“偷學(xué)”成就計(jì)算器

11歲時(shí)，他寫了一篇關(guān)于聲學(xué)問(wèn)題的論文，探討振動(dòng)體一經(jīng)觸摸立即停止發(fā)音的原因。

12歲時(shí)，他鉆研幾何學(xué)并掌握了大量的幾何學(xué)知識(shí)。

14歲時(shí)，他參加梅爾森家的聚會(huì)，認(rèn)識(shí)了笛卡爾、霍布斯、費(fèi)馬等人。

16歲時(shí)，他寫成有名的論文《圓錐曲線論》，提出以他的名字命名的定理。

18歲時(shí)，他創(chuàng)制了第一架機(jī)械式計(jì)算器。

他，就是布萊斯·帕斯卡。

少年天才“偷學(xué)”記

1623年6月，帕斯卡出生在法國(guó)中部的克萊蒙市。他的父親是當(dāng)?shù)匾晃活H有聲望的法學(xué)家，在數(shù)學(xué)上也頗有造詣，經(jīng)常和客人高談闊論有關(guān)數(shù)學(xué)的話題。此時(shí)，帕斯卡總喜歡坐在母親的膝蓋上，豎著兩只小耳朵認(rèn)真地聽(tīng)大人們的談話，數(shù)學(xué)是一種非常有趣的事物的印象在他幼小的心坎里深深地扎下根來(lái)。

帕斯卡從小身體瘦弱。也許因?yàn)楹闷媸乔髮W(xué)的第一動(dòng)力，雖然總是疾病纏身，可帕斯卡很小就開(kāi)始了對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)。當(dāng)他連法文的拼音字母都還沒(méi)有學(xué)全的時(shí)候，用來(lái)做數(shù)學(xué)符號(hào)的24個(gè)希臘字母他倒學(xué)得精熟。然而，父親卻不大想讓他在數(shù)學(xué)方面發(fā)展下去，他深知從事數(shù)學(xué)研究是一件極其艱苦的事，對(duì)瘦弱的帕斯卡來(lái)講，無(wú)疑是不適合的。

父親的反對(duì)沒(méi)有絲毫減少帕斯卡對(duì)數(shù)學(xué)的興趣。他背著父親偷偷地學(xué)，一等到父親外出，便鉆到書房里如饑似渴地找數(shù)學(xué)書來(lái)讀。沒(méi)有不透風(fēng)的墻，父親到底還是知道了帕斯卡的“偷學(xué)”。開(kāi)始，他很生氣，怪帕斯卡不理解他的良苦用心，但是后來(lái)他還是“妥協(xié)”了。帕斯卡終于有機(jī)會(huì)名正言順地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)了。

在正式開(kāi)始上課之前，父親想看看帕斯卡究竟掌握了多少數(shù)學(xué)知識(shí)，于是出了一道本應(yīng)由中學(xué)生做的幾何證明題。誰(shuí)知連小學(xué)還沒(méi)上的帕斯卡只看了一下題目，便在地板上畫出了圖形，一邊畫，還一邊說(shuō)出了幾種解法，這讓父親驚訝不已。于是，在第二天，帕斯卡就開(kāi)始在父親的指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)歐氏的《幾何原本》了。僅過(guò)了一年，他就精通了《幾何原本》，并于同年發(fā)現(xiàn)了“帕斯卡三角形”。1639年，帕斯卡16歲時(shí)寫成有名的論文《圓錐曲線論》，提出以他的名字命名的定理， 即圓或橢圓的任意內(nèi)接六邊形的三組對(duì)應(yīng)邊的交點(diǎn)是在一條直線上。《圓錐曲線論》繼承并發(fā)展了數(shù)學(xué)家德札爾格的工作，引出推論400余條。笛卡爾看后曾大加贊賞，并一度懷疑這篇文章不是出自一個(gè)16歲少年的手筆。

研制計(jì)算器

4歲時(shí)，帕斯卡的母親去世了，一家遷往巴黎，父親當(dāng)上了一名皇家稅務(wù)官員。稅務(wù)官員是一個(gè)整天要與數(shù)學(xué)、計(jì)算打交道的職業(yè)，繁復(fù)的加減運(yùn)算頗讓他有些煩惱。懂事的帕斯卡看在眼里，記在心上。

帕斯卡發(fā)現(xiàn)，在物理學(xué)當(dāng)中，有一種齒輪系傳動(dòng)現(xiàn)象：幾個(gè)大小成一定比例的齒輪，通過(guò)齒對(duì)齒結(jié)合起來(lái)，當(dāng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)其中任何一個(gè)齒輪時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)其他幾個(gè)齒輪以不同比例的速度均勻轉(zhuǎn)動(dòng)。而這一現(xiàn)象與數(shù)學(xué)的初級(jí)運(yùn)算的過(guò)程、原理非常地相似。這一發(fā)現(xiàn)使帕斯卡大受鼓舞。但是，怎樣才能把這一物理機(jī)械運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象運(yùn)用到數(shù)學(xué)當(dāng)中呢？帕斯卡一邊想，一邊開(kāi)始動(dòng)手研究制作起來(lái)。

帕斯卡帶領(lǐng)著一幫工人，花了幾個(gè)月的時(shí)間好不容易造出了第一臺(tái)機(jī)械模型，但是計(jì)算效果卻非常糟糕。此后2年，帕斯卡一直堅(jiān)持制造改進(jìn)模型。工人換了一茬又一茬，模型做了一個(gè)又一個(gè)，用他自己的話來(lái)說(shuō)：“總共造了50多種模型，所有的模型都不一樣。”他不但負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，而且還親自參加制造，選材料、做機(jī)器外殼、磨齒輪……冬去春來(lái)，工夫不負(fù)苦心人，1642年夏，帕斯卡的工作終于宣告成功。展現(xiàn)在人們面前的是一臺(tái)精致、運(yùn)算準(zhǔn)確的手搖計(jì)算器。

這臺(tái)計(jì)算器，以手搖的方式來(lái)工作，在加減運(yùn)算的過(guò)程中采用“十進(jìn)位制”，通過(guò)各連接數(shù)位之間的轉(zhuǎn)輪和插銷來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)位，可以進(jìn)行六位數(shù)的計(jì)算。帕斯卡父親看了，簡(jiǎn)直不敢相信自己的眼睛。

帕斯卡把它獻(xiàn)給了父親，而為了使更多的人能夠從繁復(fù)的數(shù)學(xué)計(jì)算中解脫出來(lái)，他為自己的發(fā)明申請(qǐng)了專利，開(kāi)始了批量生產(chǎn)。遺憾的是，由于這種計(jì)算器成本太高，價(jià)格昂貴，其實(shí)用價(jià)值并沒(méi)能在社會(huì)上普遍運(yùn)用和推廣開(kāi)來(lái)。

然而，計(jì)算器的出現(xiàn)，第一次以機(jī)器代替了人繁重的腦力勞動(dòng)，為數(shù)學(xué)問(wèn)題的解決找到了物理學(xué)的工具。而其內(nèi)在的原理、思想更是開(kāi)啟了人們的新思維，標(biāo)志了近現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的開(kāi)端。

空氣有重量

亞里士多德認(rèn)為空氣是沒(méi)有重量的。隨著對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的深入，一批科學(xué)家開(kāi)始向傳統(tǒng)的權(quán)威論斷發(fā)起了挑戰(zhàn)，并且不斷有人證明“空氣是有重量的”。

帕斯卡通過(guò)對(duì)許多方面的考察和分析，敏感地發(fā)現(xiàn)了前人在“空氣有重量”的證明上存在著普遍性的缺陷。當(dāng)時(shí)的做法是將盛有水銀的玻璃管倒置于水銀槽當(dāng)中，看管中的水銀柱是否會(huì)下降。如果不下降，就說(shuō)明水銀管外的空氣有壓力，正是這一壓力托住了管內(nèi)的水銀。這便說(shuō)明了空氣是有重量的了。帕斯卡將這一方法進(jìn)行了推廣應(yīng)用。他在一家玻璃廠中特制了各種型號(hào)、形狀的玻璃管，每根都長(zhǎng)約12米。由于沒(méi)有可以放置如此長(zhǎng)度玻璃管的屋子，他就領(lǐng)著人把實(shí)驗(yàn)室搬到了輪船上。在實(shí)驗(yàn)中，他更換了各種試驗(yàn)用劑，從重的水銀到較輕的水，再到更輕的酒精，并進(jìn)行了多種玻璃管的搭配組合。他把觀測(cè)到的數(shù)據(jù)、現(xiàn)象一一記錄下來(lái)，經(jīng)過(guò)比較、分析和研究，終于在1647年向公眾陸續(xù)發(fā)表了有關(guān)這一組實(shí)驗(yàn)的研究報(bào)告，這便是著名的《真空論》一書。巴黎城立刻轟動(dòng)了，甚至整個(gè)歐洲學(xué)術(shù)界也感受到了這種震動(dòng)。

在隨后的幾年當(dāng)中，帕斯卡再接再厲，又進(jìn)一步研究了空氣重量與液體靜力學(xué)的各種效應(yīng)問(wèn)題，提出加在密閉流體任何一部分的壓力，必然按照其原來(lái)的大小由流體向各個(gè)方向傳遞。這便是流體靜力學(xué)中著名的帕斯卡原理，從而鞏固和發(fā)展了對(duì)空氣重量的證實(shí)。

帕斯卡以令人信服的事實(shí)和數(shù)據(jù)證明了大氣壓力、空氣重量的存在，并且初步確定了它們的數(shù)值，徹底地摒棄了自亞里士多德以來(lái)在科學(xué)界統(tǒng)治多年的“空氣無(wú)重量”的說(shuō)法。

帕斯卡身體向來(lái)很孱弱，以后一直疾病纏身，又由于父喪和一次突發(fā)的馬車事故，打斷了他在科學(xué)事業(yè)中的創(chuàng)造性才華。31歲時(shí)，他退隱于修道院，轉(zhuǎn)而在神學(xué)、哲學(xué)上寫作，1662年8月19日病逝于巴黎，終年39歲。