物理史話–帕斯卡的故事
文﹕湯兆昇    

帕斯卡
 
相信大家都知道帕斯卡 (Pascal, Pa) 是壓力的單位,但你可能沒有想到,這個名字所記念的科學家兼哲學家巴斯•帕斯卡原來是一個十分傳奇的人物。這位被人形容為「固執、堅毅、看似好勝無情但又時刻追求和諧的完美主義者」[1],他除了在流體靜力學、或然率和幾何學的研究上取得傑出的成就外,還擁有固執的哲學和宗教情操。

巴斯•帕斯卡 (Blaise Pascal) 生於 1623 年,9 歲時與家人遷居巴黎。帕斯卡小時候非常聰明,他的父親見他年紀小,不讓他讀數學,他在12歲時卻在好奇心驅使下自學幾何學,並發現三角形內角之和是 180 度。父親知道了這事後甚為驚訝,連忙把歐幾里德的幾何學名著送給他。原來世界上最早的計算機之一也是帕斯卡在少年時代發明的!但請不要誤會,這台計算機並不是你現在手上那些纖巧的電子計算機,它只是一部手動的怪機器,每每需要經過一番複雜而緩慢的機械運動之後,才可以把簡單的計算結果顯示出來。不過,19歲的帕斯卡最初製造這部計算機的真正目的並不是用來研究數學,他只是為了方便父親收稅而已。

後來帕斯卡做了很多有關大氣壓力的實驗,並確信真空的存在。有一次笛卡兒 (就是他說「我思故我在」嘛!) 去探訪帕斯卡,表示對真空的存在十分懷疑,並因此而與帕斯卡爭論了整整兩天。兩人不歡而散之餘,笛卡兒更在一封給惠更斯的信中以輕率的語氣寫道,帕斯卡「這個人的腦袋中實在有太多真空了。」[1] 可是過了一年之後,帕斯卡發現大氣壓力隨著離地面的高度而減低,由此推斷地球大氣層以外是真空。奇怪的笛卡兒於是突然改變口氣,自吹自擂的說兩年前他已經開始鼓勵帕斯卡從事這項研究,又說他自己雖然沒有做過,不過他早就料到這些工作是會成功的!

真空的想法後來又掀起了不爭論,但不論如何,帕斯卡的努力始終沒有白費。他在 1653 年出版的《液體之平衡論》 詳細地解釋了他的氣壓理論,後人形容這部著作對液體中的力學平衡作了非常完整和精闢的論述,是流體靜力學的第一部經典。帕斯卡在數學上也有重大的成就,他努力研究圓錐曲線,並發現了射映幾何學上幾條重要的定理。此外,他與費密的交流又奠定了現代或然率理論的基礎。

帕斯卡一生身體虛弱,長期受嚴重頭痛的困擾,去世時只有39歲。雖然如此,他從來沒有放棄過對物理和數學的研究。可能是因為他對生命的脆弱有深切的體驗,又或者因為他在少年時代受從事宗教運動的兄弟影響,終其一生,也對基督教的信仰有著莫大的熱誠。特別是有一次他的馬車在橋上發生意外,他連人帶車被半天釣在橋下,差點賠了性命。此後他更沉溺於宗教的思考,發表了不少有關人類苦難和對上帝信仰的著作。值得一提的是他對信仰的獨特理性辨解,他認為如果人有信仰但上帝不存在,人並沒有任何損失,相反如果上帝存在但人不去相信他,人便失去了一切。他又列舉很多或然率和數學的論證去重申這個說法,不過說到最後,他的結論還是﹕「人被迫要賭一賭。」[1]

參考資料﹕
[1] The MacTutor History of Mathematics archive: Blaise Pascal
(http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Pascal.html)