▲ 帕斯卡在童年就對(duì)數(shù)學(xué)有濃厚的興趣
帕斯卡在12歲的時(shí)候,偶然看到父親在讀幾何書。他好奇的問幾何學(xué)是什么?父親為了不想讓他知道太多,只是大約講幾何研究的是圖形的性質(zhì),比如三角形、正方形和圓等等,用處就是教人畫圖時(shí)能作出正確美觀的圖。父親很小心的把自己的數(shù)學(xué)書都收藏好,生怕讓帕斯卡看到,過早的接觸到他們。
誰知幾何卻引起了帕斯卡極大的興趣,他根據(jù)父親講的一些幾何簡單知識(shí),自己獨(dú)立地研究起幾何學(xué)研究來了。當(dāng)他把自己的發(fā)現(xiàn):“任何三角形的三個(gè)內(nèi)角和是一百八十度”告訴父親時(shí),父親是又驚又喜,竟然哭了起來。于是父親把他藏起來的歐幾里得的《幾何原本》都搬出來給帕斯卡看。從這時(shí)帕斯卡才開始接觸到數(shù)學(xué)書籍。
▲ 16歲就提出了射影幾何的一個(gè)重要定理—— 帕斯卡定理
帕斯卡有很深的數(shù)學(xué)造詣。1631年他隨家移居巴黎后,參加了巴黎數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家小組活動(dòng)。他在1639年到1640年這段時(shí)間寫成了《圓錐曲線之幾何》一書。他最突出的成就是,他在16歲的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)了著名的“帕斯卡定理”,即“圓錐曲線內(nèi)接六邊形的三組對(duì)邊的交點(diǎn)共線”,帕斯卡定理是射影幾何的一個(gè)重要定理,他為射影幾何學(xué)作出了重要貢獻(xiàn)。年僅17歲的帕斯卡,在數(shù)學(xué)界嶄露頭角,受到了笛卡兒的高度贊賞。
▲ 19歲時(shí)帕斯卡發(fā)明了世界第一臺(tái)機(jī)械式的計(jì)算機(jī)——加法器
帕斯卡對(duì)他的父親有很深的感情,他每天都看著年邁的父親費(fèi)力地計(jì)算稅率稅款,很想幫助做點(diǎn)事,可又怕父親不放心。他在1642年到1644年間幫助父親做稅務(wù)計(jì)算工作時(shí),19歲的帕斯卡發(fā)明了一種能做加法和減法運(yùn)算的計(jì)算器——加法器,這是人類有史以來第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī),是世界上最早的計(jì)算器。在法國巴黎工藝學(xué)校、英國倫敦科學(xué)博物館都可以看到帕斯卡計(jì)算機(jī)原型。
帕斯卡的計(jì)算機(jī)是一種有一系列齒輪組成的裝置,外形像一個(gè)長方盒子,用兒童玩具那種鑰匙旋緊發(fā)條后才能轉(zhuǎn)動(dòng),只能夠做加法和減法。然而,即使只做加法,也有個(gè)“逢十進(jìn)一”的進(jìn)位問題。聰明的帕斯卡采用了一種小爪子式的棘輪裝置。當(dāng)定位齒輪朝9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),棘爪便逐漸升高;一旦齒輪轉(zhuǎn)到0,棘爪就“咔嚓”一聲跌落下來,推動(dòng)十位數(shù)的齒輪前進(jìn)一檔。
帕斯卡發(fā)明成功后,一連制作了50臺(tái)這種被人稱為“帕斯卡加法器”的計(jì)算機(jī),至少現(xiàn)在還有5臺(tái)保存著。據(jù)說在中國的故宮博物院,也保存著兩臺(tái)銅制的復(fù)制品,是當(dāng)年外國人送給慈僖太后的禮品,“老佛爺”哪里懂得它的奧妙,只把它當(dāng)成了西方的洋玩具,藏在深宮里面。
▲帕斯卡三角形
在代數(shù)研究中,帕斯卡深入研究了二項(xiàng)展開式的系數(shù)規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了二項(xiàng)式展開式的系數(shù)規(guī)律,即著名的“帕斯卡三角形”。帕斯卡研究這個(gè)三角形的構(gòu)造及其許多有趣的性質(zhì),并發(fā)表過多篇關(guān)于算術(shù)級(jí)數(shù)及二項(xiàng)式系數(shù)的論文,他還廣泛應(yīng)用算術(shù)三角形處理其他一些問題。在我國帕斯卡三角形被稱為“賈憲三角”或“楊輝三角”,大約是在1050年左右發(fā)現(xiàn)的,早于帕斯卡三角形600年。
▲帕斯卡對(duì)數(shù)學(xué)的最大貢獻(xiàn)是創(chuàng)立概率論
為了解決概率論和組合分析方面的問題,他對(duì)連續(xù)不可分量、微分三角形、面積和重心等問題的深入研究,他與費(fèi)馬共同建立了概率論和組合論的基礎(chǔ),并得出了關(guān)于概率論問題的一系列解法。
他研究了擺線問題,得出了不同曲線面積和重心的一般求法。他計(jì)算了三角函數(shù)和正切的積分,最早引入了橢圓積分。對(duì)微積分學(xué)的建立起到了積極的作用。
▲帕斯卡提出了壓強(qiáng)定律,壓強(qiáng)的國際制單位以帕斯卡的名字命名的
帕斯卡在物理學(xué)方面的研究中也是功績卓著。其最重要的成果是于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(qiáng),必然按照其原來的大小由流體向各個(gè)方向傳遞。"現(xiàn)代的一切應(yīng)用著的液壓機(jī)械,都是帕斯卡定律的具體應(yīng)用,尤其是近些年來,液壓科學(xué)又以更嶄新的面貌應(yīng)用于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之中。
1649年到1651年,帕斯卡同他的合作者皮埃爾(Perier)詳細(xì)測量同一地點(diǎn)的大氣壓變化情況,成為利用氣壓計(jì)進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)的先驅(qū)。壓強(qiáng)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,也采用帕斯卡(簡稱“帕”)作為壓強(qiáng)的單位,并且有:1帕(Pa)=1牛頓(N)/米2(m2)。
可惜,長期從事艱苦的研究損害了他的健康,1662年英年早逝,死時(shí)年僅39歲。他留給了世人一句至理名言:“人好比是脆弱的蘆葦,但是他又是有思想的蘆葦!比澜缬兴枷氲奶J葦,尤其是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的后來者,不會(huì)忘記帕斯卡在渾沌中點(diǎn)燃的亮光。在1971年發(fā)明的一種程序設(shè)計(jì)語言——PASCAL語言,就是為了紀(jì)念這位發(fā)明和制造計(jì)算機(jī)的先驅(qū),帕斯卡的英名代表了計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑。
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