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布莱士帕斯卡

布莱士帕斯卡(Blaise Pascal )公元1623年6月19日出生于多姆山省奥弗涅地区的克莱蒙费朗,法国数学家、物理学家、哲学家、散文家。

16岁时发现著名的帕斯卡六边形定理:内接于一个二次曲线的六边形的三双对边的交点共线。17岁时写成《圆锥曲线论》(1640),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。这些工作是自希腊阿波罗尼奥斯(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茨(Gottfried Leibniz)建立微积分学有很大启发。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1665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。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),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《思想录》(1658)等经典著作。

帕斯卡生于法国奥弗涅地区多姆山省的克莱蒙,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。他四岁时母亲病故,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得几何。

小帕斯卡对德扎尔格的著作特别感兴趣。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。

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。他短暂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计,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。 [1] 后人为纪念帕斯卡,用他的名字来命名压强的单位“帕斯卡”,简称“帕”。 [2]

物理

帕斯卡在1653年提出流体能传递压力的定律,即所谓帕斯卡定律。并利用这一原理制成水压机。他还制成注水器(syringe),继承伽利略和E.托里拆利的大气压实验,发现大气压随高度变化。国际单位制中压力的单位帕[斯卡]即以其姓氏命名。 [3]

数学

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。

圆锥曲线专论(1639)

关于真空的新实验(1647)

算数三角形(1653)

致外省人书(1656-57)

几何的精神(1657或1658)

写在签名的形式(1661)

思想录(未写完就死亡)


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