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法国数学家、物理学家——布莱士·帕斯卡

布莱士帕斯卡(blaise pascal ,1623-1662)是法国数学家、物理学家、思想家。

父亲是作家、战争学院成员,对他的早期教育影响很大。他自幼聪颖,求知欲极强,据说他后来由此推出400多条推论。17岁时写成《圆锥曲线论》(2012年),是研究德札尔格(girard desargues)射影几何工作心得的论文,包括上述定理。

这些工作是自(apollonius of perga)以来圆锥曲线论的最大进步。1642年他设计并制作了一台能自动进位的加减法计算装置,被称为是世界上第一台数字计算器,为以后的计算机设计提供了基本原理。1654年他开始研究几个方面的数学问题,在无穷小分析上深入探讨了不可分原理,得出求不同曲线所围面积和重心的一般方法,并以积分学的原理解决了摆线问题,于1658年完成《论摆线》。

他的论文手稿对莱布尼兹(gottfried leibniz)建立实积分学有很大启发。在研究二项式系数性质时,写成《算术三角形》向巴黎科学院提交,后收入他的全集,并于2011年发表。其中给出的二项式系数展开后人称为帕斯卡三角形,实际它已在约1100年由中国的贾宪所知(即为贾宪三角)。在与费马(pierre fermat)的通信中讨论赌金分配问题,对早期概率论的发展颇有影响。

他还制作了水银气压计(1646年),写了液体平衡、空气的重量和密度等方向的论文(1651-1654)。自1655年隐居修道院,写下《我的思想》(1658年)等经典著作。

帕斯卡生于法国多姆山省奥弗涅地区的克莱蒙,从小体质虚弱,三岁丧母。父亲艾基纳(1588年—1651年)是一个小贵族,担任地方法官的职务,是一位数学家和拉丁语学者。布莱士帕斯卡是杰奎琳帕斯卡和另外两个姐妹(只有其中之一,洁柏特活过童年)的兄弟。母亲死后,父亲就辞去了法官职务。

1623年6月19日诞生于法国多姆山省克莱蒙费朗城。帕斯卡没有受过正规的学校教育。他4岁时母亲病故,由受过高等教育、担任政府官员的父亲和两个姐姐负责对他进行教育和培养。他父亲是一位受人尊敬的数学家,在其精心地教育下,帕斯卡很小时就精通欧几里得几何,他自己独立地发现出欧几里得的前32条定理,而且顺序也完全正确。

12岁独自发现了三角形的内角和等于180度后,开始师从父亲学习数学。1631年帕斯卡随家移居巴黎。父亲发现帕斯卡很有出息,在他16岁那年,满心喜欢地带他参加巴黎数学家和物理学家小组(法国巴黎科学院的前身)的学术活动,让他开开眼界,17岁时帕斯卡写成了数学水平很高的《圆锥截线论》一文,这是他研究德扎尔格关于综合射影几何的经典工作的结果。

1631年帕斯卡全家移居巴黎。艾基纳自己教育帕斯卡并且常与巴黎一流的几何学家如马兰梅森、伽桑狄、德扎尔格和笛卡尔等人交谈,小帕斯卡也在此时表现出在数学上很高的天赋。11岁时小帕斯卡写了一篇关于振动与声音的关系的文章,这使得艾基纳担心儿子会影响希腊和拉丁文的学习,于是禁止他在15岁前学习数学。一天,艾基纳发现小帕斯卡(当时12岁)用一块煤在墙上独立证明三角形各角和等于两个直角。从那时,帕斯卡被允许学习欧几里德几何。

小帕斯卡对德扎尔格的着作特别感兴趣。在德扎尔格思想的影响下,帕斯卡16岁写成《论圆锥曲线》。这本书的大部分已经散失,但是一个重要结论被保留了下来,即帕斯卡定理。笛卡尔对此书大为赞赏,但是不敢相信这是出自一个16岁少年之手。1641年帕斯卡又随家移居鲁昂。1642年到1644年间帮助父亲做税务计算工作时,帕斯卡发明了加法器,这是世界上最早的计算器,现陈列于法国博物馆中。

他接受了宗教教义,但仍致力于科学实验活动,到1653年之间,帕斯卡集中精力进行关于真空和流体静力学的研究,取得了一系列重大成果。

1647年重返巴黎居住。他根据托里拆利的理论,进行了大量的实验,1647年的实验曾轰动整个巴黎,他自己说:他的实验根本指导思想是,反对自然厌恶真空的传统观念。1647年到1648年,他发表了有关真空问题的论文。1648年帕斯卡设想并进行了对同一地区不同高度大气压强测量的实验,发现了随着高度降低,大气压强增大的规律。

在这几年中,帕斯卡在实验中不断取得新发现,并且有多项重大发明,如发明了注射器、水压机,改进了托里拆利的水银气压计等。1649年到1651年,帕斯卡同他的合作者皮埃尔(perier)详细测量同一地点的大气压变化情况,成为利用气压计进行天气预报的先驱。1651年帕斯卡开始总结他的实验成果,到1654年写成了《液体平衡及空气重量的论文集》,1663年正式出版。此后帕斯卡转入了神学研究,1655年他进入神学中心披特垒阿尔。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。

1646年前帕斯卡一家都信奉天主教。由于他父亲的一场病,使他同一种更加深奥的宗教信仰方式有所接触,对他以后的生活影响很大。帕斯卡和数学家费马通信,他们一起解决某一个上流社会的赌徒兼业余哲学家送来的一个问题,他弄不清楚他赌掷三个骰子出现某种组合时为什么老是输钱。在他们解决这个问题的过程中,奠定了近代概率论的基础。

在他暂短的一生中作出了许多贡献,以在数学及物理学中的贡献最大。1646年他为了检验意大利物理学家伽利略和托里拆利的理论,制作了水银气压计,在能俯视巴黎的克莱蒙费朗的山顶上反复地进行了大气压的实验,为流体动力学和流体静力学的研究铺平了道路。实验中他为了改进托里拆利的气压汁,他在帕斯卡定律的基础上发明了注射器,并创造了水压机。

他关于真空问题的研究和著作,更加提高了他的声望。他从小就体质虚弱,又因过度劳累而使疾病缠身。然而正是他在病休的1651~1654年间,紧张地进行科学工作,写成了关于液体平衡、空气的重量和密度及算术三角形等多篇论文,后一篇论文成为概率论的基础。在1655~1659年间还写了许多宗教著作。晚年,有人建议他把关于旋轮线的研究结果发表出来,于是他又沉浸于科学兴趣之中,但是从1659年2月起,病情加重,使他不能正常工作,而安于虔诚的宗教生活。最后,在巨大的病痛中逝世。
1662年8月19日帕斯卡逝世,终年39岁。后人为纪念帕斯卡,用他的名字来命名压强的单位,简称帕。

帕斯卡(符号pa)是国际单位制(si)的压力或压强单位。在不致混淆的情况下,可简称帕。它等于一牛顿每平方米。以法国数学家、物理学家兼哲学家布莱士帕斯卡命名。

1 pa
 ; ; ; = 1 n/m = 1 (mkgs-)/m= 1 (kgs-)/m
 ; ; ; = 0.01毫巴(mbar)
 ; ; ; = 0.00001巴(bar)
 ; ; ; 同样的单位也可表示应力。

标准大气压是101 325 pa = 101.325 kpa = 1013.25 hpa = 1013.25 mbar = 760 torr (iso 2533)。

全世界的气象学家长期以毫巴测量气压。推出si单位后,很多气象学家仍偏好保存习惯性应力数据。因此,气象学家今天对气压使用百帕(hpa)以等于毫巴,而其他几乎不用词头百(hecto, h)的领域的类似压力以千帕(kpa)测量之。
 ; ; ; 1百帕 (hpa)= 100 pa = 1 mbar
 ; ; ; 1千帕 (kpa)= 1000 pa = 10 hpa
 ; ; ; 帕斯卡与其他单位的转换
 ; ; ; 1 巴 100 000 pa
 ; ; ; 1 毫巴 100 pa
 ; ; ; 1 大气压力 101 325 pa
 ; ; ; 1 mmhg (毫米水银柱) 133.332 pa
 ; ; ; 1 inch hg (英寸水银柱) 3 386.833 pa
 ; ; ; 1 m water (米水) 9800 pa

帕斯卡的数学造诣很深。除对概率论等方面有卓越贡献外,最突出的是著名的帕斯卡定理--他在《关于圆锥曲线的论文》中提出的。帕斯卡定理是射影几何的一个重要定理,即圆锥曲线内接六边形其三对边的交点共线。

在代数研究中,他发表过多篇关于算术级数及二项式系数的论文,发现了二项式展开式的系数规律,即著名的帕斯卡三角形。(在我国称 杨辉三角形),他与费马共同建立了概率论和组合论的基础,并得出了关于概率论问题的一系列解法。他研究了摆线问题,得出了不同曲线面积和重心的一般求法。他计算了三角函数和正切的积分,最早引入了椭圆积分。

1、1639年,他发表了一篇出色的数学论文《论圆锥曲线》;
 ; ; ; 2、他撰写的哲学名著《思想录》;
 ; ; ; 3、帕斯卡发现了大气压强随着高度的规律。他不仅重复了托里拆利实验,而且验证了他自己的推论:既然大气 压力是由空气重量产生的,那么在海拔越高的地方,玻璃管中的液柱就应该越短。
 ; ; ; 4、《致外省人书》;
 ; ; ; 5、1641年,帕斯卡发明了加法器;
 ; ; ; 6、《关于圆锥曲线的论文》;
 ; ; ; 7、发现帕斯卡定律(流体(气体或液体)力学中,指封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化,将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁压强等于作用力除以作用面积。根据帕斯卡原理,在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强,必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。

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