Luftens flygtige bestanddele IV.

Blandt de videnskabsmænd, der fattede interesse for det nye instrument, var det franske geni Blaise Pascal, der som 16årig fremsatte flere betydningsfulde geometriske læresætninger og som 21årig konstruerede en kostbar, men funtionel, mekanisk regnemaskine, den tidligste forløber for kasseapparatet.

Som 25årig havde Pascal i 1648 sat sig grundigt ind i Torricellis opfindelse og ønskede at efterkontrollere dens principper. Hvis luften var et »ocean« og havde vægt, ville luften, der pressede på ovenfra, forøge vægten af luften nedenunder og få trykket der til at stige. Hvis Torricelli havde ret, ville lufttrykket mindskes med højden, ligesom trykket eller den kumulative vægt i vand øges med dybden. For at verificere dette foreslog Pascal, at man transporterede et barometer op til toppen af et bjerg.

Af forskellige grunde var han ikke i stand til selv at klatre op. Han var svagelig og kronisk syg. Han led af højdeskræk, og der var under ingen omstændigheder bjerge i nærheden af Paris. Men tilfældigvis boede hans svoger, embedsmanden Florin Perier, i det bjergrige Auvergneområ  de i Sydfrankrig. Perier gik med til at udføre eksperimentet. Pascal sendte materialet ned til ham, og den 19. september 1648 gik Perier i gang med at registrere resultaterne i en lang, skriftlig rapport.

Han skrev, at han til at overvære eksperimentet havde inviteret et antal udmærkede gejstlige og lægmænd fra sin hjemby Clermont til at ledsage sig. Først begav de sig til minimimunkenes have, et lavtliggende sted i byen, hvor Perier opsatte et »Torricellirør«. De aflæste omhyggeligt højden af kviksølvsøjlen gentagne gange. Den var på godt 70 cm. Perier lod en af munkene, »der var lige så from som duelig«, blive i haven sammen med barometret for at kontrollere, om søjlen ændrede sig i løbet af dagen. Selv besteg han og resten af selskabet det 1490 m høje bjerg Puy de Dome og anbragte et andet barometer på toppen. De aflæste 62,67 cm. »Vi var så betaget af glæde og forundring,« rapporterede Perier, »og vor overraskelse var så stor, at vi for egen tilfredsstillelses skyld ønskede at gentage eksperimentet.« Han flyttede barometeret rundt om toppen og foretog yderligere fem aflæsninger. De viste alle det samme. Da den opstemte gruppe var på vej ned, opstillede Perier på ny røret og konstaterede, at barometerstanden var steget. Den tilbageblevne, opmærksomme munk i haven kunne melde om uforandret barometerstand. Endnu en gang opstillede den omhyggelige Perier røret, som han havde båret op og ned ad bjerget. Og i haven registrerede også det godt 70 cm, »hvilket gav den endelige bekræftelse af vore resultater«.

Resultaterne var en 100 procents bekræftelse af Pascals antagelse, at luft er en elastisk masse, hvis vægt eller tryk falder med højden. Beviset herfor gav ham »en stor tilfredsstillelse«.

Selv om Torricelli og Pascal var fremkommet med mange afsløringer omkring luften, gjorde deres opfattelse af den som en enkel og ensartet substans dem blinde med hensyn til løsning af andre uløste problemer omkring luft. Hvad skete der f.eks. med vand, når det fordampede? Grækerne troede, at det vendte tilbage til luften, men lod spørgsmålet om, hvordan det på ny blev til vand og dannede skyer, forblive ubesvaret. Den første egentlige beskrivelse af luft som andet end blot en enkelt masse fremførtes af en af Galileis franske samtidige, som ikke var specielt interesseret i atmosfæren.

Rene Descartes havde meget tilfælles med Aristoteles. Af mange opfattes denne franske enspænder som den moderne filosofis fader og Aristoteles som forfaderen til den klassiske tænkning. Ligesom grækeren før ham elskede logikken, elskede Descartes matematikken »fordi dens følgeslutninger er så selvindlysende«. Descartes nærede en dyb mistillid til Aristoteles' filosofi, som han selv var blevet så grundigt skolet i, men begik selv lignende fejl, da han stædigt forsøgte at overføre de universelle love til den umedgørlige mangfoldighed af specifikke situationer. Descartes' syn på luften fremtræder nærmest som en tilfældig fodnote til hele hans virke og anseelse, hvilket også gælder Aristoteles' beskæftigelse med emnet. Det er dog alligevel interessant, fordi det løfter den første flig af sandheden.

I et tillæg til sit berømte værk Om metoden anførte Descartes, at alle jordiske stoffer var sammensat af en grundlæggende substans, idet meget små partikler af dette grundmateriale i forskellig størrelse og form var opløst i en usynlig, »underfundig materie«. Luftens grundlæggende partikler lå ifølge Descartes oven på hinanden uden at sammenblandes, hvor imod bestanddelene i faste stoffer »blev indflettet i og knyttet til hinanden på samme måde, som når grenene i buske vokser sammen til en hæk«. Vand opfattede han som bestående af glatte og fedtede partikler »ligesom små ål, der slynger sig omkring hinanden, men uden at blive siddende på en sådan måde, at de ikke kan adskilles igen«.

Ifølge Descartes kunne vand også skifte fra en fast til en flydende eller luftformig tilstand, alt efter hvor fast dets partikler er knyttet til hinanden. Der opstår fordampning, når den underfundige materie »efter kraftig påvirkning fra Solen eller af andre grunde« indvirker på vandpartiklerne. Dette ville få partiklerne, »der er tilstrækkeligt små, og som let lader sig adskille fra deres naboer, til her og der at bryde fra hinanden og flyve op i luften, ligesom når støv fra en mark hvirvles op, blot det sættes i bevægelse af forbipasserende fødder.«

Efter at Descartes på denne måde havde antydet, at luft nok snarere var en blanding af gasser end en enkelt masse, blev forskerne mere og mere optaget af at finde frem til de enkelte bestanddele. Mens Galilei og hans kolleger var fysikere, og astronomer navnlig interesserede sig for luftstrømmenes mekanik, skyldtes de væsentligste bidrag i slutningen af 1600tallet og i 1700tallet kemikere, der forsøgte at opløse og analysere den mærkelige og usynlige substans. Deres foregangsmand var den aristokratiske, skrøbelige og asketiske engelske videnskabsmand Robert Boyle.

Som den syvende søn af en velbeslået engelsk-irsk godsejer behøvede Boyle aldrig at bekymre sig om rigdom og magt og kastede sig i stedet over videnskabelig forskning i laboratoriet. Femten år gammel havde han begærligt slugt Galileis værker, og da han var i tyverne, lejede han uden nogensinde at have studeret ved et universitet en suite af værelser i Oxford by og indledte en række fantastiske undersøgelser og opdagelser.

Han stiftede bekendtskab med en luftpumpe, som var opfundet af en tysk fysiker, og bestemte sig for at konstruere en bedre med henblik på studier af luft og forbrænding. Ved et lykketræf fik han en overordentlig begavet, ung fysiker som assistent. Det var Robert Hooke, der blev næsten lige så berømt som Boyle selv, men mere som opfinder end som teoretiker. Gennem sit lange og produktive, men trættekære liv opfandt han bl.a. det første praktisk anvendelige anemometer til måling af vindstyrke samt kardanakselen, som anvendes i vore dages biler, irisblænderen, der kendes fra de fleste fotoapparater, og vaterpasset.

Alt dette var noget, der for Hooke hørte fremtiden til. Sammen med Boyle undersøgte han den tyske luftpumpe indgående og fremkom 1657 med en langt bedre konstruktion. Boyle var i stand til at frembringe et næsten totalt vakuum i den, og et af hans første forsøg gik ud på at kontrollere Galileis iagttagelse, at en fjer og en tungere genstand, i dette tilfælde en mønt, ville falde med samme hastighed i et lufttomt rum, og han konstaterede, at de faktisk ramte bunden i samme øjeblik.

Ved hjælp af pumpen kunne Boyle ikke blot fjerne luften fra rummet, men også presse luft ind i det. Efter at have komprimeret en stor luftmængde i en glasbeholder opdagede Boyle, at trykket i beholderen var uformindsket, også efter et længere stykke tid. Heraf sluttede han, at »der findes en fjeder eller en elastisk kraft i den luft, vi lever med«, og han funderede over, om den indeholdt sammenrullede partikler, som udvider sig i samme øjeblik, en indesluttet kraft fjernes. For at undersøge dette fænomen forbandt han og Hooke et kviksølvbarometer med et net af forseglede glasrør og målte samtidig den indesluttede lufts tryk og volumen. Da de havde gennemført 44 omhyggelige målinger, påviste de den enkle matematiske sammenhæng, der er blevet kendt som BoyleMariottes lov, og som udsiger, at ved konstant temperatur er en indespærret luftmasses tryk omvendt proportionalt med dens rumfang. Sammentrykkes luftmassen til det halve, fordobles trykket og omvendt.