西芒托学院

这个实验学院于 1657 年在佛罗伦萨建立。它的发起人是伽利略的两个最杰出的门徒维维安尼和托里拆利。美第奇家族的托斯卡纳大公斐迪南二世及乃兄利奥波尔德提供了必要的资助，他们两人都曾在伽利略的指导下学习过。在这个学院正式建立之前十几年，美第奇弟兄俩就已创办了一个实验室，完善地配备着当时所能获得的科学仪器。在 1651 到 1657 年间，各方面的科学家为了进行实验和探讨问题，多少定期地在这个实验室里聚会。西芒托学院仅仅是这种非正式团体的一个比较正式的组织。这两位美第奇人继续是它的资助人。他们是真正热心而又积极的资助人。利奥波尔德亲王尤其如此。值得注意的是，池被封为红衣主教那年（1667 年），这学院的活动便告中止。难怪有人怀疑这是一笔肮脏的交易，从学院的关闭看出教皇向这位想当红衣主教的亲王勒索了一笔钱。

佛罗伦萨实验学院成员的名册中，除了维维安尼和托里拆利以外，还有

解剖学家波雷里（他将力学原理应用于生理学）、丹麦解剖学家和矿物学家斯特诺、胚胎学家雷迪和天文学家多米尼科·卡西尼（他后来是新建立的巴黎天文台事实上的台长）。这些人和其他一些人在 1657 到 1667 年间一起进行了许多次物理学实验。

当 1667 年学院解散时，一位成员安东尼奥·奥利瓦在罗马落入宗教法庭的魔掌，为了逃避拷打，他从监狱的高窗跳下自杀。幸运的是，记载最重要研究成果的一份记录留传了下来。

西芒托学院的成员 1667 年在佛罗伦萨发表了《西芒托学院自然实验文集》（ Saggi di naturali esperienze fatte nell ’ Accademia del(56)Cimento ），叙述了他们共同做的实验和发现。（英译本： RichardWaller，Essays of Natural Experiments made in the Academie del Cimento，London，1684。）这部著作最重要的部分系论述温度和大气压的测量。

《文集》最详细的部分用于叙述空气自然压力的实验。院士们重复做了托里拆利的气压研究（见第五章），做了大量有趣的气体实验。在一个实验中，一只仅含有一点点空气的小的气囊悬挂在一个气压计量管顶端的钟状容器的盖子上（见图 21）。气压计的量管注满水银，再把盖子盖上，气囊放在容器之中。让水银沉降，这样便在气囊周围形成了一个托里拆利真空，而这个气囊在其内含空气压力作用下立即胀足。

用类似仪器还表明：在托里拆利真空中，众所周知的液体在细玻璃管中的升高仍旧发生，液滴保持它们的球状，一枚针被磁石吸引；因此，这些现象都与空气压力无关。但是，试图确定在这真空中，已励磁的琥珀是否会吸引稻草，铃声是否听得见的试验仍无确定的结果。成员们重复进行了玻义耳的几个实验，包括温水煮沸；他们观察了动物在没有空气的情况下的行为。他们还制造一台抽气机，但这已证明是个失败。

他们发明了好几种仪器，用来演示大气压怎样随着地面以上高度的增加而减少。图 22 表示出这些仪器的一种，它是一根带刻度的两端开口的玻璃管，插在一个侧壁有一个孔但其余部分都封闭的玻璃容器之中。把足够的水银灌进该容器，淹没玻璃管的下端，然后将侧壁的孔密封。如果现在把这个仪器放到某个塔的顶端或者其他高的地方，那未就会发现管子中的水银在上升，因为密封容器中的压力现在超过管子中水银表面所受到的压力。

他们进行了大量有关水和其他液体的凝固的实验，有些实验中应用了如笛卡尔在他的《气象学》（Météores）中所叙述的那种冰和盐的冷凝剂。水结冰时的膨胀比率正确地估计为约 9∶8；在这些实验的过程中，这种膨胀显示出了巨大的力量。金属容器住满水，严实地密封，然后周围放上冰。结果发现，它们由于受到里面(57)的水在结冰时产生的压力的作用，因而总是爆裂。院士们用一个摆来比较用冷凝剂凝固不同液体试样所需要的不同时间。为了提高测量时间的准确度，他们利用双线悬挂来使摆锤始终保持在同一平面上（见图 71）。他们还尝试过一个重要实验：把一块冰放在(58)一面凹镜面前某个距离处，观测一个放在凹镜焦点处的灵敏温度计的指示。温度计显示出温度下降，但是用冰直接冷却的可能性并不能排除，因此这个实验被认为是无说服力的。

为了研究水的压缩性，院士们重复了弗兰西斯·培根的实验。他们把一个银容器注满水，严实地密封，然后用锤打得它变形，使之容量减小，从而

压缩了所封闭的液体。然而，他们发现这水通过金属微孔流逸。尽管这个结果使人相信水是非常不可压缩的，但这些研究者仍不敢断言水是绝对不可压缩的。水实际上可压缩这个事实约在一个世纪以后才由坎顿所证实。

图 21—真空实验

图 22—西芒托学院的气压计

西芒托学院的戌员进一步研究了固体和液体的热膨胀、某些物质溶解在水中时热的释放和吸收以及电和磁的基本现象。他们通过记下一门发射已知距离的大炮闪光和炮声的视在间隔时间来计算声速；但是他们错误地以为风对声音的视速度没有影响。他们也重复了伽利略测定光速的尝试，但得出了否定的结果。学院还第一次进行了几个伽利略所提出的抛射体实验。例如，证明了在塔顶从一门大炮水平地射出的一个球与同时坠落的一个类似的球于同一时刻到达地面。

学院成员中托里拆利特别关心光学问题。他证明了小的玻璃球怎么能用作为放大率相当高的单显微镜。他还用几何学方法研究了透镜的性质，制造了望远镜，他们改良了伽利略的望远镜。

波雷里特别研究了毛细现象，然而他关于这个问题的著作与学院同人的著作分开出版。列奥那多·达·芬奇（1490 年）早已描述过液体在细玻璃管中的上升，但为巴斯卡所忽视。波雷里发现了这上升如何取决于管子的性质。他注意到，管子内侧湿润时，液体上升比干燥时更显著；他还发现液体上升的高度与管子直径成反比（ｈ∶ｈ＇＝ｄ＇∶ｄ）。他也发现漂浮在液体上的两个物体（例(59)如漂浮在水上的木板）当处于一定距离之内时会互相吸引，如果两者先前都已被该液体弄湿的话。然而，他发现，如果仅仅一个物体弄湿，那么将发生排斥。克勒洛约在十八世纪中叶首先对这些毛细现象作出了令人满意的解释。

如可能已经注意到的那样，西芒托学院的研究就下述意义而言，是严格科学的：采用精密的实验方法，所得出的结论严格限制于观察证据的必然，而不试图作思辨的遐想。这种自我约束可能主要是由于相互批评所使然，而这种批评是成员们共同研究的合作的自然结果。因为正如拉普拉斯后来所指出的，“个别科学家可能容易犯武断的毛病，而一个科学团体将会被各武断观点间的冲突搞得立时解体。而且，试图说服别人的愿望还导致只接受观察和计算结果的一致意见”（Prècis de L'histoire de L'astronomie,1821， p.99）。不无可能的是，伦敦皇家学会的许多会员所以对思辨施加限制，尤其是牛顿所以厌恶科学上的思辨假说，也是由于类似的原因，虽然皇家学会会员的个人主义比它的意大利楷模的成员们要显著得多。