Aristote a dit : « La nature craint les espaces vides. »
quand il a affirmé qu'un vrai vide, un espace sans matière,
ne pouvait pas exister
parce que la matière environnant allait le remplir immédiatement.
Heureusement, il avait tort.
Le vide est un élément clé du baromètre,
un instrument pour mesurer la pression de l'air.
Parce que la pression de l'air est en corrélation avec la température
et des changements rapides peuvent causer
des ouragans, tornades et d'autres événements météorologiques extrêmes,
un baromètre est outil essentiel
pour les météorologues et les scientifiques.
Comment fonctionne le baromètre et comment a-t-il été inventé?
En fait, ça a pris du temps.
Parce que la théorie d'Aristote et d'autres philosophes de l'Antiquité
concernant l'impossibilité d'un vide semble rester vraie
dans la vie quotidienne,
peu de gens ont pensé à la remettre en question pendant presque 2 000 ans
jusqu'à ce que cela s'impose.
Dans la première moitié du 17e siècle, les mineurs italiens ont rencontré
un gros problème
quand ils se rendirent compte que leurs pompes ne pouvaient pas lever l'eau
à plus de 10,3 mètres.
Quelques savants à l'époque, y compris un certain Galilée,
ont suggéré qu'aspirer l'air du tuyau
faisait monter l'eau pour remplacer le vide.
Mais sa force est limitée et peut lever seulement 10,3 mètres d'eau.
Pourtant, l'idée que le vide existe
était toujours controversée.
Et l'enthousiasme sur la théorie hétérodoxe de Galilée,
a mené Gasparo Berti à conduire une expérience simple, mais géniale
pour prouver que c'était possible.
Un long tube fut rempli d'eau
et mis dans un bassin peu profond avec les deux extrémités bouchées.
L'extrémité du bas fut ouverte
et l'eau du tube se déversa dans le bassin
jusqu’à ce que le niveau d'eau dans le tube atteigne 10,3 mètres.
Avec un vide en haut, et l'air ne rentrant pas dans le tube,
Berti a réussi à créer directement un vide stable.
Mais bien que la possibilité d'un vide était démontrée,
tout le monde n'était pas d'accord avec l'idée de Galilée
selon laquelle ce vide exerce une sorte de force mystérieuse
mais limitée sur l'eau.
Evangelisto Torricelli, l'élève et ami de Galilée
a décidé d'aborder le problème sous un autre angle.
Au lieu de se concentrer sur l’espace libre à l'intérieur du tube,
il se demanda : « Quoi d'autre peut influencer l'eau ? »
Parce que le seul élément en contact avec l'eau est l'air environnant le bassin,
il pensait que la pression de l'air pouvait être la seule chose
qui empêchait le niveau d'eau dans le tube de baisser plus.
Il s'est rendu compte que l’expérience n'était pas seulement un outil
pour créer du vide mais montrait aussi l'équilibre
entre la pression atmosphérique dans l'eau à l’extérieur du tube
et la pression dans la colonne d'eau à l'intérieur du tube.
Le niveau d'eau dans le tube baisse jusqu'à ce que les deux pressions
soient égales, ce qui semble à être quand l'eau arrive à 10,3 mètres.
Cette idée ne fut pas facilement acceptée,
parce que Galilée et les autres avaient toujours pensé
que l'air n'avait aucun poids et n’exerçait aucune pression.
Torricelli a décidé de répéter l’expérience de Berti
avec du mercure à la place de l'eau.
Parce que le mercure est plus dense, il est tombé plus bas que l'eau
et la colonne de mercure est restée à 76 centimètres de hauteur seulement.
Ça a permis à Torricelli de faire un instrument plus compact,
mais ça lui a aussi permis de prouver que le poids est le facteur décisif.
On a refait une expérience avec 2 tubes, l'un ayant une grande boule au sommet.
Si l’interprétation de Galilée était correcte,
le vide plus grand du second tube
aurait dû exercer plus d'aspiration et élever le mercure plus haut.
Mais le niveau dans les deux tubes était le même.
La preuve finale pour la théorie de Torricelli est venue avec Blaise Pascal
qui a transporté un tube avec du mercure sur une montagne
et a prouvé que le niveau du mercure a baissé
tandis que la pression atmosphérique a baissé avec l'altitude.
Les baromètres à mercure fondés sur le modèle initial de Torricelli
sont restés les plus utilisés pour mesurer la pression atmosphérique jusqu’en 2007
quand les restrictions sur le mercure du fait de sa toxicité
ont fait qu'ils ne sont plus produits en Europe.
Toutefois, l'invention de Torricelli,
née de la volonté de remettre en question les dogmes généralement acceptés
sur le vide et le poids de l'air, est un excellent exemple
du fait que ne pas rester dans des cases - ou des tubes -
peut changer beaucoup de choses.