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17世纪，探究自然在欧洲一些国家开始成为一种风气。人们欣赏伽利略的风格而厌恶夸夸其谈的雄辩。许多敏锐的探索者不仅具有丰富的想象力，也擅长实验，他们常常设计出非常聪明的实验方案，让大自然显露其秘密。在不同的学科领域，人们相继发现了许多重要的现象和定律。这时，人类的发明活动开始摆脱对经验的依赖，建立在科学发现基础上的新技术发明，使人们有可能完成从前无法企及的工作。
1643年，即伽利略去世后的第二年，他的学生托里拆利（1608-1647）发现了大气压力，使人们开始研究身边无时不在的空气。当时在欧洲一些地方，人们已经注意到用水泵抽水时，水只能上升到10米高。以前人们一直认为是水泵活塞提起带走了空气，而大自然厌恶真空，水才会自动上升填充空气原来占有的地方。但一些人产生了疑问，为什么在10米以上的地方，大自然就不“厌恶真空”了呢？托里拆利认为，一定是一种有限的力在推动水柱上升。
托里拆利想用一个实验测量这个力的值。他和助手准备了一个盛有水银的盘子，用玻璃制作了一根1.2米长，且在一端封口的细管；先在管里注满水银，用指头封住水银的出口，把管子倒过来插在盘子里，松开指头，玻璃管中的水银就开始向下流动；当水银柱上端液面下降到760毫米时，就停住不动了。经过简单计算，托里拆利发现760毫米水银柱产生的压力，正好相当于10米水柱的压力（水银的密度是水的13.6倍）。原来是空气产生的压力托起了管中的水银柱，也是同样的力使水沿着抽水机管道上升。托里拆利更换不同长度的玻璃管进行试验，结果发现水银柱总是停留在760毫米高的地方。他还发现天气变化时，水银柱的高度会有微小变化。
在这个实验中，托里拆利获得了三项重要结果：
1. 用最简单的办法造成了真空（真空是没有任何物质的空间），从水银柱上端液面到玻璃管顶部的空间就是没有任何物质的真空，大自然并不“厌恶真空”。真空的发现，为250年后电子学诞生准备了最重要的实验条件。
2. 证实了大气压力的存在，而且非常方便地测出了它的数值，一个盘子和装有水银的玻璃管就是气压计。
3. 大气压力是变化的。
通过一个简单的实验便获得了如此丰富的信息，可谓科学的幸事。数百万年来人类一直生活在大气之中，然而直到这项实验进行之后，人们才知道大气压力的存在。大气压力的发现，对理解地球上发生的各种自然现象，以及了解生命活动，都具有极为重要的意义。
大气压力的发现迅速引发了一系列新的探索活动。
1649年，德国工程师盖里克（1602-1686）发明了真空泵，利用真空泵可以抽出密封于容器中的空气。他受托里拆利实验的启发，在装满水的木桶上连接抽水机，设想当木桶中的水被抽走后，就会形成真空。然而，由于木桶不够结实，在抽水的过程中漏气，有时甚至还会被外面气体的力量压破，试验总是失败。直到盖里克把木桶换成结实的厚壁铜球，这项试验才获得成功。
用抽水的办法获得真空十分不方便。不过，像任何新事物一样，第一件发明物品可能是最先进的，然而可能又是最不好用的。后来，盖里克模拟水泵的原理，在一段圆形金属管光滑的内壁中装上可以往复运动的活塞，活塞前后各有一个可以单向开启的阀门，当一个阀门打开的时候另一个就会闭上；把这样的金属管连接在容器上，往复移动活塞，容器中的气体就会越来越稀薄，由此做成了实用的真空泵。
盖里克发现，在抽去空气的容器里，小动物不能存活，蜡烛不能燃烧，食品却可以长久保持新鲜。这些发现启发人们思索空气的成分，探究空气与人的关系，促进了化学、生物学和医学的发展。
1660年，盖里克经观察发现，坏天气到来的前两三天，气压计的读数会发生微小变化，水银柱大约会下降1～2毫米，于是他开始用气压计预测风暴和降雨。这是人类最早的科学气象预报，因为气压降低会造成空气升腾，产生强烈的空气流动，这是形成风和雨的先决条件。
盖里克后来担任德国马德堡市的市长，在任35年。1654年，为了让人们相信大气有压力，他当面为德国皇帝和国会议员进行了历史上传为佳话的“马德堡半球实验”。这是一次极具戏剧性的科学实验。他把两个直径50厘米的铜质半球沿口涂上油脂对接，抽去球中的空气，在大气压力作用下，两个半球紧紧扣合在一起。半球上焊有结实的铜环，他让两支马队朝相反的方向分别用力拉两个半球，结果用了16匹马才把它们拉开。
今天，人们知道，在海平面附近，大气压力在1平方厘米面积上产生的力量，大约相当于1千克物体产生的重力，大气压力使马德堡半球结合在一起的力量，大约相当于2.4吨重物产生的压力，确实需要那么多匹马才能将其拉开。
盖里克以市长和科学家双重身份邀请公众观赏科学实验，也是一大发明。
托里拆利发现大气压力的消息传到法国巴黎，让一位具有哲学头脑与数学才干的年轻人产生了新的思考。他认为意大利物理学家用水银柱量出的大气压力，实际上是空气重量产生的力。根据大气压力有限的数值，他推测围绕地球的空气也应该是有限的，而且随着高度上升，大气的压力会逐渐减小。他让人带着水银气压计登上高山观察气压计读数的变化。当实验者带着两个气压计登上当地一座海拔1600米的山峰时，气压计水银柱液面下降了75毫米，这表明山上的大气压力与山下相比，大约减少了10%。实验者又多次重复进行试验，结果完全一样。哲学和数学赋予实验物理学家获得的结果以新的含义，使人们获得了更多的与大气有关的知识。同时，根据大气压力变化和高度的关系，人们发明了用气压计测量高程的方法。直到今天，旅行者和飞行员仍然喜欢使用这种方法。
这位聪明的年轻人就是法国杰出的学者帕斯卡（1623-1662），他不仅是哲学家、数学家、物理学家，还是一位发明家。
1642年，19岁的帕斯卡发明了最早的机械计算器。该计算器利用齿轮和精巧的传动机构组合，能够进行加减运算，而不需要使用笔和纸演算，也不需要记录计算的中间过程，只需操作机械按钮，便可以直接得出计算结果。这是人类最早借助机器进行脑力劳动的发明。 与此同时，帕斯卡还致力于流体静力学的研究，发现了继阿基米德的浮力原理之后的另一条极为重要的定律：静止流体中压强处处相等。他的这一发现使得人们通过技术发明，可以产生从未有过的巨大的力。例如，在与密闭液体容器相连的直径1厘米的管道中安装一个活塞，用手轻轻按压活塞，施加相当于1千克物体重量的推力，在容器另一端直径1米的管道中的活塞可举起10吨重的物体。阿基米德发明了通过杠杆放大力的技术，帕斯卡则发明了通过静止的液体增大人类力量的方法。今天，能够使巨大的钢铁工件迅速改变形状的万吨水压机，以及使人们轻而易举托起汽车的油压千斤顶，都源于帕斯卡的发现。
毫不夸张地说，科学可以使人成为巨人。
托里拆利发现大气压力的消息传到英国，让一位深受伽利略影响的青年学者也对空气产生了浓厚兴趣。他以一种特殊方式研究无处不在的空气，发现了空气运动变化所遵循的基本物理定律，以及空气与生命活动之间不可分割的联系。他就是有名的英国科学家波义耳（1627-1691）。
波义耳把托里拆利当年使用的玻璃直管换成一端封口的U形管，从开口一端向管内注入水银。水银把存留在U形管中的空气挤压到一边形成空气柱，水银注入越多，空气柱的高度就越小。根据注入的水银量可以算出空气柱承受的压力，精确测量压力和空气柱高度间的关系。他发现，残留在密闭管中的空气体积与压力成反比，这表明空气有弹性，是可以压缩的。这项实验还表明，如果不断减小压力，一定量的空气可以无限扩张，渗透到很大的空间范围。
这是科学家发现的第一个关于气体物理性质的定律。波义耳的这一发现，使人们可以设计制造更好的抽气机和空气压缩机，帮助人们理解和研究自然界中气体的运动，启发人们发明多种多样以空气为介质的工具和机器，这为蒸汽机的发明奠定了重要的理论基础。
波义耳还观察到空气压力对水沸点的影响。他发现，空气压力愈小，水沸腾的温度愈低；空气压力愈大，水沸点愈高。这项研究直接导致了真空干燥技术和高压锅出现。
波义耳是一位科学家，同时也是一位发明家。1654年，他和英国物理学家胡克（1637-1702）一起改进了德国人盖里克发明的真空泵，这种新的真空泵抽气快、真空度高。波义耳用它进行了许多研究，并从木材的蒸馏物里得到了丙酮与甲醇。他还用密封管改进了伽利略发明的温度计，消除了大气压力变化对温度测量的影响。
波义耳还是一位具有哲学家气质的科学家，在观察分析纷乱复杂的化学反应时，他提出了元素的概念，并且首次区分了化合物和混合物，为近代化学奠定了重要基础。
作为一位淡泊名利的学者，他拒绝了英国王室授予的贵族爵位。热爱他的人在他的墓碑上刻下这样一行字：“化学之父，伯爵的叔父”。
科学的进步增加了人们了解世界的能力，许多新的测量技术应运而生，使得人们能够超越感觉器官的生理极限，获取不曾知道的大自然信息。
1600年，曾担任英国王室掌印大臣的哲学家弗兰西斯·培根（1561-1626）向科学家提出，可否根据观察远处大炮的火光和听到大炮声音的时间差，测量声音的速度。1640年，梅塞尼利用精确的计时仪器完成了这项实验，测得声音在空气中传播的速度大约为每秒300米。遗憾的是，弗兰西斯·培根没能看到这一实验结果。虽然他不是职业科学家，但其一生都主张人们通过实验研究自然。1626年，65岁的弗兰西斯·培根想知道防止食物腐败需要多么低的温度。在寒潮袭来的一个大雪天，他在室外把雪塞进鸡的肚里做试验，因受风寒而患重感冒，后来转为肺炎，不久便离开了人世。
1613年，沙伊纳通过望远镜观察太阳黑子方位的变化，发现了太阳自转现象并测定其周期为25天。
1650年，盖里克发明了抽气机，此后，他又测量密封容器抽空前后重量的变化，得出空气密度约每立方米1千克，比人们想象的重得多。
1657年，荷兰物理学家惠更斯（1627-1695）改进了伽利略设计的单摆时钟，按照精确的数学计算，令钟摆划过一条不同于圆弧的曲线（数学家称其为摆线）控制擒纵机构，使时钟走时误差从每天1小时减至5分钟。1675年，他把决定走时精度的钟摆换成“摆轮”，这个精巧的小轮子和纤细的弹簧连在一起，随着弹簧张弛，周期性地改变转动方向，利用它控制时钟齿轮的运动。用摆轮代替钟摆，摆脱了定时机构对重力的依赖，水平放置也能使用，而且走时误差可以减至每天两分钟。这种精巧的时钟体积可以做得非常小，便于放在衣袋里，故人们称它为“怀表”。从此，时钟由一种庞大的计时仪器变成普通人的日常生活用品，能够为更多的人提供服务，以更加有效的方式影响和协调人们的活动。
有了精确的计时仪器，人们便可更加准确地观察研究自然界的运动变化过程。人类对自然的探索，开始从空间关系的描述发展为对时间过程的追踪。
在弗兰西斯·培根提议测量声音速度时，人们认为光速非常快以至无法测量，无论光从多远的地方发出，总会“立即”到达观察者的眼前，人们看见光的时间并未滞后。75年之后，一位天文学家使人们改变了这种看法。
1675年，丹麦天文学家罗默（1645-1715）用望远镜连续观测木星后发现，绕木星旋转的四颗卫星在不同的月份，隐去（它们发出的光被木星遮挡）和复现的时间间隔并不相同。作为天文学家，他清楚地知道木星和地球绕太阳运行的轨道，在不同的时刻，地球与木星的距离发生变化，这种时间上的差异，只能是由于光以有限的速度传播所致。经对天文观测数据进行仔细分析，罗默计算出光的速度是每秒22.7万千米（比今天人们测量出的光速数值约小1/4）。他发现光速是有限的，而且测出了它的值，这是人类认识自然历程的一次飞跃，对人类形成正确的宇宙观，理解自然界更深层次的规律，创造崭新的技术，意义都非常深远。（未完待续）
1643年，即伽利略去世后的第二年，他的学生托里拆利（1608-1647）发现了大气压力，使人们开始研究身边无时不在的空气。当时在欧洲一些地方，人们已经注意到用水泵抽水时，水只能上升到10米高。以前人们一直认为是水泵活塞提起带走了空气，而大自然厌恶真空，水才会自动上升填充空气原来占有的地方。但一些人产生了疑问，为什么在10米以上的地方，大自然就不“厌恶真空”了呢？托里拆利认为，一定是一种有限的力在推动水柱上升。
托里拆利想用一个实验测量这个力的值。他和助手准备了一个盛有水银的盘子，用玻璃制作了一根1.2米长，且在一端封口的细管；先在管里注满水银，用指头封住水银的出口，把管子倒过来插在盘子里，松开指头，玻璃管中的水银就开始向下流动；当水银柱上端液面下降到760毫米时，就停住不动了。经过简单计算，托里拆利发现760毫米水银柱产生的压力，正好相当于10米水柱的压力（水银的密度是水的13.6倍）。原来是空气产生的压力托起了管中的水银柱，也是同样的力使水沿着抽水机管道上升。托里拆利更换不同长度的玻璃管进行试验，结果发现水银柱总是停留在760毫米高的地方。他还发现天气变化时，水银柱的高度会有微小变化。
在这个实验中，托里拆利获得了三项重要结果：
1. 用最简单的办法造成了真空（真空是没有任何物质的空间），从水银柱上端液面到玻璃管顶部的空间就是没有任何物质的真空，大自然并不“厌恶真空”。真空的发现，为250年后电子学诞生准备了最重要的实验条件。
2. 证实了大气压力的存在，而且非常方便地测出了它的数值，一个盘子和装有水银的玻璃管就是气压计。
3. 大气压力是变化的。
通过一个简单的实验便获得了如此丰富的信息，可谓科学的幸事。数百万年来人类一直生活在大气之中，然而直到这项实验进行之后，人们才知道大气压力的存在。大气压力的发现，对理解地球上发生的各种自然现象，以及了解生命活动，都具有极为重要的意义。
大气压力的发现迅速引发了一系列新的探索活动。
1649年，德国工程师盖里克（1602-1686）发明了真空泵，利用真空泵可以抽出密封于容器中的空气。他受托里拆利实验的启发，在装满水的木桶上连接抽水机，设想当木桶中的水被抽走后，就会形成真空。然而，由于木桶不够结实，在抽水的过程中漏气，有时甚至还会被外面气体的力量压破，试验总是失败。直到盖里克把木桶换成结实的厚壁铜球，这项试验才获得成功。
用抽水的办法获得真空十分不方便。不过，像任何新事物一样，第一件发明物品可能是最先进的，然而可能又是最不好用的。后来，盖里克模拟水泵的原理，在一段圆形金属管光滑的内壁中装上可以往复运动的活塞，活塞前后各有一个可以单向开启的阀门，当一个阀门打开的时候另一个就会闭上；把这样的金属管连接在容器上，往复移动活塞，容器中的气体就会越来越稀薄，由此做成了实用的真空泵。
盖里克发现，在抽去空气的容器里，小动物不能存活，蜡烛不能燃烧，食品却可以长久保持新鲜。这些发现启发人们思索空气的成分，探究空气与人的关系，促进了化学、生物学和医学的发展。
1660年，盖里克经观察发现，坏天气到来的前两三天，气压计的读数会发生微小变化，水银柱大约会下降1～2毫米，于是他开始用气压计预测风暴和降雨。这是人类最早的科学气象预报，因为气压降低会造成空气升腾，产生强烈的空气流动，这是形成风和雨的先决条件。
盖里克后来担任德国马德堡市的市长，在任35年。1654年，为了让人们相信大气有压力，他当面为德国皇帝和国会议员进行了历史上传为佳话的“马德堡半球实验”。这是一次极具戏剧性的科学实验。他把两个直径50厘米的铜质半球沿口涂上油脂对接，抽去球中的空气，在大气压力作用下，两个半球紧紧扣合在一起。半球上焊有结实的铜环，他让两支马队朝相反的方向分别用力拉两个半球，结果用了16匹马才把它们拉开。
今天，人们知道，在海平面附近，大气压力在1平方厘米面积上产生的力量，大约相当于1千克物体产生的重力，大气压力使马德堡半球结合在一起的力量，大约相当于2.4吨重物产生的压力，确实需要那么多匹马才能将其拉开。
盖里克以市长和科学家双重身份邀请公众观赏科学实验，也是一大发明。
托里拆利发现大气压力的消息传到法国巴黎，让一位具有哲学头脑与数学才干的年轻人产生了新的思考。他认为意大利物理学家用水银柱量出的大气压力，实际上是空气重量产生的力。根据大气压力有限的数值，他推测围绕地球的空气也应该是有限的，而且随着高度上升，大气的压力会逐渐减小。他让人带着水银气压计登上高山观察气压计读数的变化。当实验者带着两个气压计登上当地一座海拔1600米的山峰时，气压计水银柱液面下降了75毫米，这表明山上的大气压力与山下相比，大约减少了10%。实验者又多次重复进行试验，结果完全一样。哲学和数学赋予实验物理学家获得的结果以新的含义，使人们获得了更多的与大气有关的知识。同时，根据大气压力变化和高度的关系，人们发明了用气压计测量高程的方法。直到今天，旅行者和飞行员仍然喜欢使用这种方法。
这位聪明的年轻人就是法国杰出的学者帕斯卡（1623-1662），他不仅是哲学家、数学家、物理学家，还是一位发明家。
1642年，19岁的帕斯卡发明了最早的机械计算器。该计算器利用齿轮和精巧的传动机构组合，能够进行加减运算，而不需要使用笔和纸演算，也不需要记录计算的中间过程，只需操作机械按钮，便可以直接得出计算结果。这是人类最早借助机器进行脑力劳动的发明。 与此同时，帕斯卡还致力于流体静力学的研究，发现了继阿基米德的浮力原理之后的另一条极为重要的定律：静止流体中压强处处相等。他的这一发现使得人们通过技术发明，可以产生从未有过的巨大的力。例如，在与密闭液体容器相连的直径1厘米的管道中安装一个活塞，用手轻轻按压活塞，施加相当于1千克物体重量的推力，在容器另一端直径1米的管道中的活塞可举起10吨重的物体。阿基米德发明了通过杠杆放大力的技术，帕斯卡则发明了通过静止的液体增大人类力量的方法。今天，能够使巨大的钢铁工件迅速改变形状的万吨水压机，以及使人们轻而易举托起汽车的油压千斤顶，都源于帕斯卡的发现。
毫不夸张地说，科学可以使人成为巨人。
托里拆利发现大气压力的消息传到英国，让一位深受伽利略影响的青年学者也对空气产生了浓厚兴趣。他以一种特殊方式研究无处不在的空气，发现了空气运动变化所遵循的基本物理定律，以及空气与生命活动之间不可分割的联系。他就是有名的英国科学家波义耳（1627-1691）。
波义耳把托里拆利当年使用的玻璃直管换成一端封口的U形管，从开口一端向管内注入水银。水银把存留在U形管中的空气挤压到一边形成空气柱，水银注入越多，空气柱的高度就越小。根据注入的水银量可以算出空气柱承受的压力，精确测量压力和空气柱高度间的关系。他发现，残留在密闭管中的空气体积与压力成反比，这表明空气有弹性，是可以压缩的。这项实验还表明，如果不断减小压力，一定量的空气可以无限扩张，渗透到很大的空间范围。
这是科学家发现的第一个关于气体物理性质的定律。波义耳的这一发现，使人们可以设计制造更好的抽气机和空气压缩机，帮助人们理解和研究自然界中气体的运动，启发人们发明多种多样以空气为介质的工具和机器，这为蒸汽机的发明奠定了重要的理论基础。
波义耳还观察到空气压力对水沸点的影响。他发现，空气压力愈小，水沸腾的温度愈低；空气压力愈大，水沸点愈高。这项研究直接导致了真空干燥技术和高压锅出现。
波义耳是一位科学家，同时也是一位发明家。1654年，他和英国物理学家胡克（1637-1702）一起改进了德国人盖里克发明的真空泵，这种新的真空泵抽气快、真空度高。波义耳用它进行了许多研究，并从木材的蒸馏物里得到了丙酮与甲醇。他还用密封管改进了伽利略发明的温度计，消除了大气压力变化对温度测量的影响。
波义耳还是一位具有哲学家气质的科学家，在观察分析纷乱复杂的化学反应时，他提出了元素的概念，并且首次区分了化合物和混合物，为近代化学奠定了重要基础。
作为一位淡泊名利的学者，他拒绝了英国王室授予的贵族爵位。热爱他的人在他的墓碑上刻下这样一行字：“化学之父，伯爵的叔父”。
科学的进步增加了人们了解世界的能力，许多新的测量技术应运而生，使得人们能够超越感觉器官的生理极限，获取不曾知道的大自然信息。
1600年，曾担任英国王室掌印大臣的哲学家弗兰西斯·培根（1561-1626）向科学家提出，可否根据观察远处大炮的火光和听到大炮声音的时间差，测量声音的速度。1640年，梅塞尼利用精确的计时仪器完成了这项实验，测得声音在空气中传播的速度大约为每秒300米。遗憾的是，弗兰西斯·培根没能看到这一实验结果。虽然他不是职业科学家，但其一生都主张人们通过实验研究自然。1626年，65岁的弗兰西斯·培根想知道防止食物腐败需要多么低的温度。在寒潮袭来的一个大雪天，他在室外把雪塞进鸡的肚里做试验，因受风寒而患重感冒，后来转为肺炎，不久便离开了人世。
1613年，沙伊纳通过望远镜观察太阳黑子方位的变化，发现了太阳自转现象并测定其周期为25天。
1650年，盖里克发明了抽气机，此后，他又测量密封容器抽空前后重量的变化，得出空气密度约每立方米1千克，比人们想象的重得多。
1657年，荷兰物理学家惠更斯（1627-1695）改进了伽利略设计的单摆时钟，按照精确的数学计算，令钟摆划过一条不同于圆弧的曲线（数学家称其为摆线）控制擒纵机构，使时钟走时误差从每天1小时减至5分钟。1675年，他把决定走时精度的钟摆换成“摆轮”，这个精巧的小轮子和纤细的弹簧连在一起，随着弹簧张弛，周期性地改变转动方向，利用它控制时钟齿轮的运动。用摆轮代替钟摆，摆脱了定时机构对重力的依赖，水平放置也能使用，而且走时误差可以减至每天两分钟。这种精巧的时钟体积可以做得非常小，便于放在衣袋里，故人们称它为“怀表”。从此，时钟由一种庞大的计时仪器变成普通人的日常生活用品，能够为更多的人提供服务，以更加有效的方式影响和协调人们的活动。
有了精确的计时仪器，人们便可更加准确地观察研究自然界的运动变化过程。人类对自然的探索，开始从空间关系的描述发展为对时间过程的追踪。
在弗兰西斯·培根提议测量声音速度时，人们认为光速非常快以至无法测量，无论光从多远的地方发出，总会“立即”到达观察者的眼前，人们看见光的时间并未滞后。75年之后，一位天文学家使人们改变了这种看法。
1675年，丹麦天文学家罗默（1645-1715）用望远镜连续观测木星后发现，绕木星旋转的四颗卫星在不同的月份，隐去（它们发出的光被木星遮挡）和复现的时间间隔并不相同。作为天文学家，他清楚地知道木星和地球绕太阳运行的轨道，在不同的时刻，地球与木星的距离发生变化，这种时间上的差异，只能是由于光以有限的速度传播所致。经对天文观测数据进行仔细分析，罗默计算出光的速度是每秒22.7万千米（比今天人们测量出的光速数值约小1/4）。他发现光速是有限的，而且测出了它的值，这是人类认识自然历程的一次飞跃，对人类形成正确的宇宙观，理解自然界更深层次的规律，创造崭新的技术，意义都非常深远。（未完待续）