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  • 帕斯卡与帕斯卡定律 

    发布时间: 2006/12/20 15:15:26 被阅览数: 次 来源: 中国国学网
    文字 〖 〗 )

    帕斯卡与帕斯卡定律  
        法国数学家、物理学家布莱斯·帕斯卡于1623年6月19日生于克勒加菲朗,父亲是位著名的数学家,母亲也受过良好的教育,帕斯卡自幼就受到了极好的家庭教育。 
        帕斯卡从小聪明灵俐,善于思考,读书时成绩优异。在学校的课程中,对数学和物理尤感兴趣,当他还在童年时,就立志要成为一名数学家。
        一鸣惊人的帕斯卡定律  
        帕斯卡在父亲的影响下,16岁时就参加了巴黎数学家和物理学家小组(1666年,这个小组改组为巴黎科学院)的学术活动,就在这时期,他发表了题为《圆锥曲线论》的第一篇论文。在这篇论文里他提出了投影几何的一个重要定理,即圆锥曲线内接六边形,其三对边之交点共线。后来被称为帕斯卡定理,并成为投影几何学上的基本定理之一。这个神秘的六边形题目即帕斯卡定理连同帕斯卡其人,从此扬名于数学界。 
        年轻的帕期卡没有在赞扬和荣誉面前停步不前,他再接再励,约在18岁时,发明了一种二进制的算术运算计算器,为后来计算机的设计提供了最初的原理,以后又不断在数学和物理方面有所发现和创新。31岁时,他发表了《论算术三角形》的论文,提出了二项式系数的三角形排列方法,后来被称为“帕斯卡三角形”,如下图所示: 
    (a+b)0=1 
    (a+b)1=1a+1b 
    (a+b)2=1a2+2ab+1b2 
    (a+b)3=1a3+3a2b+3ab2+1b3 
    (a+b)4=1a4+4a3b+6a2b+4ab2+1b4 


        帕斯卡曾与费马、惠更斯共同建立了概率论和组合的基础,并得出了关于概率问题的一系列的解法。关于帕斯卡发现概率论有这样一段经历:有一名赌博者,向帕斯卡提出一个使他苦恼很久的问题:“两个赌徒相约赌若干局,谁先赢S局就算是赢了,现在有一个人赢了A局(a<s),另一个人赢了B(b<s)局,赌博中止,问赌本应该怎样分法才合理?”帕斯卡于1654年7月29日将这个问题和它的解法寄给了费马。正在巴黎工作的荷兰数学家惠更斯知道后,帮助解决了这一问题,便写成了《论赌博中的计算》一书,于1657年发表。 
        摆线问题是数学上有名的曲线问题之一,伽利略、笛卡尔、费马托里折利等著名科学家都非常重视并且研究过。帕斯卡为了研究摆线问题经常失眠、牙痛。1658年某夜,难以忍受牙痛折磨着的帕斯卡,一气之下,他奋起工作,竭力思索摆线的道理,倒也奇怪,钻研问题竟使他忘却了痛苦,连续奋斗了八昼夜,终于完成了《摆线论》这部名著。帕斯卡还得出了不同曲线面积和重心的计算方法,他计算了三角函数,包括正切的积分,并引入椭圆积分。 
        压强研究与帕斯卡定律  
        帕斯卡在物理学方面的主要成就在于对流体力学和大气压强的研究,关于液体压强的传递定律——帕斯卡定律是在1653年发现的,直到1663年他死了一年之后才正式发表。他在《液体平衡的论述》一文中写道:“一个灌满水的容器,但不是全部密闭,它上面有两个开口,其中一个开口的大小是另一个开口的100倍,每个开口中插入紧密的活塞,当一个人压小活塞时,小活塞上产生的力能平衡100个人在大活塞的力,当施加在两个活塞上的力平衡时,力和开口的大小成比例,这是充满水的容器遵循的力学原理。它是一架新型机器,只要你需要,就能把力扩大到任何程度,一个人靠这种方法能举起任何负荷。” 
        阿基米德在公元前200多年前发现了浮力定律——阿基米德定律。帕斯卡对液体静力学作了研究,著名的帕斯卡定律就是其中之一。帕斯卡指出,盛有液体的容器壁上所受的由于液体的重量所产生的压强仅仅与深度有关。传说他曾做过一次生动的实验:取一个大木桶,把它密封起来,再在盖面上开一个小孔,接上一根细长的管子,在桶里预先灌了水,然后,取来一杯水,当众把水灌注到细管里,由于水面一下子升得很高,桶内压强急骤增大,木桶不胜负载,水便破壁四溅,这个实验引起观众的莫大兴趣。 
         从1643年,托里拆利用水银证实了大气压强的存在,并确定其数值。1646年—1647年,帕斯卡准备了几根长约几米的各种形状的玻璃管,把他们固定在船桅上,分别用水和萄葡酒做实验。实验前,很多人认为酒易挥发,在挥发气体作用下,其液柱要比水柱低些,实验结果却相反,这是因为萄葡酒的密度比水的密度大,所以它的液柱比水柱低。帕斯卡根据这次实验的结果,在1647年10月出版的《关于真空的新实验》一书中指出,倒立玻璃液管顶端出现的空间就是真空。 
    1648年9月19日帕斯卡让他的内弟佩里埃把气压计带到克莱蒙附近的高约1000米的多姆山上进行实验,看到大气压因高度的增加而减小(山顶比山脚的水银柱高度低8.5厘米)。也正是在上述一系列的实验中,帕斯卡发明了注射器。 
        帕斯卡还发现大气压强的数值跟天气有关,这在气象学具有重大意义。他还做了虹吸实验,并用大气压来解释虹吸原理。其实,帕斯卡有关大气压强的研究工作在1653年就写在《论空气的重量》的论文中,此论文一直到他死后十年(1672年)才发表。 
        帕斯卡的主要成就差不多都在青年时期取得的,30岁以后,从事自然科学研究的劲头就差了,这是由于他的健康状况越来越差,另一方面还由于他兴趣转向了神学。他从怀疑论出发,认为感性和理性知识都不可靠,从而得出信仰高于一切的结论。 
        帕斯卡对文学也极有造诣,他的文字婉约,流利而有力,极为世人称赞,对法国的文学颇有影响,他的许多名句常为后人所传诵,而逐渐成为法国谚语。他所著的《思想录》、《致外省人书》,对法国散文的影响甚大,1962年,世界和平理事会曾推荐帕斯卡为世界文化名人而予以纪念。 
        由于长期地艰辛地工作,帕斯卡的身体过早地衰弱了,三十岁刚出头,就疾病不断。这样一位早年成名,具有多方面贡献的伟大的科学家只活了三十九岁,于1662年8月在巴黎与世长辞。 
      
     

    编辑:秋痕

    光波动说的创始人——惠更斯 
    近代物理学之父——伽利略 

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