к каждому концу группу лошадей. Внешнее давление воздуха, действующее на полушария, настолько велико, что даже 30 животных не смогут их разъединить.
Поиск абсолютного ничто продолжается.
Философская и физическая загадка о том, что представляет собой «ничто», остается без ответа и сегодня. Даже космическое пространство не пусто и фактически заполнено разреженным водородным газом. Поиск абсолютного ничто продолжается. Вакуум используется в технических приложениях с начала 20-го века. По определению, вакуум создается в герметичном обьеме, когда давление внутри этого обьема ниже давления снаружи или составляет менее 300 мбар — самого низкого атмосферного давления на поверхности Земли. Использование вакуума в технике проложило путь для таких изобретений, как лампочка.
Одним из методов создания вакуума является использование компрессионного насоса для удаления молекул из герметичного обьема и, таким образом, снижения давления внутри. Прошло совсем немного времени, прежде чем химическая, медицинская, фармацевтическая и пищевая промышленность начали больше работать с вакуумом. Более строгие требования предъявляются к технологии всякий раз, когда вакуумные насосы должны контактировать с чувствительными образцами или агрессивными газами. В начале 1960-х годов инженер из Фрайбурга придумал идею использования мембранных вакуумных насосов, которые были бы полностью непроницаемыми и безмасляными. Но это уже другая история...