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帕斯卡 Pascal, Blaise (1623.6.19~1662.8.19)
發佈者:系統管理員 (2012-05-14 17:04:01)
最後修改者:系統管理員 (2012-05-14 23:33:36)
帕斯卡(Blase Pascal,1623~1662),法國數學家、物理學家。1654年,他發現了帕斯卡定律(1663年公開發表)。其內容是:加在密閉液體任何一部分上的壓強,能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。
生平簡述
  1623年6月19日,帕斯卡誕生在法國多姆山省克萊蒙費朗城。他的父親是一位受人尊敬的數學家,又是一位地方稅務執法官員。

  帕斯卡沒有受過正規的學校教育,在他4歲那年母親病故了,父親和兩個姐姐便負擔起了對他進行教育和培養的責任。1631年,他隨全家遷居巴黎。從此,父親對他抓得很緊,親自輔導他學習拉丁文和希臘文。為了保證這兩種語文的學習,還嚴格禁止他學習數學,絕非是一件輕而易舉的事。帕斯卡在認真學好語文之外,在空閒甚至是遊戲的時間才思考數學。常見他在遊戲時,用煤渣在地上練習畫圓、等邊三角形及其他各種幾何圖形。由於父親有意在兒子面前避開數學知識,所以帕斯卡叫不出這些圖形的明稱,以致他將圓周叫做圈,將直線叫做棒…他又引出定理和它們的證明方法。

  有一次,帕斯卡正在研究數學,父親還以為他在做語文作業呢。當他發現兒子正在證明歐幾里得的一個定理時,簡直被驚呆了。在他的質問下,當孩子用一堆諸如什麼棒呀、圈呀之類的"獨創"名詞,說明他已經證明過的另一定理的一個結論時,父親覺得一陣暈眩,幾乎不能自制。他受到了天才的具大力量的震憾。父親立即去找學富五車的培勒先生,但他激動得說不出話,當他說清看見兒子在做什麼時,已是高興得淚流滿面、泣不成聲了。於是,在兩位好朋友的腦子裡同時閃現了一個念頭:小帕斯卡"發現"了數學。12歲的帕斯卡獨自發現了歐幾里得的前23條定理。

  父親為了使帕斯卡的才能得到進一步的培養和提高,在他16歲的時候,就經常帶他去參加數學家和物理學家小組(巴黎科學院的前身)的學術活動。1640年,帕斯卡發表了題為《圓錐曲線之幾何》的著名論文,文中提出了影射幾何中的帕斯卡定理。笛卡兒看過此文之後,他怎麼都不相信這篇出色的論文竟是一個17歲孩子的作品。

  1642年,年僅19歲的帕斯卡發明瞭一種可以做四則運算的齒輪計算機,並用來幫助父親處理執行事務,他還取得了專利。此後,他一直在設法改進這種機器,總共製造了50多台。現代機械計算器的工作原理正是以此為基礎的。
 
  1643年,義大利科學家托里拆利用水銀柱做實驗,證實了大氣壓強、托里拆利真空的存在。應該說,托里拆利實驗已經從根本上駁倒了"自然厭惡真空"的觀念。但在實際上卻還需要一個過程,還有一些人對此表示懷疑和反對。有關托裏拆利實驗的消息,是通過別人傳給帕斯卡的。由於關於實驗的說明很不完全,所以帕斯卡認為有必要再經自己獨立思考,並重做托里拆利實驗。他曾說過:"真空在自然界是可能存在的,自然界不是像許多人想像的那樣如此巨大的厭惡來避開真空。"

  1646年~1647年,帕斯卡在魯昂和巴黎以不同的方式做過一系列實驗。它設計了巧妙地連接在一起的兩個玻璃管,依靠其中一個可以減少另一個管裡汞表面上的空氣。利用這種實驗裝置的各種做法,可靠地演示了空氣壓力的存在及壓力的大小決定了管子中汞柱的高度。他還想到:既然大氣壓力是由空氣的重力產生的,那麼在海拔越高的地方,玻璃管中液注就應該越短。他十次將一端封閉的玻璃管用汞灌滿,用手堵住開口把他倒過來,並將堵住的開口端浸入盛有汞的容器裡,放手後,管中汞面下降,並停在某個高度上,他用桌子和椅子搭成臨時的階梯,沿階梯上去可直接觸到屋頂。他一手拿著玻璃管和成汞的容器,一手拿照明用的蠟燭,這確實需要相當的技巧。但是,這樣小的高度變化所對應的汞柱高度的變化太小了,他幾乎看不出這個變化。於是,他又在巴黎的教堂尖頂做了實驗,然而效果仍不夠明顯……他終於想到奧弗涅的多姆山,但他的身體太差,不能登山。因此,他只得寫信給他的姐夫佩裏埃,請他沿著奧弗涅山脈的多姆山的山坡,從山腳到山頂確定若干個觀測點,自下而上依次觀測氣壓計中汞柱的高度……1648年的一天,佩裏埃開始了這項意義重大的觀測活動,他在山腳下用兩只完全相同的氣壓計,測得了氣壓值,然後,留下一隻,隨身帶著另一隻向山上爬去,沿途在各個觀測點上進行觀測並分別記下觀測的結果,直至山頂,實驗的結果是汞柱高度總共有3英吋(合7.6釐米)之差。帕斯卡訊即將證實大氣壓強隨高度的增高度的增加而減小的實驗結果公諸於世,引起了物理界的廣泛注意。帕斯卡還用紅葡萄酒和一根46英尺(合14.1米)長的玻璃管(這時,找到一隻長玻璃管已不很困難),重做了托裏拆利實驗,並解釋了他的理論。他還請人將一個注有一半空氣的氣球帶到山頂,結果發現氣球膨脹了,而再度將氣球帶到山下時,他又慢慢變癟了。

  1649~1651年,佩裏埃又根據斯卡的意見,進行了一列的氣壓觀測,證實了汞柱的高度與當時當地的大氣條件有關,從而預示了氣壓計用於氣象預報的前景。帕斯卡曾在巴黎的高層大廈聖傑克塔上親自做實驗,以驗證這類實驗的可靠性。

  1651~1654年,帕斯卡進行了關於液體的平衡以及空氣的重力等研究。   1654年,他提出二項式展開係數的三角形排列法,及帕斯卡三角形。他又和同時代著名數學家費馬通信,他們共同奠定了概論的基礎。

  1646年,帕斯卡皈依了冉森教,宗教日益主宰其生活,終於在1654年11月23日,接受第二次洗禮。1655年,退隱於波爾-魯耶爾修道院。1658~1659年,研究擺線問題,間接地促進了微積分學的形成和發展。

  帕斯卡由於過度地工作和學習,從18歲起就病魔纏身,1658年健康迅速惡化,1662年8月19日在巴黎病逝,年僅39歲。後人為了紀念他,用他的名字帕斯卡命名壓強的單位,簡稱"帕"。

  帕斯卡晚年的文學作品《致外省人書》、《思想錄》等,對法國散文的發展有很大的影響,並作為範例選入中學課本。
重大貢獻:
1.帕斯卡定律

 發現定理
  1651~1654年,帕斯卡研究了液體靜力學和空氣的重力的各種效應。經過數年的觀察、實驗和思考,綜合成《論液體的平衡和空氣的重力》一書。提出了著名的帕斯卡定律(或稱帕斯卡原理),即;加在密閉液體任何一部分上的壓強,必然按照其原來的大小由液體向各個方向傳遞。著名科學史家沃爾夫稱,帕斯卡的這一發現是17世紀力學發展的一個重要里程碑。

  帕斯卡在此書中詳細討論了液體壓強問題。在第一章中,帕斯卡敘述了幾種實驗,它們的結果表明,任何水柱,不論直立或傾斜,也不論其截面積的大小,只要豎直高度相同,則施加於水柱底部的某一已知面積的活塞上的力也相同。這一個力實際上是液體所受的重力。書中詳細敘述了密封容器中的流體能傳遞壓強,討論了連通器的原理。帕斯卡利用一個充水的容器,它有兩個圓筒形的出口,除此之外,其他部分都封閉。兩個出口的截面積相差100倍,在每一個出口的圓筒中放入一個大小剛好適合的活塞,則小活塞上一個人施加的推力等於大活塞上100人所施加的推力,因而可以勝過大活塞上99個人施加的推力,不管這兩個出口大小的比例如何,只要施加於兩個活塞上的力和兩個出口的大小成比例,則水的平衡就可以實現。帕斯卡在書中一一敘述了密閉液體、壓強不變、向各方傳遞等帕斯卡定律的基本點。

  此書是帕斯卡於1653年寫成的,但直到他逝世後的第二年----1663年才首次面世。
  帕斯卡是在大量觀察、實驗的基礎上,又用虛功原理加以;證明才發現了帕斯卡定律的。在帕斯卡做過的大量實驗中,最著名的一個是這樣的:他用一個木酒桶,頂端開一個孔,孔中插接一根很長的鐵管子,將接插口密封好。實驗的時候,酒桶中先權滿水,然後慢慢地往鐵管子裡注幾杯水,當管子中的水柱高達幾米的時候,就見木桶突然破裂,水從裂縫中向四面八方噴出。

  帕斯卡定律的發現,為流體靜力學的建立奠定了基礎。帕斯卡還在這一定律的基礎上提出了連通器的原理和後來得到廣泛應用的水壓機的最初設想。他又指出器壁上所受的、由於液體重力而產生的壓強,僅僅與深度有關;他用實驗,並從理論上解釋了與此有關的液體靜力學佯謬現象。

  述,他在一週之內就突擊讀完了歐幾里得《幾何原本》的前六本,並還能把它應用於力學。1653年,他進入牛津大學里奧爾學院做工讀生。他沒有取得學士學位,而是在1663年獲得文學碩士學位。