Но действительность опровергла мнение Папена. Пришлось потратить два года на кропотливые опыты, прежде чем он мог прийти к сколько-нибудь удовлетворительным результатам. Описание своих работ Папен опубликовал в статье под названием «О новом опыте над безвоздушным пространством». Это было первым выступлением молодого ученого в печати. О нем узнал научный мир. Его работы обратили на себя внимание и заслужили похвалы естествоиспытателей новой школы. Научные связи Папена значительно расширились: он стал переписываться со многими учеными. В переписку с ним вступил сам Лейбниц. Этот замечательный ученый и философ приобрел к тому времени мировую славу. К мнению Лейбница очень прислушивались, и то обстоятельство, что он избрал своим корреспондентом Папена, сильно подняло авторитет Дени.
В самый разгар работ Дени над воздушным насосом, когда он искал наилучшие формы прибора, Лейбниц подал ему мысль использовать систему, ставшую потом известной всему миру под именем «поршня и цилиндра». Папен сразу оценил эту блестящую идею. Он немедленно бросил все остальное и принялся за осуществление такого прибора.
Он взял вертикальный пустотелый цилиндр B, закрытый снизу, и второй цилиндр A, внешний диаметр которого был равен внутреннему диаметру цилиндра B. При попытке вдвинуть второй цилиндр в первый Папен увидел, что это очень трудно, что нужно приложить большое усилие, чтобы продвинуть его хоть немножко. Находящийся в первом цилиндре воздух сопротивлялся движению поршня. Этот поршень как бы плавал на поверхности воздуха, заключенного в цилиндре. Но как только Папен открыл кран, поршень стал опускаться. Доведя его до дна цилиндра и закрыв кран, Папен убедился, что теперь поршень очень трудно вытащить обратно. Наружный воздух давил на него с огромной силой. И только когда Папен снова открыл кран, давление над поршнем и под ним уравновесилось, и поршень удалось свободно вынуть.
Проделав этот опыт, Папен стал обдумывать, как же использовать построенный им прибор. Он хотел заставить атмосферное давление работать. Вскоре он придумал приспособление, состоявшее из блоков, шнура и нескольких гирь. Перекинув шнур через блоки и прикрепив его конец к поршню A, Папен стал выкачивать из цилиндра воздух. И как же обрадовался он, когда увидел, что с удалением воздуха поршень опускается и тянет за собою шнур! На шнуре стали подниматься гири. Нужная Папену схема была найдена.
Следующей его задачей было отыскать способ быстро удалить воздух из-под поршня. Он понимал, что его аппарат может иметь практический смысл как машина для поднимания грузов только при условии, что движения поршня вверх и вниз будут чередоваться быстро.
