布萊士·帕斯卡 - 人物簡歷
生於克萊蒙費朗,早逝於巴黎。父親是數(shù)學(xué)家、“梅森學(xué)會”成員,對他的早期教育影響很大。他自幼聰穎,求知欲極犟,12歲始學(xué)幾何,即通讀歐幾里得(Euclid)的《幾何原本》(Elements)并掌握了它。16歲時發(fā)現(xiàn)著名的帕斯卡六邊形定理:內(nèi)接於一個二次曲缐的六邊形的三雙對邊的交點共缐。據(jù)說他後來由此推出400多條推論。17歲時寫成《圓錐曲缐論》(1640),是研究德札爾格(Girard Desargues)射影幾何工作心得的論文,包括上述定理。這些工作是自希臘阿波羅尼奧斯(Apollonius of Perga)以來圓錐曲缐論的最大進步。1642年他設(shè)計并制作了一臺能自動進位的加減法計算裝置,被稱為是世界上第一臺數(shù)字計算器,為以後的計算機設(shè)計提供了基本原理。1654年他開始研究幾個方面的數(shù)學(xué)問題,在無窮小分析上深入探討了不可分原理,得出求不同曲缐所圍面積和重心的一般方法,并以積分學(xué)的原理解決了擺缐問題,於1658年完成《論擺缐》。他的論文手稿對萊布尼茨(Gottfried Leibniz)建立微積分學(xué)有很大啟發(fā)。在研究二項式系數(shù)性質(zhì)時,寫成《算術(shù)三角形》向巴黎科學(xué)院提交,後收入他的全集,并於1665年發(fā)表。其中給出的二項式系數(shù)展開後人稱為“帕斯卡三角形”,實際它已在約1100年由中國的賈憲所知。在與費馬(Pierre Fermat)的通信中討論賭金分配問題,對早期概率論的發(fā)展頗有影響。他還制作了水銀氣壓計(1646),寫了液體平衡、空氣的重量和密度等方向的論文(1651-1654)。自1655年隱居修道院,寫下《思想錄》 (1658)等經(jīng)典著作。
布萊士·帕斯卡 - 生活經(jīng)歷
帕斯卡生于法國多姆山省奧弗涅地區(qū)的克萊蒙,從小體質(zhì)虛弱,三歲喪母。父親艾基納(1588年—1651年)是一個小貴族,擔(dān)任地方法官的職務(wù),是一位數(shù)學(xué)家和拉丁語學(xué)者。布萊士·帕斯卡是杰奎琳·帕斯卡和另外兩個姐妹(只有其中之一,潔柏特活過童年)的兄弟。母親死后,父親就辭去了法官職務(wù)。
1623年6月19日誕生于法國多姆山省克萊蒙費朗城。帕斯卡沒有受過正規(guī)的學(xué)校教育。他4歲時母親病故,由受過高等教育、擔(dān)任政府官員的父親和兩個姐姐負責(zé)對他進行教育和培養(yǎng)。他父親是一位受人尊敬的數(shù)學(xué)家,在其精心地教育下,帕斯卡很小時就精通歐幾里得幾何,他自己獨立地發(fā)現(xiàn)出歐幾里得的前32條定理,而且順序也完全正確。12歲獨自發(fā)現(xiàn)了“三角形的內(nèi)角和等于180度”后,開始師從父親學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。1631年帕斯卡隨家移居巴黎。父親發(fā)現(xiàn)帕斯卡很有出息,在他16歲那年,滿心喜歡地帶他參加巴黎數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家小組(法國巴黎科學(xué)院的前身)的學(xué)術(shù)活動,讓他開開眼界,17歲時帕斯卡寫成了數(shù)學(xué)水平很高的《圓錐截線論》一文,這是他研究德扎爾格關(guān)于綜合射影幾何的經(jīng)典工作的結(jié)果。
1631年帕斯卡全家移居巴黎。艾基納自己教育帕斯卡并且常與巴黎一流的幾何學(xué)家如馬蘭·梅森、伽桑狄、德扎爾格和笛卡爾等人交談,小帕斯卡也在此時表現(xiàn)出在數(shù)學(xué)上很高的天賦。11歲時小帕斯卡寫了一篇關(guān)于振動與聲音的關(guān)系的文章,這使得艾基納擔(dān)心兒子會影響希臘和拉丁文的學(xué)習(xí),于是禁止他在15歲前學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。一天,艾基納發(fā)現(xiàn)布萊士(當時12歲)用一塊煤在墻上獨立證明三角形各角和等于兩個直角。從那時,帕斯卡被允許學(xué)習(xí)歐幾里德幾何。
小帕斯卡對德扎爾格的著作特別感興趣。在德扎爾格思想的影響下,帕斯卡16歲寫成《論圓錐曲線》。這本書的大部分已經(jīng)散失,但是一個重要結(jié)論被保留了下來,即“帕斯卡定理”。笛卡爾對此書大為贊賞,但是不敢相信這是出自一個16歲少年之手
1646年前帕斯卡一家都信奉天主教。由于他父親的一場病,使他同一種更加深奧的宗教信仰方式有所接觸,對他以后的生活影響很大。帕斯卡和數(shù)學(xué)家費馬通信,他們一起解決某一個上流社會的賭徒兼業(yè)余哲學(xué)家送來的一個問題,他弄不清楚他賭擲三個骰子出現(xiàn)某種組合時為什么老是輸錢。在他們解決這個問題的過程中,奠定了近代概率論的基礎(chǔ)。在他暫短的一生中作出了許多貢獻,以在數(shù)學(xué)及物理學(xué)中的貢獻最大。1646年他為了檢驗意大利物理學(xué)家伽利略和托里拆利的理論,制作了水銀氣壓計,在能俯視巴黎的克萊蒙費朗的山頂上反復(fù)地進行了大氣
壓的實驗,為流體動力學(xué)和流體靜力學(xué)的研究鋪平了道路。實驗中他為了改進托里拆利的氣壓汁,他在帕斯卡定律的基礎(chǔ)上發(fā)明了注射器,并創(chuàng)造了水壓機。他關(guān)于真空問題的研究和著作,更加提高了他的聲望。他從小就體質(zhì)虛弱,又因過度勞累而使疾病纏身。然而正是他在病休的1651~1654年間,緊張地進行科學(xué)工作,寫成了關(guān)于液體平衡、空氣的重量和密度及算術(shù)三角形等多篇論文,后一篇論文成為概率論的基礎(chǔ)。在 1655~1659年間還寫了許多宗教著作。晚年,有人建議他把關(guān)于旋輪線的研究結(jié)果發(fā)表出來,于是他又沉浸于科學(xué)興趣之中,但從1659年2月起,病情加重,使他不能正常工作,而安于虔誠的宗教生活。最后,在巨大的病痛中逝世。1662年8月19日帕斯卡逝世,終年39歲。后人為紀念帕斯卡,用他的名字來命名壓強的單位,簡稱“帕”。
布萊士·帕斯卡 - 物理單位-帕
帕斯卡(符號Pa)是國際單位制(SI)的壓力或壓強單位。在不致混淆的情況下,可簡稱帕。它等于一牛頓每平方米。以法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家兼哲學(xué)家布萊士·帕斯卡命名。
1 Pa
= 1 N/m2 = 1 (m·kg·s-2)/m2 = 1 (kg·s-2)/m
= 0.01毫巴(mbar)
= 0.00001巴(bar)
同樣的單位也可表示應(yīng)力。
標準大氣壓是101 325 Pa = 101.325 kPa = 1013.25 hPa = 1013.25 mbar = 760 Torr (ISO 2533).
全世界的氣象學(xué)家長期以毫巴測量氣壓。推出SI單位后,很多氣象學(xué)家仍偏好保存習(xí)慣性應(yīng)力數(shù)據(jù)。因此,氣象學(xué)家今天對氣壓使用百帕(hPa)以等于毫巴,而其他幾乎不用詞頭百(hecto, h)的領(lǐng)域的類似壓力以千帕(kPa)測量之。1百帕 (hPa)
= 100 Pa = 1 mbar
1千帕 (kPa)
= 1000 Pa = 10 hPa
帕斯卡與其他單位的轉(zhuǎn)換
1 巴 100 000 Pa
1 毫巴 100 Pa
1 大氣壓力 101 325 Pa
1 mmHg (毫米水銀柱) 133.332 Pa
1 inch Hg (英寸水銀柱) 3 386.833 Pa
1 M Water (米水) 9800 Pa
帕斯卡,B.
布萊士·帕斯卡 - 研究領(lǐng)域
帕斯卡的成就是多方面的。他在數(shù)學(xué)和物理學(xué)方面所做出的貢獻,在科學(xué)史上占有極其重要的地位。帕斯卡的數(shù)學(xué)造詣很深。除對概率論等方面有卓越貢獻外,最突出的是著名的帕斯卡定理--他在《關(guān)于圓錐曲線的論文》中提出的。帕斯卡定理是射影幾何的一個重要定理,即“圓錐曲線內(nèi)接六邊形其三對邊的交點共線”。
在代數(shù)研究中,他發(fā)表過多篇關(guān)于算術(shù)級數(shù)及二項式系數(shù)的論文,發(fā)現(xiàn)了二項式展開式的系數(shù)規(guī)律,即著名的“帕斯卡三角形”。(在我國稱 “楊輝三角形”),他與費馬共同建立了概率論和組合論的基礎(chǔ),并得出了關(guān)于概率論問題的一系列解法。他研究了擺線問題,得出了不同曲線面積和重心的一般求法。他計算了三角函數(shù)和正切的積分,最早引入了橢圓積分。
布萊士·帕斯卡 - 研究貢獻
1、1639年,他發(fā)表了一篇出色的數(shù)學(xué)論文《論圓錐曲線》
2、他撰寫的哲學(xué)名著《思想錄》
3、帕斯卡發(fā)現(xiàn)了大氣壓強隨著高度的規(guī)律。他不僅重復(fù)了托里拆利實驗,而且驗證了他自己的推論:既然大氣 壓力是由空氣重量產(chǎn)生的,那么在海拔越高的地方,玻璃管中的液柱就應(yīng)該越短。
4、 《致外省人書》
5、1641年,帕斯卡發(fā)明了加法器
6、《關(guān)于圓錐曲線的論文》
7、發(fā)現(xiàn)帕斯卡定律(流體(氣體或液體)力學(xué)中,指封閉容器中的靜止流體的某一部分發(fā)生的壓強變化,將毫無損失地傳遞至流體的各個部分和容器壁壓強等于作用力除以作用面積。根據(jù)帕斯卡原理,在水力系統(tǒng)中的一個活塞上施加一定的壓強,必將在另一個活塞上產(chǎn)生相同的壓強增量。如果第二個活塞的面積是第一個活塞的面積的10倍,那么作用于第二個活塞上的力將增大為第一個活塞的10倍,而兩個活塞上的壓強仍然相等。水壓機就是帕斯卡原理的實例。它具有多種用途,如液壓制動等。
8、帕斯卡還發(fā)現(xiàn):靜止流體中任一點的壓強各向相等,即該點在通過它的所有平面上的壓強都相等,這一事實也稱作帕斯卡原理(定律)。
布萊士·帕斯卡 - 相關(guān)趣事
有這樣一則笑話:死后的科學(xué)家都到了天堂。有一天,科學(xué)家們玩捉迷藏,輪到愛因斯坦抓人。他數(shù)了100個數(shù)后,發(fā)現(xiàn)牛頓站在身邊,就說:“牛頓,我抓住你了。”
“不,你抓的不是牛頓!
“那你是誰?”愛因斯坦問。
“你看我腳下是什么?”牛頓狡猾地一笑。
愛因斯坦看到,牛頓腳下是一塊邊長為一米的正方形木板。
“我站在一平方米的木板上,就是‘牛頓/平方米’所以你抓到的不是牛頓,而是‘帕斯卡’①。”
愛因斯坦聽后,叫來帕斯卡。帕斯卡聽后微笑了一下,彎腰撿起了牛頓腳下的木板對愛因斯坦說:“我現(xiàn)在是帕斯卡,對嗎?”說罷,一下把木板丟了出去。“沒有了平方米,現(xiàn)在,我是牛頓!
布萊士·帕斯卡 - 科學(xué)家之死
雨夜魂飛
夜空,被滾滾的烏云籠罩著,整個天空黑得伸手不見五指;陣陣狂風(fēng),呼嘯而過,像被一個巨大的狂人搖撼著的樹枝,東搖西晃;大雨傾盆而下,整個宇宙充滿了風(fēng)聲、雨聲,使這個盛夏的深夜,更叫人悶得透不過氣來!
這時,在一條小路上,一輛馬車離開法國巴黎冒雨向郊區(qū)飛馳。馬蹄聲、車輪飛奔濺起的水花聲,都湮沒在風(fēng)雨聲中。車里坐著的兩個人,希望快點到達目的地,搶救病危的科學(xué)家帕斯卡?罩幸坏赖篱W電,映出路牌上的一行字:去神學(xué)中心披壘阿爾。接著,幾聲震耳的雷聲,響徹天空!
坐落在巴黎郊區(qū)的神學(xué)中心,是一所宏偉的教堂式建筑,是一所專門培養(yǎng)研究神學(xué)人才的地方,兩個尖尖的鐘樓塔,隱沒在大雨中。馬車停在神學(xué)中心的門口,從車上跳下來的是帕斯卡的老仆人勒威耶以及他請來的名醫(yī)裴索。兩人匆匆穿過走廊,走進帕斯卡的臥室。當勒威耶看見帕斯卡垂危的樣子時。便一下?lián)湎虼策,搖著帕斯卡的手臂,喊著主人的名字。仰臥著的帕斯卡猛然睜開了眼睛,看了看床邊站著的醫(yī)生,用手指指桌上零亂放著的實驗儀器,又指了指墻上掛著的神像后,頭慢而無力地歪向了一邊,停止了呼吸。這時鐘樓響起了陣陣的鐘聲,鐘聲悲愴,顫抖著,穿過雨云,傳向四方。裴索醫(yī)生看了一眼墻上的日歷是:l662年8月19日,時鐘指在零點。然后嘆息地說:“39歲就離開人世,太年輕了!钡t(yī)生對帕斯卡死前指指這兒,又指指那兒的意思,迷惑不解。當醫(yī)生進一步檢查帕斯卡的尸體時,發(fā)現(xiàn)在他腰上圍著一根有一掌寬的皮帶,上面布滿了鐵刺,刺尖都對著肌肉,有的地方被刺得血肉模糊;有的地方發(fā)炎化膿,氣味刺鼻。裴索醫(yī)生心中升起一團疑云,便問勒威耶:“這是怎么回事?”
嶄露頭角
65歲的老仆人勒威耶悲痛地回憶著往事:“公元l623年6月,帕斯卡出生在克萊蒙費朗。父親是一位家鄉(xiāng)稅務(wù)所的課稅員,數(shù)學(xué)很好。帕斯卡在父親的教育下,刻苦鉆研,努力學(xué)習(xí),成績很好。13歲那年,他每天伏在桌子上寫呀,算呀,不停地鉆研,結(jié)果他發(fā)現(xiàn)了二項式展開系數(shù)規(guī)律——帕斯卡三角形;不滿l6歲時,他又發(fā)現(xiàn)了影射幾何學(xué)的一個基本原理,他利用這個原理又經(jīng)過一年多的鉆研,推導(dǎo)出四百多個推論。這些,在當時的數(shù)學(xué)界算是個大貢獻,一個青少年可算是嶄露頭角了。帕斯卡到了19歲時,已經(jīng)成長為一個有作為的青年了,他看到父親每天要進行十分繁雜的計算,非常辛苦,就決心動手研制一臺計算器,代替父親的勞動。經(jīng)過研究,他用一個齒輪表示數(shù)字,經(jīng)過適當?shù)卮钆,使表示較低位數(shù)字的齒輪每轉(zhuǎn)動十圈,較高位數(shù)字的齒輪就轉(zhuǎn)動一圈,這就解決了進位的問題。于是,制成了一臺能做加、減運算的手搖計算機。(從某種意義上說,這就是世界上第一臺數(shù)字計算機呢!)記得第一天使用機器時,帕斯卡住處被附近來參觀的人們圍得水泄不通,都來爭看能提高手工效率幾倍的機器。不久,全法國都推廣使用了這種機器。”
說到這里,勒威耶為主人有這么多成就而感到自豪,悲痛的心情已消失:醫(yī)生聽著不停地點頭,對帕斯卡的成就,表示欽佩。
“聽說帕斯卡還研究了一條什么定律,你了解這件事的過程嗎?”醫(yī)生問。
“了解,我從20歲就在帕斯卡家當仆人,眼看著帕斯卡長大的,很多事都知道。”勒威耶眉飛色舞地繼續(xù)說下去。
水桶的啟示
“記得帕斯卡23歲那年的一天,我提了滿滿一桶水進屋,由于木桶破舊,桶的側(cè)壁往外噴水,這個現(xiàn)象吸引了帕
斯卡,他不讓我把水桶提走,眼看水流得遍地皆是。水流完后他讓我再提水,再觀察。那幾天忙得他少吃飯,不睡覺!崩胀捎谧约阂矃⒓恿诉@項實驗,談起話來面有得意之色,看了看醫(yī)生,接著又說下去。“水桶給帕斯卡很大的啟示,后來他對我講,水桶側(cè)壁小孔離水面越深,壓強就越大,水流出的速度也就越大。又過了些日子,帕斯卡又設(shè)計制作了一個完好的木桶,蓋子密封在桶上,在蓋子的中心開一個不大的小孔,桶里灌滿水后,木桶沒有任何異樣。后來,他把一根長長的細鐵管插到木桶的小孔上,并使接口處不漏水,然后從管子上方倒了幾杯水,使管子里的水面提高了好幾米,當管內(nèi)水達到一定高度時,木桶破裂了,您說怪不怪?后來帕斯卡總結(jié)了規(guī)律,寫成了論文,就叫帕斯卡定律。聽說有人正在用這個定律研制水壓機呢!”勒威耶略一停頓又補充說:“噢,還有數(shù)學(xué)歸納法也是他研究出來的。他還非常喜歡文學(xué),他寫的《思想錄》《致外省人信札》兩部文學(xué)作品,在歐洲都被公認是文學(xué)名著!”
由于醫(yī)生每天忙于給病人治病,對帕斯卡這位才華橫溢、科學(xué)上傳奇式人物的事跡,雖耳有所聞,但不詳細。今天聽了勒威耶的介紹后,不僅對帕斯卡更加尊敬,就是對勒威耶老仆人也肅然起敬。但有關(guān)腰帶和帕斯卡死前的動作,心里仍然迷惑,于是用較為尊敬的口氣問:“請您談?wù)勁了箍ㄉ砩蠂哪歉鼛У氖潞脝?謝謝!
勒威耶雖然感到醫(yī)生已經(jīng)用較為客氣的口吻和他談話,但他聽醫(yī)生問起這事,不由得臉色變了……
腰帶之謎
“一件事的發(fā)生、發(fā)展、結(jié)果,在一定程度上是有著相互聯(lián)系的,您說對嗎?”使醫(yī)生大為驚異的是這位飽經(jīng)滄桑的老仆人競能說出這樣富有哲理的話,內(nèi)心十分欽佩,急忙頻頻點頭稱是。老仆人繼續(xù)說下去。
“生活在我們這個時代的人,大部分人都相信宗教,尊奉圣經(jīng)。哥白尼于1543年出版了《天體運行論》,主張日心說。的確,在那個時代,誰要說太陽不是圍繞地球運動,地球不是靜止的,推翻圣經(jīng)中的觀點,必將與教會沖突;也必將與大家都承認的亞里士多德的運動學(xué)說發(fā)生沖突,在這一方面說,哥白尼是一位非常勇敢的人!
醫(yī)生感到這位老仆人和帕斯卡這位偉人朝夕相處,已是一位有一定學(xué)問的人了,但他急于要想把談話繼續(xù)下去,所以就追問了一句:“那另一方面是什么?為什么教會沒查禁哥白尼寫的書?”
“哥白尼在他的書中,開頭就寫著:哥白尼獻給教皇保爾三世,并援引了古代畢達哥拉斯學(xué)派的意見,這派是相信地球是運動的,至于與圣經(jīng)有矛盾的問題,他都避而不談,如此等等。后來伽利略為捍衛(wèi)和發(fā)展日心說,寫了《對話》一書,直到1632年被教會判處死刑為止,教會才真正發(fā)現(xiàn)哥白尼、伽利略的著作,都是和教會的觀點針鋒相對的,這對教會來說是絕對禁止的。帕斯卡就是在這種社會背景下出生、成長的。當帕斯卡對科學(xué)不斷深入研究不斷做出貢獻時,他始終感到教會與神的幽靈在他思想上徘徊。許多科學(xué)理論、事物規(guī)律,都和宗教的教義十分矛盾,越研究,越覺得寸步難行。他曾對我說過,他十分苦惱。有時他懷疑他是不是要步伽利略的后塵,他還懷疑自己的研究方向是不是錯了,如此等等。后來,他決定把宗教信仰和數(shù)學(xué)的理性主義調(diào)和起來,成為一體。事實上他在思想上還是以信奉宗教為主。帕斯卡一生的實踐證明,這是行不通的。因此,他對數(shù)學(xué)、物理都厭煩了,決定放棄科學(xué)研究,專門鉆研神學(xué)。為了專心信奉宗教,他除了從住處搬到神學(xué)中心外,還專門制作了一條有尖刺的腰帶纏在腰上,一旦發(fā)現(xiàn)了自己產(chǎn)生了什么對神不虔誠或者想專心研究科學(xué)等邪念時,便用拳打腰帶來刺痛肉體。由于長期思想上的苦惱,體質(zhì)不好,得了各種嚴重的病癥,他又不愿積極治療,就這樣在歧路上折磨自己,毀滅了自己。一個人,不論他搞一件什么事,沒有一個堅定正確的思想是搞不成的,調(diào)和與搖擺也一定不成!醫(yī)生睜大了眼睛,一字不漏地聽著勒威耶這番精辟的分析,明白了腰帶之謎;也明白了帕斯卡死前的動作,那是指兩件相對立的事物,科學(xué)與宗教始終沒能調(diào)和在一起,死而有憾!
院里雨停了,風(fēng)住了,天光大亮。樹木、房屋、草地、天空,像洗了一次澡,給人一種清新的感覺。宇宙的一切,又在以新的面貌不停地運動著。
墓碑寓意
五年后深秋的一天,老勒威耶拄著拐杖,領(lǐng)著六歲的小孫子,步履緩慢地來到帕斯卡的墓前,懷著無限留戀的心情,憑吊墓里的主人。小孫子好奇地問:“爺爺,那塊大石碑上寫的是什么呀!上面是不是刻的一張桌子呀!”“石塊上寫著:
文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家帕斯卡之墓
1623.6.19—1662.8.19
“墓碑上是刻著一張桌子,上面還刻了一張紙片,表示大約相當于一塊面移為1厘米2、質(zhì)量為l0毫克的物質(zhì)對桌面的壓力,是國際通用的壓強單位,叫做1帕斯卡,常說是‘每平方米上有l(wèi)牛頓的壓力’!
“墓碑前樹立的神像為什么不刻在石碑上呢?壓強單位為什么叫帕斯卡?”小孫子對方才答話的后半部沒聽懂。
“世界上為了紀念帕斯卡的貢獻,才把他的名字定做壓強單位。石碑上刻著科學(xué)研究成果,和神像不能也無法刻在一塊石碑上!崩侠胀还苄O子聽懂了沒有,領(lǐng)著小孫子慢慢地走遠了。這時,墓地草叢里響起了陣陣的蛐蛐叫聲。
布萊士·帕斯卡 - 參考資料
http://www.ndcnc.gov.cn/datalib/2004/Celeb/DL/DL-183550/
http://www.kepu.gov.cn/kp_mantan.asp