你看得见「真空」吗？
「放空」似乎是现代人尝试脱离紧张生活时最希望做的事（也是打混、发呆、瞌睡、或恍神时最常用的借口），但此放空在心灵世界或许容易达成，我们似乎只需读懂并做到《般若波罗蜜多心经》中，观自在菩萨和舍利佛对话中的「空」，或就真的能放空了。听起来容易，那在物质世界呢？
物质世界的「空」一向是自古以来人们尝试去了解、寻、或反对的。十七世纪前，大多数会思考这个问题的人都不认为「真空」是可能的或存在的。若用「存在」的概念来去想，他们并不认为上帝所创造的「空间」会有什么理由是「空」的，因此，在扣掉所有可经验可应证物质之后，最后不得已便发明了一个叫做「以太」（ether）的东西来填充，甚至支撑这个空间[1]。因此，就算什么都看不见，他们认为整个宇宙除了看得见摸得到的物质外[2]，都是由没有质量看不见得以太所填充，天上的星体都「浮」在以太上。毕竟，要人们想象天上的星体没有什么「东西」撑着而不掉下来是极为困难的事情。
如果说十七世纪初意大利物理学家托里切利（般若波罗蜜多心经歌词 Evangelista Torricelli, 1608~1647）的气压计所产生的神奇「真空」，在当时造成了多大的争论，那 1654 年马德堡市长 ?Otto von Guericke 用三十匹马拉动真空密合半球的实验，无疑是大型户外科学实验表演的最佳典范。为了证明大气压力有多大，当时用两队各十五匹马拉动两个因抽去空气而成「真空」密合的半球，总共三十匹马的力气却拉不开这个半球，这个表演一方面向世人展示大气压力是如此超乎想象的大，另一方面也证实了半球中的真空「是真的」！！如此的大型户外实验表演，科学家所阐述的科学论点，透过了公众的示范实验，妆以浓厚的表演性质，使整个科学实验充满了娱乐效果。这些表演不仅无损实验所欲揭橥的科学概念，更引发了世人对过去一千多年来关于物质空间论的质疑。
1654 年马德堡市长 Otto von Guericke 所做的「马德堡半球」实验（Magdeburg hemispheres），绘制者为十七世纪德国科学家 Gaspar Schott（1608~1666）。（图片来
源:/wiki/File:Magdeburg.jpg）
我们都从理化或物理课本上学过「波以耳定律」[3]，但恐怕学校老师并不会告诉你，原来当时波以耳（Robert Boyle, 1627~1691）实验背后有多少的辛苦与尴尬（有可能老师自己都不知道）。波以耳是苏格兰人，其父亲理查德．波以耳（Richard Boyle）是当时全英国最富有的贵族，其身后所留下来的大量财富和房地产，足以让其儿子在私人庄园中成立自己的大型科学实验室。1654 年，二十七岁的波以耳前往位于牛津（Oxford）的祖传领地，他在那里聘请了一个穷困但有细心、耐心、以及实做精神的年轻人－虎克（Robert Hooke）担任助手，开始投入空气帮浦（air pump）的研究。
波以耳和虎克大大改良了前人所制造的空气帮浦，他们所制造的帮浦，不仅不需大量的水来制造压力，也不像之前的帮浦那样难以安装与操作（Shapin, S. & Schaffer, S., 1985, p. 26）。新的帮浦让两位罗伯特非常容易进行科学实验。根据文献记载，他们利用这个帮浦总共进行了四十三次所谓的「物理机械新实验」（New Experiments Physico-Mechanical）。波以耳尝试用帮浦将空气「尽可能」地抽空之后，利用一种他称为 diachylon 的特殊水泥接合剂来将容器上方出口密封，波以耳便以此「什么都没有」的容器来证明其对「真空」的理论。
波以耳的第一个空气帮浦，由其助手 Robert Hooke 所制作（图片来源：Shapin, S. & Schaffer, S., 1985, p. 27）
有趣的是，究竟要怎么用这样「什么都没有」的容器来证明「真空」的存在呢？在当时，普遍大家都认为空气是生物生存的必要条件，因此，若能证明在波以耳的神秘容器中，生物无法呼吸而死亡的话，那大概是最具震撼性的实验了。十八世纪中叶英国画家约瑟夫．莱特（Joseph Wright, 1734~1791），便透过巴洛克绘画最具光影效果的内光画法，戏剧性地描述了这样的一个实验表演。
《一只鸟的空气帮浦实验》（An Experiment on a Bird in the Air Pump），由十八世纪中叶英国画家约瑟夫．莱特（Joseph Wright, 1734~1791）所绘。此画作目前收藏并展示于英国伦敦的国家艺廊（The National Gallery）。
在这幅画中，真空帮浦上方玻璃容器中的鸟因为空气被抽空而濒临死亡边缘，下面少女不敢目视的神情说明了一切。四周参与的王公贵族们带着惊讶中看好戏的神情，议论纷纷在紧张的氛围中交错。画面中的科学家（当时称作自然哲学家，natural philosopher）及其助手，用夸大的手势，与一面安抚又一面怂恿少女观看的动作，为这幅描写十七世纪真空实验的画作填满了戏剧的张力。 波以耳便是以这般手法，在其私人庄园实验室中，为络绎不绝的王公贵族宾客们，一次又一次地上演这出「真空」好戏。英国剑桥大学科学史学家 Simon Schaffer 在其著名的著作「利维坦与空气帮浦：霍布斯、波以耳与实验生活」（‘Leviathan’ and the Air-pump: Hobbes, Boyle, and the Experimental Life）一书中[4]，说明了波以耳便是利用这种视觉性的「事实证明」来强调其实验结果对科学理论的重要性（Shapin, S. & Schaffer, S., 1985, p. 61）。若这个真空实验是一种科学表演仪式，则实验中所牺牲的鸟或老鼠便是这个科学仪式的祭品。
这样形式的私人科学实验表演，在越搞越大之后，不仅没有让当时的观众觉得太戏剧性或表演性质抢过科学研究主体，使得节目做不下去。相反地，日常闲闲没事做只会到处跑趴的王宫贵族们，因为类似这样的表演节目实在太过空前，到最后将这些原本仅止于私人庄园实验表演的节目，赋与学术与官方的地位与头衔。1660? 年 11 月于伦敦成立的英国皇家科学学会（The Royal Society）以及其随之而来的科学实验计划，便提供了这样的舞台。 Royal Society 成立时的正确全名为 Royal Society of London for the Improvement of Natural Knowledge，其中「自然知识提升」的方法之一，便是这样结合表演娱乐效果的科学实作。
Thomas Sprat (1667) 于其著作 History of the Royal Society 中所绘制的卷头插画，画中显示波以耳的科学实验于当时科研社的社会地位是无可取代的。（图片来源：Shapin, S. & Schaffer, S., 1985, p. 33）
看来波以耳的空气帮浦与真空实验成功地将他推上了当时社会地位与实验科学代表的宝座，但这些实验真的都成功了吗？事实上，由于实验过程的设计有问题，以及器具有漏气的麻烦，使得实验的结果不全然理想。但波以耳利用其擅长的口语与表演专长，掩盖了这些实验缺失。在整个表演活动中，波以耳扮演了实验者与实验结果的第一线目击者，透过他的口语阐述与表演设计，反而周遭观众并非第一线的实验结果目击者，他们所看到的，充其量只是「被包装过」的「事实证据」。
综上所述，我们可以了解到科学实验与表演的结合，不仅是「渊远流长」，更在当时的社会与社间的知识产生与传播，产生了极大的效果。这样的结合，究竟在我们今日所谓「科学知识的传播」上，带来了怎样的启示与警醒，或许是从事科普传播者所需思考与反省的。类似这样结合科学实验与表演的历史公案还有后来虎克（就是本文中波以耳的得力助手）的显微镜实验，相关内容将于下一篇系列文章中介绍。
你看得见「真空」吗？没有科学家绞尽脑汁地用各种方法，想办法去呈现去证明，甚至用几近魔术表演的手法来呈现「事实」。对于相信「眼见为凭」的普罗大众来说，科学语言是需要被翻译被解读的，波以耳便是利用他的表演专长，以及现场示范，让观众「看见真空」。
【参考书目与延伸阅读】
Dear, P. (2001). Revolutionizing the sciences: European knowledge and its ambitions, 1500-1700. UK, Hants: Palgrave.
Dear, P. (1995). Discipline & experience: The mathematical way in the scientific recolution. US, Chicago: The University of Chicago Press.
Hacking, I. (1983). Representing and intervening: introductory topics in the philosophy of natural science. UK, Cambridge: Cambridge University Press
Shapin, S. & Schaffer, S. (1985). Leviathan and the ari-pump: Hobbes, Boyle, and the experimental life. US, Princeton: Princeton University Press.
Shapiro, B.J., (2000). A culture of fact: England, 1550-1720. US: New York: Cornell University Press.
【注】
[1] 这种论点大致可被归类为所谓的「物质空间论」（plensim）。此论点主张空间中必定充满物质，「真空」是不可能的。这个概念的最大发扬者正是古希腊大哲学家亚里士多德（Aristotle），细节可参阅亚里士多德《物理学》（Physica）的第四书（the Fourth Book）。
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