帕斯卡对物理学的贡献

蒋显翠

布莱士·帕斯卡是法国数学家、物理学家、思想家，他在物理学上的贡献主要有以下几个方面：

声学的震动原理

有一天，11岁的帕斯卡在厨房外边玩，听到厨师把盘子弄得丁丁当当地响。这声音引起了帕斯卡的注意。他想，要是敲打发出声音的话，为何刀离开盘子以后，声音不马上消失呢？他就自己做实验。他发现盘子被敲打以后，声音不断，但是只要用手一按盘子边，声音就立刻停止。帕斯卡高兴地发现，原来声音最要紧的是震动，不是敲打。打击停止了，只要震动不停止，还能发出声音来。这样，帕斯卡就发现了声学的震动原理，开始了科学的探索。

发现气压变化的规律和真空的存在

1647年到1648年，帕斯卡发表了有关真空问题的论文。他关于真空问题的研究和著作，更加提高了他的声望。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。帕斯卡完成了由意大利著名科学家伽里略所开始并由伽里略的弟子托里拆利所进行的工作。空气有重量的事实早在1630年已经为人所知。1643年，托里拆利用水银柱做实验，认识到不同天气条件下气压的变化。托里拆利的实验证明了大气是有压力的，并且确定了测量大气压力的基本方法。但托里拆利对气压的观念是含混不清的，他没能发现气压变化的规律。1646年，帕斯卡重复做了托里拆利的实验。帕斯卡仔细地研究了水银柱在各种高度和不同地方的变化，对气压及其变化的规律有了深刻的认识。与此同时，帕斯卡还对真空的问题进行了深入研究。1647年，帕斯卡证明了真空的存在。不过，当时很多人并不相信这一点。笛卡尔就对帕斯卡的结论不以为然并大加讥讽，说他“头脑里真空太多了”。1648年9月19日，帕斯卡的姐夫比里埃在多姆山（海拔1400米左右）按照帕斯卡的设计进行了实验。实验证明，山脚和山顶水银柱的高度相差3.15英寸。这个实验取得了空前的成功，并震动了整个科学界。今天我们使用的国际单位制中的压强气压单位帕（帕斯卡）就是根据帕斯卡的名字命名的。

帕斯卡原理

帕斯卡做了一系列实验，研究液体压强的规律。帕斯卡注意到一些生活现象，如没有灌水的水龙带是扁的。水龙带接到自来水龙头上，灌进水，就变成圆柱形了。如果水龙带上有几个眼，就会有水从小眼里喷出来，喷射的方向是向四面八方的。水是往前流的，为什么能把水龙带撑圆？通过观察，帕斯卡设计了“帕斯卡球”实验，帕斯卡球是一个壁上有许多小孔的空心球，球上连接一个圆筒，筒里有可以移动的活塞.把水灌进球和筒里，向里压活塞，水便从各个小孔里喷射出来了，成了一支“多孔水枪”。帕斯卡球的实验证明，液体能够把它所受到的压强向各个方向传递。而每个孔喷出去水的距离差不多，则说明每个孔所受到的压强都相同。还有一个最著名的实验：他把一个木酒桶顶端开一个小口，小口上接一根很长的铁管子，接口密封。实验的时候，酒桶先盛满水，再慢慢往铁管子里倒上几杯水，当管子中的水柱高达到几米的时候，只见木酒桶突然破裂，水流满地。帕斯卡总结了这些实验，于1654年写成一篇论文《论液体的平衡》，提出了著名的帕斯卡定律：加在密闭液体任一部分的压强，必然按其原来的大小，由液体向各个方向传递。所有的液压机械都是根据帕斯卡定律设计的，所以帕斯卡被称为“液压机之父”。