Что открыл блез паскаль в физике
Блез Паскаль
Blaise Pascal
Блез Паскаль родился 19 июня 1623 года в городе Клермон-Ферран, Франция. С ранних лет образованием мальчика занимался его отец Этьен. В юном возрасте проявился гений будущего ученого, когда самостоятельно доказал тридцать вторую теорему Евклида о сумме углов в треугольнике, причем, абсолютно не зная даже названия геометрических фигур.
В возрасте девятнадцати лет молодой Паскаль занимался идеей создания счетной машины, чтобы облегчить отцу утомительный процесс подсчетов. На протяжении десяти лет Блез создал около пятидесяти модификаций такой счетной машины. Несмотря на то, что изобретение так и не принесла ему доходов, принцип связанных колес, который внедрил ученый, стал классикой для всех арифмометров на триста лет вперед.
В 1647 году Паскаль изобрел гидравлический пресс. В этом же году утвердил основной закон гидростатики, которым подтвердил догадки о существовании атмосферного давления, ранее высказанные Торричелли. Страсть к азартным играм привела к тому, что Блез начал закладывать основы теории вероятностей, свой труд собирался назвать «Математика случая».
Однако 24 ноября 1654 года Паскаль, по его словам, пережил мистическое озарение свыше, после которого перестал заниматься наукой, посвятив всего себя литературе. Мужчина направляет свое перо на защиту «вечных ценностей», совершает паломничество по парижским церквям. Его здоровье, слабое с самого детства, резко ухудшается к 1662 году.
Несмотря на научный триумф, Паскаль продолжал заниматься особым способом познания мира и начал рассуждать об «Апологии христианской религии», где раскритиковывал в пух и прах приверженцев атеизма. Но у Паскаля возникли трудности с созданием «Апологии», а различные ситуации из жизни становились камнем преткновения для написания этого философского труда.
Причем его религиозные замыслы менялись с течением времени, поэтому отрывочные записи ученого, проповедующего апологетику христианства, были разными как по жанру, так и по содержанию. Позже эти рукописи вошли в собрание идей под названием «Мысли о религии и других предметах», в которых писатель задумывался о первородном грехе и размышлял по поводу личности Иисуса Христа.
С 1658 года здоровье Паскаля быстро ухудшается. Согласно современным данным, в течение всей жизни ученый страдал от комплекса заболеваний: рака головного мозга, кишечного туберкулеза и ревматизма. Его одолевает физическая слабость, появляются ужасные головные боли. Христиан Гюйгенс, посетивший друга в 1660 году, нашел его глубоким стариком, несмотря на то, что в тот момент Паскалю было всего тридцать семь лет.
Блез Паскаль скончался в Париже 19 августа 1662 года после мучительной продолжительной болезни скончался. Похоронен в приходской церкви Парижа, Сен-Этьен-дю-Мон.
В честь Паскаля названы:
Кратер на Луне;
Единица измерения давления и напряжения (в механике) в системе СИ;
Язык программирования Pascal.
Один из двух университетов в Клермон-Ферране.
Ежегодная французская научная премия (официальный сайт).
Гимназия 46 города Гомеля.
Блез Паскаль
Биография
Наполеон говорил, что непременно сделал бы Блеза Паскаля сенатором, Лев Толстой назвал его человеком великого ума, а Иван Тургенев восторгался величием этого ученого. Француз сделал достижения, которые стали основополагающими для будущего поколения: Паскаль стоял у истоков информатики, доказал существование атмосферного давления и придумал суммирующую машину, ставшую прототипом калькулятора.
Портрет Блеза Паскаля
Некоторые привыкли видеть портрет Паскаля в учебниках по математике и физике, однако гений также запомнился философскими сочинениями, которые представляют собой кладезь афоризмов и мудрых цитат.
Детство и юность
Ученый, год рождения которого датируется 19 июня 1623 года, появился на свет в коммуне на юге центральной части Франции, в городе Клермон-Ферран. Будущий математик рос и воспитывался в многодетной семье (у Паскалей было трое детей), принадлежавшей к чиновничьей полузнати.
Главный кормилец в доме, Этьен Паскаль, трудился председателем налогового управления, а его супруга Антуанетта Бегон, дочь сенешаля Оверни, вела домашнее хозяйство и была глубоко верующей и доброй женщиной.
Статуя Блеза Паскаля
Когда мальчику было 3 года, его мать скончалась от болезни, поэтому Блез рос и воспитывался с отцом. Этьен, разбирающийся в математике и сделавший открытие улитки Паскаля, дал домашнее образование своему отпрыску, который начал проявлять любознательность с раннего детства.
Блез рос одаренным ребенком, поэтому чтение литературы и познание наук ему давались без особого труда. Примечательно, что биография младшего Паскаля напоминает ранние годы жизни Лейбница. Блез стремился изучать книги древнейших философов и историков, однако его отец придерживался мнения, что процесс обучения должен соответствовать возрасту мальчика.
Портрет Блеза Паскаля
Таким образом, в рамках программы воспитания Этьена юный Блез должен был познакомиться с древними языками в 12-летнем возрасте, а через три года начать изучать математику, однако мальчику не терпелось познать азы царицы наук. Поэтому за обеденным столом юный Паскаль постоянно спрашивал отца о сложении и вычитании чисел, но Этьен считал, что увлечение математикой в столь ранние годы скажется плохо на изучении латинского языка.
Однажды Блез спросил у родителя, что такое геометрия, и тот объяснил, что это способ чертить правильные фигуры и находить между ними пропорции. Впечатленный кратким ответом отца Паскаль взялся за уголь и начал на полу рисовать треугольники, квадраты и окружности, называя линию «палочкой», а круг «колечком».
Памятник Блезу Паскалю
Юный Паскаль старался найти объяснение даже обыденным процессам, например, во время обеда кто-то коснулся столовым предметом фаянсовой посуды, из-за чего раздался звук. Когда одиннадцатилетний мальчик прикоснулся пальцем к блюду, звук исчез. Впечатленный Паскаль старался объяснить этот неведомый ранее процесс, в результате чего возник «Трактат о звуках».
Когда юноше исполнилось 14 лет, он, вопреки запретам отца, начал посещать лекции французского математика и теоретика музыки Марена Мерсенна, который вел дружественную переписку с Галилео Галилеем, Торричелли, Гассенди и другими учеными, среди его окружения было 78 корреспондентов. Он направил в правильное русло не только Паскаля, но и Декарта и Ферма.
Изобретения и открытия
Во время семинаров Паскаль познакомился с геометром Дезаргом и начал изучать его труды. Рукописи Дезарга были написаны сложным языком, поэтому Блез, черпая идеи и вдохновение из его научных трудов, придавал математическим формулам упрощенный вид.
Далее у 17-летнего молодого человека состоялся дебют в печати: в 1640 году свет увидел «Опыт теории конических сечений», ставший основополагающим трактатом для дальнейших трудов в области геометрии. Третья лемма из этого труда является теоремой Паскаля, которая помогает строить каноническое сечение по пяти точкам.
Молодой Блез Паскаль в обществе Марена Мерсенна
Зимой того же года Блез Паскаль переехал в столицу Нормандии – Руан. В этом городе Паскаль-старший трудился по специальности, делая утомительные и монотонные расчеты в столбик. Блез стремился упростить работу отца, вследствие чего у него возникла идея о создании суммирующей машины.
Уже в 1642 году Блез занимался разработкой чудо-аппарата. Его арифмометр, сделанный по принципу античного таксометра, выглядел как ящик с многочисленными шестеренками и позволял производить расчеты с шестизначными числами, а подсчет производился в полуавтоматическом режиме.
Арифмометр Блеза Паскаля
Однако изобретение Паскаля не принесло лавров почета его создателю. В те времена во Франции налоговые подсчеты велись в ливрах, су и денье, поэтому использование машины с десятичной системой исчисления только усложняло этот процесс, хотя Паскаль в течение десяти лет пытался усовершенствовать свое творение.
Зато открытие Паскаля стало ключевым для дальнейших научных трудов: в конце XVI века страна Сезанна и пармезана наконец-таки перешла на метрическую систему, а в 1820 году был запатентован первый механический калькулятор, который принес богатство своему создателю – Шарлю Ксавье Тома де Кольмару.
Арифмометр Шарля Ксавье Тома де Кольмара
В конце 1646 года Блез Паскаль, узнав о трубке, изобретенной Торричелли, стал увлекаться физикой. Ученый начал ставить эксперименты, доказывая, что гипотеза Аристотеля о «боязни пустоты» имеет пределы. Итальянский гений Торричелли проводил опыт с трубкой, наполненной ртутью, чтобы доказать существование атмосферного давления, и пришел к выводу, что в опущенной в ртуть трубке образуется пустота.
Блез видоизменил этот эксперимент и сделал заключение, что верхняя часть трубки не наполнена парами химического вещества, тонкой материей или иной субстанцией. Результаты своей работы Паскаль опубликовал в трактате «Новые опыты, касающиеся пустоты», а далее стремился прийти к выводу, что столбик с ядовитым металлом удерживается давлением воздуха.
Блез Паскаль ставит опыт с давлением воздуха
Кроме того, Блез Паскаль выпустил в свет рукопись «Трактат о равновесии жидкостей» (1653), сформировал идею гидравлического пресса и установил основной закон гидростатики, опровергнув учение древнегреческого философа.
В 1651 году у Паскаля умер отец, а его сестра Жаклин, в которой он находил друга, простилась с мирской жизнью и ушла в монастырь. Чтобы отвлечься от трудностей бытия, Блез стал чаще появляться в обществе, а в 1652 году удостоился признания и славы, презентовав свою суммирующую машинку шведской королеве Кристине.
Треугольник Блеза Паскаля
Успех вызвал у Паскаля интерес к дальнейшей научной деятельности, славе и светской жизни. Ученый часто пребывал в компании своих друзей и играл в азартные игры. Наблюдая за игрой в кости, Паскаль и Ферма заложили основы теории вероятности, в результате чего заинтересовавшийся в этих подсчетах Гюйгенс написал сочинение «О расчетах в азартных играх» (1657).
Философия
Блез Паскаль оставил след в истории как математик и физик, однако мало кто знает, что Паскаль отстранился от научной деятельности, отдав предпочтение философии.
Дело в том, что в 1654 году Блез Паскаль, который планировал написать трактат «Математика случая», решил отстраниться от светской жизни из-за озарения, случившегося в половину двенадцатого вечера. После бессознательного потока мысли пришедший в чувство Блез начал записывать на первом попавшемся кусочке пергамента свои идеи, зашив этот черновик в подкладку одежды. Эта запись, названная «Мемориалом» и изменившая судьбу ученого, была обнаружена только после смерти Паскаля.
Блез решил покинуть столицу Франции и сделаться духовником в монастыре Пор-Рояль, приравняв все светские связи, которые ранее давали ему надежду на счастливую жизнь, к греху. Паскаль был принят в обитель и стал придерживаться сурового образа жизни. Несмотря на тяжелый распорядок дня, малое количество сна и постоянные молитвы, ученый почувствовал улучшение здоровья и возвышение духа.
Помимо прочего, Блез Паскаль, после дискуссии с янсенистами и иезуитами, которые в духе рационализма излагали пропаганду моральных ценностей, создал «Письма к провинциалу». Трактат Паскаля, опубликованный под псевдонимом и осуждающий казуистику, вызвал скандал в общественности, поэтому ученый, рискуя попасть за решетку, вынужден был некоторое время скрываться и жить под чужой фамилией.
Книга Блеза Паскаля «Письма к провинциалу»
Стоит отметить, что Вольтер, противник претенциозной религиозности, похвалил рукопись Паскаля, заметив, что в его труде иезуиты выглядят не только отвратительными, но и смешными. Далее Паскаль, отказавшийся от новых изобретений, продолжал обсуждать математику со своими приятелями, однако в то время он начал изучать циклоиду, чтобы отвлечься от больного зуба.
К правильному решению Паскаль, рассмотревший задачу Мерсенна, пришел за одну ночь, нехотя сделав новое открытие. Ученый не хотел представлять полученные результаты на суд общественности, но его приятель, герцог де Роанне, устроил состязание среди гениев Европы, которые в ходе конкурса должны были определить центр тяжести и площадь тел вращения циклоиды.
Блез Паскаль
Несмотря на старания многих умов, решение Паскаля членами жюри было признано лучшим, а его рукопись повлияла на дифференциальное и интегральное исчисление.
Несмотря на научный триумф, Паскаль продолжал заниматься особым способом познания мира и начал рассуждать об «Апологии христианской религии», где раскритиковывал в пух и прах приверженцев атеизма. Но у Паскаля возникли трудности с созданием «Апологии», а различные ситуации из жизни становились камнем преткновения для написания этого философского труда.
Книга Блеза Паскаля
Причем его религиозные замыслы менялись с течением времени, поэтому отрывочные записи ученого, проповедующего апологетику христианства, были разными как по жанру, так и по содержанию. Позже эти рукописи вошли в собрание идей под названием «Мысли о религии и других предметах», в которых писатель задумывался о первородном грехе и размышлял по поводу личности Иисуса Христа.
Также Паскалем был представлен аргумент для демонстрации рациональности религиозной веры, знакомый нынешнему поколению как пари Паскаля. Суть рассуждений заключалась в том, что без веры в Бога жить опасно, потому что в случае существования оного атеиста ждут вечные муки, что является «проигрышем». Но и цена «выигрыша» невелика, ведь если религиозные своды являются выдумкой, то безверие ничего не дает.
Личная жизнь
О характере Паскаля следует судить по его философским рассуждениям, а единственной любовью в его жизни была наука. Паскаль придерживался аскетичного образа жизни, поэтому о потомстве великого ученого не может быть и речи. Также известно, что Блез был слаб здоровьем: по легенде, еще, будучи трехлетним мальчиком, он был проклят женщиной, просившей милостыню.
Блез Паскаль
Этьен верил в колдовство, поэтому, заподозрив неладное, нашел ведьму и велел избавить сына от проклятия. Порча была перенесена на черную кошку, но Паскаль на протяжении всей жизни испытывал физические недомогания. Например, однажды после обеда у философа началось усиленное сердцебиение, которое чуть не довело математика до обморочного состояния.
Смерть
С каждым годом здоровье Паскаля стало ухудшаться, а лекари не могли вылечить ученого от всех заболеваний, кроме того, у него обнаружили туберкулез кишечника.
Место захоронения Блеза Паскаля
Блез скончался 19 августа 1662 года, на сороковом году жизни. В память об ученом, поразившем мир своими достижениями и изречениями, был назван кратер на Луне, университет во Франции и язык программирования Pascal.
Детство и юность
Год рождения Блеза Паскаля — 19 июня 1623 года. Он родился в Клермон-Ферране, небольшом городке на юге центральной части Франции.
Семья будущего математика состояла из нескольких человек:
Мать умерла, когда мальчику было всего 3 года. Через 5 лет отец с детьми переехал в Париж. Маленький Блез уже тогда не отличался крепким здоровьем. Современные исследования показывают, что он страдал сразу от нескольких заболеваний: ревматизма, кишечного туберкулеза и рака головного мозга, его постоянно преследовали сильные головные боли и физическая слабость.
Мальчик рос способным ребенком, но и воспитание сыграло важную роль в его становлении. Отец Этьен Паскаль обучал сына сам, составив для этого отдельную программу. Она заключалась в изучении предметов в соответствии с умственными способностями ученика. Например, грамматику полагалось учить с 8 лет, древние языки — с 12, математика — только с 15−16.
Сам Этьен хорошо разбирался в математике, в семье часто вели беседы об этой науке, но сперва мужчина игнорировал просьбы сына о настоящем изучении, считая, что это повредит другим занятиям.
Первые работы
Однажды маленький Паскаль спросил, что такое геометрия. Отец ответил, что эта наука изучает построения фигур и пропорции между ними. Также Этьен запретил сыну самостоятельно исследовать их. Однако запрет не остановил мальчика: в одиночестве он чертил фигуры и внимательно рассматривал их, стремясь найти связи. Не зная терминов, он называл линии палочками, а окружности — кольцами. Застав однажды сына за изучением, отец был потрясен: ребенок смог доказать теорему Евклида про сумму углов треугольника, не зная даже названия фигур.
После этого план воспитания был изменен: Этьен разрешил читать математические книги, и Блез погрузился в мир евклидовой геометрии, начал читать Архимеда, Паппа, Аполлония, Дезарга.
Но мальчик интересовался не только математикой и геометрией. Интересный факт: когда ему было 11 лет, за столом кто-то зацепил ножом (или ножницами) фаянсовое блюдо, и оно зазвучало. Однако звук пропадал, как только кто-то касался пальцами посуды. Заинтересовавшись этим явлением, ребенок провел несколько опытов. Полученные данные позднее легли в основу «Трактата о звуках».
В 14 лет Паскаль впервые начал участвовать в семинарах Марсена, которые проводились каждый четверг. На этих занятиях юноша познакомился с Дезаргом, которого поразил: Блез Паскаль был одним из немногих, сумевших прочитать и понять труды геометра, которые были написаны трудным языком с обилием новых терминов.
В 1640 году 17-летний Паскаль выпустил свою первую работу: это был результат исследований трудов Дезарга «Опыт о конических сечениях». В содержание входили:
При этом юноша усовершенствовал взятые идеи, переписывал их в упрощенном виде.
Вычислительная машина
В январе 1640 года семья Паскалей переехала в Руан. Этьен Паскаль по роду службы часто производил утомительные, однообразные расчеты. Сын помогал ему, но, видя неудобство традиционного методы вычисления, начал думать над созданием специальной вычислительной машины.
Придумал Блез Паскаль первую суммирующую машину, дата создания — 1642 год. Юноше было всего 19 лет. Само устройство («паскалина») выглядело как ящик с шестеренками, связанными между собой. Сложение и вычитание производилось путем подсчета количества оборотов. Верность подсчетов во многом зависела от точности размеров ее составляющих, и Блез был вынужден присутствовать при изготовлении всех шестеренок.
Вскоре часовщик в Руане создал копию «паскалины», основываясь только на рассказах о вычислительном колесе. Разумеется, его устройство не работало, но Паскаль был очень задет самой попыткой и бросил работу над устройством.
Чтобы поддержать его, друзья обратились к канцлеру Сегье. Тот изучил устройство и настоятельно рекомендовал молодому изобретателю не бросать работу. В 1645 году Блез Паскаль преподнес канцлеру готовую модель. Через 4 года изобретатель получил королевскую привилегию на свое устройство.
До 1652 года удалось изобрести около 50 вариантов, но огромная трата сил и высокая стоимость препятствовали коммерческому успеху. Однако принцип связанных шестеренок более 3 веков лежал в основе большинства арифмометров.
В 1646 семья Паскалей познакомилась с новым религиозным учением — янсенизмом. Это ответвление католицизма, представители которых считали, что испорченность человека предопределена, а потому ему необходимо спасение в благодати Бога. Янсенисты не признавали свободы выбора людей.
Учение оказало большое влияние на Блеза Паскаля — он начал сомневаться в необходимости своих научных исканий: не являются ли они богопротивными? Юноша сильнее всех в семье проникся религией, хоть и не оставил своих занятий.
Открытия в гидростатике
В конце 1646 года Паскаль узнал о трубке Торричелли — прообразе барометра.
Долгое время верным признавалось утверждение Аристотеля о том, что природа не терпит пустоты, — значит, при поднятии поршня насоса вода поднимется следом, чтобы заполнить свободное пространство. Однако при строительстве фонтанов выяснилось, что вода не поднимается выше 34 фунтов. Вопрос доверили решить ученикам Галилея — Торричелли и Вивиани. Торричелли был первым ученым, доказавшим существование атмосферного давления.
Опыты с ртутью в трубке показали, что высота подъема зависит от плотности вещества: чем выше плотность, тем ниже оно поднимется. На основе результатов Торричелли в 1643 году сделал 2 дополнительных вывода:
В 1647 году Паскаль повторил опыты и провел дополнительные. В трактате «Новые опыты, касающиеся пустоты» он отметил, что пустое пространство над ртутью не заполнено воздухом или иным веществом, пока не доказано иное. Это было первым доказательством существования пустоты.
В следующем году Паскаль провел несколько экспериментов вместе с зятем Перье. Ученые повторили опыт на земле, вершине горы и башне Сен-Жак. Полученные данные позволили Блезу утверждать: появилась возможность узнать, находятся ли выбранные точки на равном расстоянии от земли. При этом сами точки могут быть на любом расстоянии друг от друга.
Таким образом Паскаль вывел основной закон гидростатики.
Возрождение интереса к науке
В 1651 году умер Этьен Паскаль, Сестра Жаклин вскоре ушла в монастырь, несмотря на уговоры брата, боявшегося одиночества, остаться.
Жизнь Блеза Паскаля сильно изменилась. Из-за ухудшения здоровья врачи настоятельно рекомендовали ему снизить умственную нагрузку. С этого времени мужчина начинает больше выходить в свет, завязывает знакомства в высшем обществе.
Весной 1652 года Паскаль продемонстрировал свою вычислительную машину и поставил несколько физических опытов в гостях у герцогини д’Эгийон. Это вызвало восхищение собравшихся, что стало причиной возрождения интереса самого Паскаля к исследованиям — до этого под влиянием янсенизма математик сомневался в необходимости опытов.
В то время его близким другом стал герцог де Роанне, увлекавшийся математикой. Блез часто бывал в гостях герцога, где познакомился с игроком Миттоном и кавалером де Мере. Последний предложил Паскалю некоторые математические задачи. Решение одной из них заложило основы теории вероятности и помогло открыть «треугольник Паскаля».
Мистическое озарение и последствия
В ночь между 23 и 24 ноября 1654 года Паскаль пережил озарение свыше во сне. Сразу после этого он кратко записал мысли на пергамент и зашил в подкладку одежды. С этими мыслями («Мемориалом» или «Амулетом Паскаля») он не расставался до конца жизни: это была краткая философия его жизни, его взгляды на противоречия между наукой и верой. Вскоре Блез попросил главу монастыря Пор-Рояль стать его духовником и покинул Париж, оборвав все связи.
Некоторое время он жил в замке герцога де Люина, затем переселился в загородный Пор-Рояль. Он прекращает все занятия «греховной» наукой и пишет исключительно в защиту веры, придерживается строгого режима. Несмотря на лишения, здоровье Паскаля в это время улучшается, он испытывает душевный подъем.
По просьбе духовного лидера монастыря математик создает «Письма провинциалу» — спор иезуитов и янсенистов. Публикация «Писем» в 1656—1657 вызвала огромный скандал: автор вынужден был скрываться, чтобы не попасть в тюрьму.
Несмотря на отказ от исследований, Паскаль временами все же обсуждал математические вопросы с друзьями, а однажды за ночь даже решил задачу Мерсенна о циклоиде, чтобы отвлечься от зубной боли. Результаты были опубликованы только после уговоров герцога де Роанне, автор получил премию за лучшее решение.
Еще одним трудом в сфере религии и философии стали «Мысли о религии и других предметах». Автор планировал написать большую «Антологию христианской религии» еще в 1652, но постоянно откладывал. Первые записи появились только в 1659 году, но были отрывочными и несистематизированными, поскольку Паскаль уже не мог долго работать из-за серьезных проблем со здоровьем. Вскоре даже они прекратились. После смерти автора сохранившиеся отрывки (больше тысячи) были опубликованы янсенистами и получили название «Мыслей о религии».
Конец жизни
Начиная с 1658 года здоровье Паскаля стремительно ухудшилось: уже через 1−2 года он даже не смог записывать мысли или диктовать их. В 37 лет (1660) математик выглядел дряхлым стариком.
Осенью 1661 года Блез в разговоре с герцогом де Роанне высказал мысль о создании многоместных карет как дешевого способа передвижения. Герцог воспользовался этой идеей, и уже через 2 года на улицах появился общественный транспорт — омнибус.
В то же время умирает сестра Жаклин, и начинается новый виток преследований янсенистов. Среди последних произошло разделение на два лагеря. Из-за несогласия с большинством удрученный ситуацией Паскаль выходит из общины, в которой жил, и прекращает общение с жителями.
19 августа 1662 года ученый Паскаль умер. Он был похоронен в парижской церкви Сен-Этьен-дю-Монд.
Блез Паскаль прожил меньше 40 лет, но за это время совершил несколько важных открытий и изобретений в области математики, физики, информатики. Среди них — прототип счетной машины и ряд математических открытий, важные сведения были открыты Паскалем в давлении. Однако ученый был не только физиком: он интересовался религией, а его философские достижения легли в основу нескольких литературных трудов. О личной жизни сведений и историй не сохранилось. Сегодня Паскаль (тип ЛЭВФ) также является одним из типов в соционике.