□蘭州鐵路局建設集團總公司工程開(kāi)發(fā)中心　李鋼

　　在國際單位制中，壓強的單位是帕斯卡（Pa）。該單位的命名，是為了紀念法國著(zhù)名科學(xué)家布萊斯.帕斯卡（Blaise Pascal，1623.06.19～1662.08.19）對計量學(xué)的貢獻。

　　380年前的6月19日，帕斯卡在法國奧弗涅的克萊蒙斐朗城誕生。他的父親在當地一家稅務(wù)局工作，通曉數學(xué)。他的母親在他很小的時(shí)候就去世了，父親承擔起了撫養和教育他的責任。帕斯卡從小體弱多病，父親鑒于他身體虛弱，認為鉆研數學(xué)會(huì )傷害小孩的腦筋，于是不讓他接觸數學(xué)，只是教他一些語(yǔ)文和歷史知識。12歲那年，帕斯卡偶爾見(jiàn)到父親在讀幾何書(shū)，就問(wèn)父親幾何學(xué)是什么？父親告訴他幾何學(xué)是研究圖形的，父親的解答雖然簡(jiǎn)單，卻使帕斯卡產(chǎn)生了興趣，他根據父親講解的那些簡(jiǎn)單的幾何學(xué)知識，自己獨立鉆研幾何學(xué)，發(fā)現了歐幾里得幾何學(xué)中一些重要定理。對于他的發(fā)現，父親驚喜交集。從此以后，父親轉變了態(tài)度，允許他學(xué)習數學(xué)。

　　帕斯卡確實(shí)很有數學(xué)天分，16歲那年，他就寫(xiě)出了一部論述圓錐曲線(xiàn)的書(shū)。著(zhù)名哲學(xué)家、數學(xué)家笛卡兒見(jiàn)到這本書(shū)時(shí)，堅決不相信這是16歲的孩子寫(xiě)出來(lái)的。他一生在數學(xué)上貢獻很多：在幾何上有帕斯卡定理；在代數上有帕斯卡三角形；在計算工具方面發(fā)明了世界上最早的計算器之一；通過(guò)討論擲骰子時(shí)某種組合出現的幾率，為近代概率論奠定了基礎；還十分接近于發(fā)現微積分。德國數學(xué)家萊布尼茨曾經(jīng)寫(xiě)道：當他讀到帕斯卡的著(zhù)作時(shí)，就像觸電一樣，突然悟到了一些道理，于是后來(lái)建立了微積分理論。

　　帕斯卡對計量學(xué)的貢獻主要表現在兩個(gè)方面，一是他用實(shí)驗的方法，進(jìn)一步闡明了大氣壓的本質(zhì)；另一方面是他揭示了液體內部壓強的性質(zhì)。他的工作，為氣體和液體壓強的測定奠定了理論基礎。

　　在帕斯卡的時(shí)代，人們對大氣壓的性質(zhì)還不甚了解，亞里士多德的“大自然厭惡真空”的說(shuō)法在人們的頭腦中還根深蒂固。比帕斯卡年長(cháng)15歲的托里拆利最早提出了大氣壓的理論，并用實(shí)驗證實(shí)大氣壓的大小相當于76厘米高的汞柱產(chǎn)生的壓強。托里拆利的實(shí)驗發(fā)表以后，人們承認他的實(shí)驗本身，但對他提出的玻璃管內水銀柱上方是真空的說(shuō)法則不以為然，許多人認為水銀柱上方同樣充斥著(zhù)“氣”，這種“氣”是從液體中升上去的。帕斯卡贊成托里拆利的解釋?zhuān)瑸榱苏f(shuō)明水銀柱上方的確是真空，他公開(kāi)演示了托里拆利實(shí)驗。他用兩根一端封閉的管子，一個(gè)裝水，一個(gè)裝葡萄酒。實(shí)驗前，他問(wèn)人們，哪一根管子中的液體在實(shí)驗時(shí)會(huì )變得低一些？人們回答說(shuō)：葡萄酒。因為葡萄酒比水更易揮發(fā)，會(huì )揮發(fā)出更多的氣體，從而把液柱壓下去。因為葡萄酒比水更輕，帕斯卡在實(shí)驗中不得不使用了長(cháng)達14米的管子，以使葡萄酒液柱產(chǎn)生的壓強與外界大氣之間的壓力得以平衡。實(shí)驗結果與人們的預期完全相反，裝有葡萄酒的那個(gè)管子里的液柱比裝水的那個(gè)更高，這表明液柱上方?jīng)]有從液體中揮發(fā)出來(lái)的空氣，即是說(shuō)，是真空。

　　如果液柱上方是真空的話(huà)，那只有一種解釋?zhuān)菏侵車(chē)諝獾膲毫创髿鈮褐С种?zhù)液柱不下落。大氣壓的產(chǎn)生當然是由于大氣有重量，而如果大氣有重量，那么它的重量必然會(huì )隨著(zhù)高度的增加而下降，因為位置越高，上面的空氣就越少。這就是說(shuō)，位置越高，大氣壓就越小。這樣，如果能測出大氣壓隨高度而變化的情況，就能揭示出大氣壓的本質(zhì)。而要做這種測量，最好是沿著(zhù)一座高山進(jìn)行。帕斯卡的家鄉附近就有一座高1000多米的多姆山，正好進(jìn)行這種測量。但帕斯卡因為體弱多病，擔心自己不能爬山，于是請自己的姊夫弗洛蘭.佩里埃（Florin Perie）進(jìn)行實(shí)地測試。佩里埃用托里拆利氣壓計在多姆山不同高度做了測試，測試結果表明，在山頂處水銀柱長(cháng)度比在山腳處短了8.5厘米。帕斯卡得到這個(gè)消息后，也在巴黎一座高約50米的塔上做了同樣的測試，也得到了肯定的結果。

　　帕斯卡的實(shí)驗揭示了大氣壓的本質(zhì)。由這些實(shí)驗出發(fā)，他解釋了大氣壓強跟高度變化的關(guān)系，提出了可以用氣壓變化來(lái)測定山的高度的設想。他還發(fā)現了大氣壓高低跟天氣變化的關(guān)系，用大氣壓解釋了虹吸原理，等等。他的工作引起人們的重視，他的解釋也得到人們的認可。從此，大自然害怕真空的說(shuō)法，一去不再復返，對大氣壓的測量成為物理計量的重要內容，帕斯卡也因對大氣壓本質(zhì)的揭示而名垂青史。

　　帕斯卡并未就此止步，他希望能從更一般的流體平衡的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看待真空問(wèn)題。他的山頂實(shí)驗報告就采用了這樣的題目：“關(guān)于自然界中最輕的流體空氣和最重的流體水銀之間的平衡問(wèn)題”。他就對流體平衡問(wèn)題的研究得到了豐碩成果。1653年左右，他完成了《論流體的平衡及空氣的重量》的論文，在論文中提出了一系列有關(guān)液體的重要規律，其中以帕斯卡原理最為著(zhù)名。帕斯卡原理意思是說(shuō)，加在密閉液體上的壓強，能夠保持其原來(lái)的大小通過(guò)液體向各個(gè)方向傳遞。帕斯卡是通過(guò)推理的方式得出這一結論的，他認為，由于液體具有連續性和流動(dòng)性，加在液體上面的壓強，自然要被傳遞到容器的所有部位。而且，由于液體的某一部分沒(méi)有任何理由向其他部分讓步，因此，在傳遞過(guò)程中，外加壓強的大小也必然保持不變。在此基礎上，他進(jìn)一步描述了水壓機工作原理、連通器工作原理等。這些原理，構成了流體力學(xué)的最基本的原理，現在人們進(jìn)行液體壓強測試，很多情況下依賴(lài)的還是這些原理。所以，帕斯卡的發(fā)現，成了后世人們進(jìn)行相關(guān)物理計量時(shí)所依據的基本原理。今天，我們把他作為計量史上的重要人物進(jìn)行紀念，主要原因也在于此。

　　帕斯卡一生身體虛弱，長(cháng)期受?chē)乐仡^痛的困擾，去世時(shí)只有39歲。他終生信仰宗教，特別是1654年，他乘坐的馬車(chē)發(fā)生事故，他差點(diǎn)送命。事后，他覺(jué)得大難不死，一定有神明庇護，于是宗教信仰更加虔誠，從此以后，他把他短暫的余生幾乎全部奉獻給了宗教，沉溺于對神學(xué)的思考，發(fā)表了大量宗教著(zhù)述。在這段時(shí)間，他只有偶爾牙痛時(shí)才去想些數學(xué)問(wèn)題，以此來(lái)忘掉痛苦。如果沒(méi)有病魔的折磨，如果他在生命的后半段用更多的時(shí)間關(guān)注科學(xué)，他對科學(xué)的貢獻一定會(huì )更大。