帕斯卡 (1623-1662)

帕斯卡（Pascal，Blaise），法國數學家、物理學家、近代概率論的奠基者。他提出一個關於液體壓力的定律，後人稱為帕斯卡定律。他建立的直覺主義原則對於後來一些哲學家，如盧梭和伯格森等都有影響。
帕斯卡生於法國奧弗涅的克萊蒙費朗，帕斯卡從小就智力高人一等，12歲時就愛上數學，他父親是一位受人尊敬的數學家，在其精心地教育下，帕斯卡很小時就精通歐幾里得幾何，他自己獨立地發現出歐幾里得的前32條定理，而且順序也完全正確。12歲獨自發現了 「三角形的內角和等於180度」後，開始師從父親學習數學。16歲就參加巴黎數學家和物理學家小組（法國科學院的前身），17歲時寫成數學水平很高的《圓錐截線論》一文，這是他研究德扎爾格關於綜合射影幾何的經典工作的結果。笛卡兒堅決不相信16歲的孩子能夠寫出來這樣的書，帕斯卡反過來也不承認笛卡兒的解析幾何的價值。1642年，剛滿19歲的他，設計製造了世界上第一架機械式計算裝置——使用齒輪進行加減運算的計算機，原只是想幫助他父親計算稅收用，這是他為了減輕父親計算中的負擔，動腦筋想出來的，卻因此而聞名於當時，它成為後來的計算機的雛型。在加法機研製成功之後，帕斯卡認為：人的某些思維過程與機械過程沒有差別，因此可以設想用機械模擬人的思維活動。
1646年前帕斯卡一家都信奉天主教。由於他父親的一場病，使他同一種更加深奧的宗教信仰方式有所接觸，對他以後的生活影響很大。帕斯卡和數學家費馬通信，他們一起解決某一個上流社會的賭徒兼業餘哲學家送來的一個問題，他弄不清楚他賭擲三個骰子出現某種組合時為什麼老是輸錢。在他們解決這個問題的過程中，奠定了近代概率論的基礎。在他暫短的一生中作出了許多貢獻，以在數學及物理學中的貢獻最大。1646年他為了檢驗意大利物理學家伽利略和托裡拆利的理論，製作了水銀氣壓計，在能俯視巴黎的克萊蒙費朗的山頂上反覆地進行了大氣壓的實驗，為流體動力學和流體靜力學的研究鋪平了道路。實驗中他為了改進托裡拆利的氣壓汁，他在帕斯卡定律的基礎上發明了注射器，並創造了水壓機。他關於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，緊張地進行科學工作，寫成了關於液體平衡、空氣的重量和密度及算術三角形等多篇論文，後一篇論文成為概率論的基礎。在1655~1659年間還寫了許多宗教著作。晚年，有人建議他把關於旋輪線的研究結果發表出來，於是他又沉浸於科學興趣之中，但從1659年2月起，病情加重，使他不能正常工作，而安於虔誠的宗教生活。最後，在巨大的病痛中逝世。
帕斯卡定律是流體（氣體或液體）力學中，指封閉容器中的靜止流體的某一部分發生的壓強變化，將毫無損失地傳遞至流體的各個部分和容器壁。帕斯卡首先闡述了此定律。壓強等於作用力除以作用面積。根據帕斯卡原理，在水力系統中的一個活塞上施加一定的壓強，必將在另一個活塞上產生相同的壓強增量。如果第二個活塞的面積是第一個活塞的面積的10倍，那麼作用於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。帕斯卡還發現：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）。
帕斯卡在數學方面的貢獻也很傑出。1639年，他在一篇出色的數學論文《論圓錐曲線》，提出了一條定理，後人把它叫做帕斯卡定理。他還提出了有名的帕斯卡三角形，闡明瞭代數中二項式展開的係數規律。數學家德札爾格非常欣賞帕斯卡的才華，把這個曲線命名為 「帕斯卡神秘六線形」，並親自擔任了帕斯卡的教師。
在他撰寫的哲學名著《思想錄》 裡，帕斯卡留給世人一句名言：「人只不過是一根蘆葦， 是自然界最脆弱的東西，但他是一根有思想的蘆葦。」 科學界銘記著帕斯卡的功績，國際單位制規定「壓強」單位為「帕斯卡」，是因為他率先提出了描述液體壓強性質的「帕斯卡定律」。計算機領域更不會忘記帕斯卡的貢獻，1971年面世的PASCAL語言，也是為了紀念這位先驅，使帕斯卡的英名長留在電腦時代裡。

帕斯卡定律的演示

1．　實驗器材
玻璃瓶1只，幾根火柴，一隻橡皮套．
2．　實驗過程
　　將火柴頭取下放入瓶內，再向瓶裡灌滿水，接著將橡皮套緊緊地套在瓶口上．此時，火柴頭浮在水面上，當用手按住橡皮套時，火柴頭將慢慢地沉到瓶底，當放開手時，火柴頭將會浮到水面．如圖2所示．


圖2

　　3．實驗現象解釋
　　當按住橡皮套時，瓶內氣體壓強增大，這個壓強由水傳遞給每個火柴頭，使一部分水進入火柴頭，火柴頭由於變重而下沉．當放開手時，瓶內氣體壓強減小，在火柴頭中就有足夠的空氣壓力將水從火柴頭裡壓出來，火柴頭變輕，而又浮回到水面．這個實驗證明了帕斯卡定律：加在封閉氣體或液體上的壓強，能夠按照原來的大小由氣體或液體向各個方向傳遞，並作用在液體的各個部分．


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◇帕斯卡的發現◇

在日常生活中，我們經常看到，沒有灌水的水龍帶是扁的。水龍帶接到自來水龍頭上，灌進水，就變成圓柱形了。如果水龍帶上有幾個眼，就會有水從小眼裡噴出來，噴射的方向是向四面八方的。水是往前流的，為什麼能把水龍帶撐圓？
　　早在幾百年前，帕斯卡就注意到這類現象。
　　帕斯卡從小就凡事好問個為什麼，而且最愛通過實驗來提出自己的新見解。他想，也許水對四面八方都有壓強吧？
　　於是他首先設計了一個實驗，那就是「帕斯卡球」實驗。帕斯卡球是一個壁上有許多小孔的空心球，球上連接一個圓筒，筒裡有可以移動的活塞。把水灌進球和筒裡，向裡壓活塞，水便從各個小孔裡噴射出來了，成了一支「多孔水槍」。
　　帕斯卡球的實驗證明，液體能夠把它所受到的壓強向各個方向傳遞。水龍帶灌滿水以後變成圓柱形，就是因為水龍帶裡的水把自來水裡的壓強傳遞到了帶壁的各個部分的結果。
　　細心的帕斯卡並沒有就此結束他的研究。他又多次做實驗，研究哪個孔噴出去的水最遠？結果發現，並沒有射得特別遠的，距離都差不多。這說明，每個孔所受到的壓強都相同。
　　認真的觀察使帕斯卡發現了液體傳遞壓強的基本規律，這就是著名的帕斯卡定律。所有的液壓機械都是根據帕斯卡定律設計的，所以帕斯卡被稱謂「液壓機之父」。上海重型機械廠有一台水壓機，它能把一個將近百噸重的鋼錠像揉麵團一樣揉來揉去。
　 帕斯卡在物理學方面的研究中也是功績卓著。其最重要的成果是於1653年首次提出了「帕斯卡定律」。定律指出：「加在密閉流體任一部分的壓強，必然按照其原來的大小由流體向各個方向傳遞。」現代的一切應用著的液壓機械，都是帕斯卡定律的具體應用，尤其是近些年來，液壓科學又以更嶄新的面貌應用於現代科學技術之中。
　　壓強的國際制單位是以帕斯卡的名字命名的。1984年我國頒布的法定單位制，也採用帕斯卡（簡稱「帕」）作為壓強的單位，並且有：1帕（Pa）=1牛頓（N）/米2（m2）。

帕斯卡定律
是密閉液體傳遞外加壓強的規律，即加於密閉液體的任一部分的壓強，能保持其大小不變沿著液體朝各個方向傳遞到各處（包括液體內部以及與液體接觸的器壁）。該規律由法國數學家、物理學家帕斯卡發現，由此而命名為帕斯卡定律。
說明：
（1）帕斯卡定律舊譯為巴斯噶定律。
（2）帕斯卡定律的基礎是液體的不可壓縮性。液體的體積隨壓強變化的規律可表示為
V＝V0〔1－β（p－p0）〕，
式中p0為標準大氣壓強，V0為壓強p0時液體的體積，β為液體的壓縮係數。
壓縮係數是個常數，且均很小，如水的壓縮係數為β＝5×10-5/大氣壓。故通常認為液體是不可壓縮的。對於密閉容器中的液體來說，因液體是不可壓縮的，所以各處密度相等。又由於各處的高度差不大，則其內部靜壓強跟外加壓強（往往可大到幾十、幾百個大氣壓）相比，可以忽略不計，因此可以將密閉液體內各點的壓強都看成與外加壓強相等，這就是帕斯卡定律。

（3）根據帕斯卡定律，在類似圖示的連通器中，在小活塞上作用一個較小的力，通過活塞將其產生的壓強加於液體，由密閉液體傳遞後可以在大活塞上獲得一個相當大的力。這就是液壓機的製造原理