تاریخچه پمپ وکیوم

واژه‌ی «خلأ» از ریشه‌ی لاتین vacuus به‌معنای «فضای خالی» یا «تهی» گرفته شده است. اگرچه پیش از قرن هفدهم، دانشمندان مختلفی آزمایش‌هایی درباره‌ی خلأ انجام داده بودند، اما اختراع پمپ وکیوم یا همان پمپ خلأ به‌طور رسمی به نام دانشمند آلمانی، اتو فون گریکه، در سال ۱۶۵۰ ثبت شده است. این دستگاه نقطه‌ی عطفی در درک بشر از پدیده‌ی خلأ به شمار می‌رود و راه را برای تحولات علمی بسیاری هموار کرد.

پیش از این اختراع، ابزاری به‌نام پمپ مکشی وجود داشت که قدمت آن به دوران امپراتوری روم بازمی‌گردد. بعدها، مهندس مشهور اسلامی، الجزری، نیز در آثار علمی خود به توصیف این پمپ‌ها پرداخت.

در اوایل قرن هفدهم، طراحی پمپ‌های آب آن‌قدر پیشرفت کرده بود که توانایی ایجاد خلأهای قابل اندازه‌گیری را داشتند؛ با این حال، مفهوم خلأ هنوز برای دانشمندان به‌درستی درک نشده بود. مسئله‌ای که توجه بسیاری را جلب کرد، محدودیت ارتفاعی بود که پمپ‌های مکشی قادر به بالا کشیدن آب بودند. در اندازه‌گیری‌هایی که حدود سال ۱۶۳۵ انجام شد، این ارتفاع حداکثر ۱۸ یارد فلورانسی (حدود ۹ تا ۱۰ یارد امروزی) بود. این محدودیت، برای پروژه‌های آبیاری، تخلیه‌ی آب معادن و طراحی فواره‌های باشکوه دوک توسکانی، مانعی بزرگ محسوب می‌شد.

در همین راستا، دوک توسکانی از گالیله، دانشمند بزرگ ایتالیایی، درخواست کرد تا علت این پدیده را بررسی کند. گالیله نیز با دانشمندان دیگر، از جمله گاسپار برتی، همکاری کرد. برتی در سال ۱۶۳۹ نخستین فشارسنج آبی را ساخت. این ابزار علمی موفق شد خلأیی در بالای ستون آب ایجاد کند، اما برتی نتوانست آن را توضیح دهد.

گام بزرگ بعدی در سال ۱۶۴۳ برداشته شد، زمانی که اوانجلیستا توریچلی، شاگرد گالیله، اولین فشارسنج جیوه‌ای را طراحی کرد. او ثابت کرد که فضای بالای ستون جیوه، در واقع، خلأیی واقعی است و نظریه‌ای علمی و قانع‌کننده برای آن ارائه داد.

الهام‌گرفته از همین آزمایش‌ها، اتو فون گریکه در سال ۱۶۵۰، نخستین پمپ خلأ واقعی را طراحی و تولید کرد. این پمپ از یک پیستون و یک استوانه‌ی فلزی با دریچه‌های یک‌طرفه تشکیل شده بود که وظیفه‌ی آن بیرون کشیدن هوا از محفظه‌ای بسته بود. فون گریکه برای نمایش توانایی این اختراع، دو نیم‌کره‌ی مسی با قطر ۵۱ سانتی‌متر را که به نام نیم‌کره‌های ماگدبورگ شناخته می‌شوند، به یکدیگر متصل کرد و با استفاده از پمپ، هوای میان آن‌ها را تخلیه نمود.

برای اثبات قدرت فشار هوا، گریکه هشت اسب را به هر طرف نیم‌کره‌ها بست، اما حتی این نیروی عظیم هم قادر به جدا کردن نیم‌کره‌ها از یکدیگر نبود. زمانی که دوباره هوا به داخل محفظه بازگردانده شد، نیم‌کره‌ها به‌آسانی از هم جدا شدند. او این آزمایش را در سال ۱۶۶۳ در دربار فردریش ویلهلم در برلین نیز تکرار کرد، این‌بار با کمک ۲۴ اسب.

با انجام این آزمایش‌ها، فون گریکه یکی از باورهای دیرینه‌ی فلسفی، یعنی وحشت از خلأ (Horror Vacui) را رد کرد. این باور می‌گفت طبیعت از خلأ بیزار است و آن را برنمی‌تابد. فون گریکه نشان داد که اجسام، نه به خاطر کشش خلأ، بلکه به دلیل فشار هوای اطراف به درون فضاهای خالی رانده می‌شوند.

اتو فون گریکه در تاریخ ۱۱ مه ۱۶۸۶ در شهر هامبورگ آلمان درگذشت. به پاس خدمات علمی ارزشمند او، دانشگاه ماگدبورگ به افتخار او، به نام دانشگاه اتو فون گریکه نام‌گذاری شده است.