因為是流星,故而更耀眼
1623年6月19日帕斯卡出生於法國奧維涅州的克勒蒙-菲朗;父親愛基納是克勒蒙城法庭庭長,以博學聞名。八歲的時候帕斯卡,帕斯卡全家遷往巴黎。遷居巴黎後,愛基納和當時社會上的科學家、作家和藝術家來往頻繁,他常常帶著帕斯卡參加各種學術集會。帕斯卡自幼生長在學術氣氛濃厚的環境之中,並且受到他父親嚴格的教育,從而打下了非常良好的學術基礎。
帕斯卡在幼年時就顯示了他對研究自然的興趣和其卓越的才能。他在十一歲時就寫了一篇關於聲學問題的論文,探討振動體一經觸摸立即停止發音的原因。這篇文章給他父親留下了深刻的印象,這種天才般的早熟讓他父親隱約感到擔憂,依照這樣的步伐成長絕對超乎常人的想像,帕斯卡的父親擔心他的智慧發展過早,於是決定暫時停止向他教授幾何學。不過這時的帕斯卡已經養成了自學的習慣,他獨自鑽研幾何學並掌握了大量的幾何學知識。1639年,就在帕斯卡十六歲時,他寫下論文《圓錐曲線論》,其中提出以他的名字命名的定理。這個帕斯卡定理,帕斯卡稱之為“神秘的六邊形”,即圓或橢圓的任意內接六邊形的三組對應邊的交點是在一條直線上。《圓錐曲線論》繼承並發展了數學家德劄爾格的工作,引出推論四百餘條;笛卡爾看到後曾大為讚歎。帕斯卡因而一舉為科學界所認識,就這樣,他和笛卡爾、德劄爾格一起開辟了近代的幾何學。從這篇文章開始,帕斯卡在科學界顯露頭角,並與當時有名的科學家和思想家笛卡爾、霍布斯、伽桑狄、德劄爾格、費瑪、梅爾森、羅伯瓦等人建立了聯係;帕斯卡一生的科學工作和思想發展與這些人有著密切的關係。 與這樣一個高度發達的知識團體進行合作,帕斯卡的天才思維有了一個很好的起飛高度。
1641年,帕斯卡十八歲。他開始設計計算機;他曾先後草擬過五十多種模型,終於根據齒輪的轉動原理製成了世界曆史上第一架計算機,能夠手搖計算出六位數字的加減法。計算機製造的成功是當時國際科學界的一件大事。到了1644年,魯昂的一位工匠在帕斯卡的監督下,製成了首批為數不多的計算器,而且工作性能完好。
1646年,帕斯卡的父親愛基納因生病而得到一位冉森派醫生的治療,這位醫生在帕斯卡家裏住了三個月,受其影響,帕斯卡全家接受了冉森教義,這是帕斯卡精神上的“第一次皈依”。
此後,帕斯卡開始從事大氣壓力的研究;他完成了由伽裏略所開始並由伽裏略的弟子托利拆裏所進行的工作。空氣有重量的事實在1630年已經為人所知;伽裏略也知道空氣是有重量的並做過測定空氣重量的實驗,但是他沒有把水銀柱的高度和大氣壓力聯係在一起加以考察。1632年伽裏略在他的著作中曾談到抽水機隻能把水抽到一定高度為止,這個發現蘊涵了大氣壓力問題,但他在思想上卻仍然局限於“自然畏懼真空”的傳統觀念而未能對這一現象作出正確的解釋。1643年托利拆裏用水銀柱做實驗,認識到不同氣候條件下氣壓的變化。托利拆裏的實驗開辟了人類流體力學研究的新時代,它決定性地證明了大氣是有壓力的,並且奠定了測量大氣壓力的基本方法。但托利拆裏對氣壓的觀念是含混的、不明確的,還沒有能確定氣壓變化的規律。
1646年,帕斯卡二十三歲,他重新進行了托利拆裏實驗。帕斯卡細心研究了水銀柱在各種高度不同的地方的變化,從而使氣壓及其變化的規律問題獲得了明確的科學概念。1647年帕斯卡與他的姐夫比裏埃分別在山頂和山腳用水銀柱反複進行了實驗,對水銀柱高度的變化進行觀察。帕斯卡推測,山腳的空氣要比山頂的空氣濃厚,所以結論應該是水銀柱的高度在高處比在低處要低,也就是說氣壓隨著高度的增加而降低。1648年九月十九日,比裏埃在奧維涅州的普德多姆山按照帕斯卡的事先設計進行了實驗;實驗證明在山腳和山頂水銀柱的高度相差3.15英寸,這一結果使得在場的實驗者為之驚歎。這個實驗也震動了整個科學界,並且得到了公認。天我們使用的國際單位製中的氣壓單位百帕(=100帕斯卡)就是根據他的名字命名的。在此基礎上,帕斯卡寫出了《液體平衡論》和《大氣重力論》兩部著作,確立了大氣壓力的理論與流體靜力學的基本規律。
在這個實驗之後,帕斯卡又設想了一個逆實驗,即用氣壓計的變化倒過來來測量山的高度;這個逆實驗的工作後來由法國科學家馬略特所完成。帕斯卡又以大氣壓力解釋虹吸現象,並發現氣壓的變化與氣候條件有關,這對後來氣象學的發展產生了重大影響。