帕斯卡對物理學的貢獻

蔣顯翠

布萊士·帕斯卡是法國數學家、物理學家、思想家，他在物理學上的貢獻主要有以下幾個方面：

聲學的震動原理

有一天，11歲的帕斯卡在廚房外邊玩，聽到廚師把盤子弄得丁丁當當地響。這聲音引起了帕斯卡的注意。他想，要是敲打發出聲音的話，為何刀離開盤子以后，聲音不馬上消失呢？他就自己做實驗。他發現盤子被敲打以后，聲音不斷，但是只要用手一按盤子邊，聲音就立刻停止。帕斯卡高興地發現，原來聲音最要緊的是震動，不是敲打。打擊停止了，只要震動不停止，還能發出聲音來。這樣，帕斯卡就發現了聲學的震動原理，開始了科學的探索。

發現氣壓變化的規律和真空的存在

1647年到1648年，帕斯卡發表了有關真空問題的論文。他關于真空問題的研究和著作，更加提高了他的聲望。1648年，帕斯卡設想并進行了對同一地區不同高度大氣壓強測量的實驗，發現了隨著高度降低大氣壓強增大的規律。在這幾年中，帕斯卡在實驗中不斷取得新發現，并且有多項重大發明，如發明了注射器、水壓機，改進了托里拆利的水銀氣壓計等。帕斯卡完成了由意大利著名科學家伽里略所開始并由伽里略的弟子托里拆利所進行的工作。空氣有重量的事實早在1630年已經為人所知。1643年，托里拆利用水銀柱做實驗，認識到不同天氣條件下氣壓的變化。托里拆利的實驗證明了大氣是有壓力的，并且確定了測量大氣壓力的基本方法。但托里拆利對氣壓的觀念是含混不清的，他沒能發現氣壓變化的規律。1646年，帕斯卡重復做了托里拆利的實驗。帕斯卡仔細地研究了水銀柱在各種高度和不同地方的變化，對氣壓及其變化的規律有了深刻的認識。與此同時，帕斯卡還對真空的問題進行了深入研究。1647年，帕斯卡證明了真空的存在。不過，當時很多人并不相信這一點。笛卡爾就對帕斯卡的結論不以為然并大加譏諷，說他“頭腦里真空太多了”。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）按照帕斯卡的設計進行了實驗。實驗證明，山腳和山頂水銀柱的高度相差3.15英寸。這個實驗取得了空前的成功，并震動了整個科學界。今天我們使用的國際單位制中的壓強氣壓單位帕（帕斯卡）就是根據帕斯卡的名字命名的。

帕斯卡原理

帕斯卡做了一系列實驗，研究液體壓強的規律。帕斯卡注意到一些生活現象，如沒有灌水的水龍帶是扁的。水龍帶接到自來水龍頭上，灌進水，就變成圓柱形了。如果水龍帶上有幾個眼，就會有水從小眼里噴出來，噴射的方向是向四面八方的。水是往前流的，為什么能把水龍帶撐圓？通過觀察，帕斯卡設計了“帕斯卡球”實驗，帕斯卡球是一個壁上有許多小孔的空心球，球上連接一個圓筒，筒里有可以移動的活塞.把水灌進球和筒里，向里壓活塞，水便從各個小孔里噴射出來了，成了一支“多孔水槍”。帕斯卡球的實驗證明，液體能夠把它所受到的壓強向各個方向傳遞。而每個孔噴出去水的距離差不多，則說明每個孔所受到的壓強都相同。還有一個最著名的實驗：他把一個木酒桶頂端開一個小口，小口上接一根很長的鐵管子，接口密封。實驗的時候，酒桶先盛滿水，再慢慢往鐵管子里倒上幾杯水，當管子中的水柱高達到幾米的時候，只見木酒桶突然破裂，水流滿地。帕斯卡總結了這些實驗，于1654年寫成一篇論文《論液體的平衡》，提出了著名的帕斯卡定律：加在密閉液體任一部分的壓強，必然按其原來的大小，由液體向各個方向傳遞。所有的液壓機械都是根據帕斯卡定律設計的，所以帕斯卡被稱為“液壓機之父”。