计量发展史上的重要人物??帕斯卡

计量发展史上的重要人物??帕斯卡

在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡（Pa）。该单位的命名，是为了纪念法国著名科学家布莱斯.帕斯卡（Blaise Pascal，1623.06.19～1662.08.19）对计量学的贡献。

380年前的6月19日，帕斯卡在法国奥弗涅的克莱蒙斐朗城诞生。他的父亲在当地一家税务局工作，通晓数学。他的母亲在他很小的时候就去世了，父亲承担起了抚养和教育他的责任。帕斯卡从小体弱多病，父亲鉴于他身体虚弱，认为钻研数学会伤害小孩的脑筋，于是不让他接触数学，只是教他一些语文和历史知识。12岁那年，帕斯卡偶尔见到父亲在读几何书，就问父亲几何学是什么？父亲告诉他几何学是研究图形的，父亲的解答虽然简单，却使帕斯卡产生了兴趣，他根据父亲讲解的那些简单的几何学知识，自己独立钻研几何学，发现了欧几里得几何学中一些重要定理。对于他的发现，父亲惊喜交集。从此以后，父亲转变了态度，允许他学习数学。

帕斯卡确实很有数学天分，16岁那年，他就写出了一部论述圆锥曲线的书。著名哲学家、数学家笛卡儿见到这本书时，坚决不相信这是16岁的孩子写出来的。他一生在数学上贡献很多：在几何上有帕斯卡定理；在代数上有帕斯卡三角形；在计算工具方面发明了世界上最早的计算器之一；通过讨论掷骰子时某种组合出现的几率，为近代概率论奠定了基础；还十分接近于发现微积分。德国数学家莱布尼茨曾经写道：当他读到帕斯卡的著作时，就像触电一样，突然悟到了一些道理，于是后来建立了微积分理论。

帕斯卡对计量学的贡献主要表现在两个方面，一是他用实验的方法，进一步阐明了大气压的本质；另一方面是他揭示了液体内部压强的性质。他的工作，为气体和液体压强的测定奠定了理论基础。

在帕斯卡的时代，人们对大气压的性质还不甚了解，亚里士多德的“大自然厌恶真空”的说法在人们的头脑中还根深蒂固。比帕斯卡年长15岁的托里拆利最早提出了大气压的理论，并用实验证实大气压的大小相当于76厘米高的汞柱产生的压强。托里拆利的实验发表以后，人们承认他的实验本身，但对他提出的玻璃管内水银柱上方是真空的说法则不以为然，许多人认为水银柱上方同样充斥着“气”，这种“气”是从液体中升上去的。帕斯卡赞成托里拆利的解释，为了说明水银柱上方的确是真空，他公开演示了托里拆利实验。他用两根一端封闭的管子，一个装水，一个装葡萄酒。实验前，他问人们，哪一根管子中的液体在实验时会变得低一些？人们回答说：葡萄酒。因为葡萄酒比水更易挥发，会挥发出更多的气体，从而把液柱压下去。因为葡萄酒比水更轻，帕斯卡在实验中不得不使用了长达14米的管子，以使葡萄酒液柱产生的压强与外界大气之间的压力得以平衡。实验结果与人们的预期完全相反，装有葡萄酒的那个管子里的液柱比装水的那个更高，这表明液柱上方没有从液体中挥发出来的空气，即是说，是真空。

如果液柱上方是真空的话，那只有一种解释：是周围空气的压力即大气压支持着液柱不下落。大气压的产生当然是由于大气有重量，而如果大气有重量，那么它的重量必然会随着高度的增加而下降，因为位置越高，上面的空气就越少。这就是说，位置越高，大气压就越小。这样，如果能测出大气压随高度而变化的情况，就能揭示出大气压的本质。而要做这种测量，最好是沿着一座高山进行。帕斯卡的家乡附近就有一座高1000多米的多姆山，正好进行这种测量。但帕斯卡因为体弱多病，担心自己不能爬山，于是请自己的姊夫弗洛兰.佩里埃（Florin Perie）进行实地测试。佩里埃用托里拆利气压计在多姆山不同高度做了测试，测试结果表明，在山顶处水银柱长度比在山脚处短了8.5厘米。帕斯卡得到这个消息后，也在巴黎一座高约50米的塔上做了同样的测试，也得到了肯定的结果。

帕斯卡的实验揭示了大气压的本质。由这些实验出发，他解释了大气压强跟高度变化的关系，提出了可以用气压变化来测定山的高度的设想。他还发现了大气压高低跟天气变化的关系，用大气压解释了虹吸原理，等等。他的工作引起人们的重视，他的解释也得到人们的认可。从此，大自然害怕真空的说法，一去不再复返，对大气压的测量成为物理计量的重要内容，帕斯卡也因对大气压本质的揭示而名垂青史。

帕斯卡并未就此止步，他希望能从更一般的流体平衡的观点来看待真空问题。他的山顶实验报告就采用了这样的题目：“关于自然界中最轻的流体空气和最重的流体水银之间的平衡问题”。他就对流体平衡问题的研究得到了丰硕成果。1653年左右，他完成了《论流体的平衡及空气的重量》的论文，在论文中提出了一系列有关液体的重要规律，其中以帕斯卡原理最为著名。帕斯卡原理意思是说，加在密闭液体上的压强，能够保持其原来的大小通过液体向各个方向传递。帕斯卡是通过推理的方式得出这一结论的，他认为，由于液体具有连续性和流动性，加在液体上面的压强，自然要被传递到容器的所有部位。而且，由于液体的某一部分没有任何理由向其他部分让步，因此，在传递过程中，外加压强的大小也必然保持不变。在此基础上，他进一步描述了水压机工作原理、连通器工作原理等。这些原理，构成了流体力学的最基本的原理，现在人们进行液体压强测试，很多情况下依赖的还是这些原理。所以，帕斯卡的发现，成了后世人们进行相关物理计量校准时所依据的基本原理。今天，我们把他作为计量史上的重要人物进行纪念，主要原因也在于此。

帕斯卡一生身体虚弱，长期受严重头痛的困扰，去世时只有39岁。他终生信仰宗教，特别是1654年，他乘坐的马车发生事故，他差点送命。事后，他觉得大难不死，一定有神明庇护，于是宗教信仰更加虔诚，从此以后，他把他短暂的余生几乎全部奉献给了宗教，沉溺于对神学的思考，发表了大量宗教著述。在这段时间，他只有偶尔牙痛时才去想些数学问题，以此来忘掉痛苦。如果没有病魔的折磨，如果他在生命的后半段用更多的时间关注科学，他对科学的贡献一定会更大。

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