不可思议的天才数学家帕斯卡 天才数学家

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“数学是对精神的最高锻炼。” ──帕斯卡

帕斯卡是法国数学家、物理学家、哲学家、散文家。1623年6月19日生于克莱蒙费朗;1662年8月19日卒于巴黎。

帕斯卡是一位在科学史上富有传奇色彩的人物,曾被描述为数学史上最伟大的“轶才”。18世纪的大数学家达朗贝尔赞誉他的成就是“阿基米德与牛顿两者工作的中间环节。”

帕斯卡4岁丧母,其父是政府的官吏,博学多才,是一个业余数学家。由于帕斯卡从小体弱多病,其父不让他过早接触数学,以免思虑过度有损健康。帕斯卡12岁时,看到父亲阅读几何,便问几何学是什么,父亲为了不想让他知道得太多,就简单的告诉他几何是研究图形的,并且很快把数学书收藏起来,怕帕斯卡去翻阅,父亲对他接触数学的“禁令”,更激起了帕斯卡对数学的好奇心。于是帕斯卡就自行研究,当他把自己的发现:"任何三角形的三个内角和都是一百八十度"的结果告诉父亲时,父亲惊喜交集地流出了激动的眼泪,并改变了原来的想法,提早让帕斯卡学习《几何原本》等经典数学名著,帕斯卡贪婪地很快读完了《几何原本》。


帕斯卡显示出惊人的早慧:11岁时,当他用餐刀轻敲食盘发出了响声,用手一按住盘子声音便戛然而止,从而启发他写出论述振动体发音的论文《论声音》;12岁时,就独立地发现了不少初等几何中的定理,其中包括三角形内角和等于180度;13岁时,发现了二项式展开的系数──“帕斯卡三角形”;14岁时,就被允许参加由梅森(Mersenne)主持的星期科学讨论会(法国科学院就是由这个讨论会发展起来的)。帕斯卡18岁时,设计出世界上第一台机械计算机(能作加减法计算),现陈列于法国博物馆中。

帕斯卡在不到16岁时,受到了几何学家德萨格(Desargues)著作的启发,发现了如下的著名定理:“如果一个六边形内接于一圆锥曲线,则其三对对边的交点共线,并且逆命题亦成立。”为此写成《圆锥曲线论》一文于1640年单篇发行。这是自希腊阿波洛尼厄斯以来关于圆锥曲线论的最大进步,也是射影几何方面的出色成果。后来他又从这个定理导出一系列推论,给出了射影几何的若干定理。意大利数学家卡瓦列利曾经提示过三角形的面积可通过划分为无数平行直线的办法来计算。帕斯卡为了摆脱卡瓦列利方法中那些逻辑上的缺陷,认为,一条线不是由点构成的,而是由无数条短线构成;一块面不是由线构成,而是由无数个小块面构成;一个立体不是由面构成,而是由无数个薄薄的立体构成。遵循着这一思想线索,他求出了曲线下曲边梯形的面积,求出了摆线面积和其旋转体体积。帕斯卡当时在运用无穷小研究几何方面达到了很高水平,但由于无穷小概念不甚明确,不可分量也带有神秘色彩,当别人提出问题时,他用“心领神会”来回答别人的批评。帕斯卡认为大自然把无限大、无限小提供给人们不是为了理解而是为了欣赏。他看到了无限大、无限小互相制约(呈倒数关系)。否认图形由低维元素构成,并认为离散、连续之差异随着解析方法的应用而消失。他的这些思想,为后来的极限与无穷小的严格定义,为微积分学的建立,开辟了道路。他对摆线进行过深入的研究,于1658年写出了名著《论摆线》,解决了关于摆线的许多问题。这本书对年轻的莱布尼茨有很深的影响。

帕斯卡和数学家费马通信,他们一起解决某一个上流社会的赌徒兼业余哲学家送来的一个问题,他弄不清楚他赌掷三个骰子出现某种组合时为什么老是输钱。在他们解决这个问题的过程中,奠定了近代概率论的基础。1653年他写成了《三角阵算术》,修订后于1665年出版,在这本书中建立起概率论的基本原理和有关组合论的某些定理。并与费尔马共同建立了概率论和组合论的基础,给出了关于概率论问题的系列解法。莱布尼茨后来读到帕斯卡这方面的研究成果时,深刻的意识到这门“新逻辑学”的重要性。另外,在帕斯卡的关于《三角阵算术》中,包含了数学归纳法最早的也是可被接受的陈述,因此人们认为他也是数学归纳法最早的发现者。

在物理学方面,1648年他通过试验证明了空气有压力,这个试验轰动了整个科学界,从而彻底粉碎了经院哲学中“自然畏惧真空”的古老教条。他还研究了液体平衡的一般规律,发现了“封闭容器内流体在任何点所受的压力以同等的强度向各个方向同样地传递。”这就是流体静力学中最基本的原理──帕斯卡原理。

帕斯卡原理

帕斯卡在实验中不断取得新发现,并且有多项重大发明,如发明了注射器、水压机,改进了托里拆利的水银气压计等。1649年到1651年,帕斯卡同他的合作者皮埃尔(Perier)详细测量同一地点的大气压变化情况,成为利用气压计进行天气预报的先驱。1651拥帕斯卡开始总结他的实验成果,到1654年写成了《液体平衡及空气重量的论文集》,1663年正式出版。此后帕斯卡转入了神学研究,1655年他进入神学中心披特垒阿尔。他从怀疑论出发,认为感性和理性知识都不可靠,从而得出信仰高于一切的结论。
帕斯卡还是一位散文大师、思想家和神学辩论家。他所写的《思想录》和《致外省人的信》,被列为经典文学名作。他凭着散文大师驾驭文字的能力,发挥思想家鞭辟入里的洞察力,不但文思流畅,还以其论战的锋芒和思想的深邃著称于世。对法国散文的发展影响甚大,甚至连法国大文豪伏尔泰(Voltaire)看了他的文学作品也备受鼓舞。

帕斯卡认为:“凡有关信仰之事不能为理智所考虑。”在他生命最后的一段时间,更走上了极端,像苦行僧一样,把有尖刺的腰带缠在腰上。如果他认为有什么对神不虔诚的想法从脑海出现,就用肘撞击腰带来刺痛身体。这样他年仅39岁就去世了。弥留之际,他还用微弱的声音说:“愿上帝与我同在。”

帕斯卡认为:“一个人的美德决不能从他特别的努力来测度,而应该从他每天的行为来测度。”他还说:“你要人们赞美你吗?那么你不要称赞你自己。”他认为:“数学是对精神的最高锻炼。”

1662年8月19日帕斯卡逝世,终年39岁。后人为纪念帕斯卡,用他的名字来命名压强的单位,简称“帕”。

帕斯卡尔是一位天才,在他生活的17世纪,短短的一生他在物理、化学、生物、建筑、心理学、哲学等多个领域有建树,这本由笔记整理而成的《思想录》就是他哲学思索的集中体现。帕斯卡尔的思辨色彩对后来康德辩证法产生了深刻的影响,可以说是辩证法的先驱之一。


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