巴斯卡氣壓實驗｜科學史上的今天：9/19

1648年的今天，巴斯卡（Blaise Pascal, 1623－1662）家鄉的廣場前聚集了許多居民，他們好奇的看著巴斯卡的姊夫拿著一根長玻璃管與一盆水銀做實驗。人在巴黎的巴斯卡幾個月前就一直寫信催促姊夫，但他拖到現在才動手，因為還得爬上一千公尺的山上再做次實驗啊！

幾個星期後，巴斯卡收到姊夫的來信，很高興看到實驗結果證實他的理論：越高的地方空氣越稀薄，大氣壓力就越小，所以水銀柱越低。

巴斯卡是在1646年才得知義大利物理學家托里切利（Evangelista Torricelli）於1643年用水銀柱發現了真空，並證實大氣壓力的存在。他不但親自實驗再次確認，還託請各地的親友在不同高度實驗，提供他水銀柱的數據，25歲的巴斯卡因此成為第一位測出大氣壓力與高度關係的人，如今氣壓的基本單位就以巴斯卡為名（簡稱Pa, 單位：牛頓／平方米）

其實巴斯卡從未上學受正規教育，他都是在家自學與接受父親指導。事實上，他父親原本不讓他太早學習數學，直到他12歲時獨自證明三角形內角和等於180度，父親才驚為天人，親自教導他幾何學。第二年，舉家遷往巴黎後，還常帶他參加包括費馬、笛卡兒等數學大師在內的聚會，大大增加巴斯卡的學識涵養。

不過他16歲發現關於圓錐曲線之內接六邊形的「巴斯卡定理」，寫成論文後寄給給笛卡兒，卻被笛卡兒嗤之以鼻，認為必是父親代為捉刀。巴斯卡氣得懷恨在心，從此拒用笛卡兒創造的解析幾何，反而阻礙了自己在幾何方面的研究。

但巴斯卡仍展現其多種才華。19歲時，為了減輕父親在稅務部門大量計算工作的負擔，他發明了機械式的計算機，並率先指出人的某些思維方式與機械的運算過程本質上並無區別；1970年代的Pascal電腦語言即因此以他為名。在物理方面，當他著手氣壓實驗時，也發現了流體中壓力傳導的「巴斯卡原理」，為後人發明舉起重物的油壓機提供了理論基礎。

1654年，巴斯卡為了回答朋友如何公平分配賭金的問題，與費馬書信往返討論，結果開創了機率這全新的學科。而他在後續的研究中所提出的「巴斯卡三角形」，啟發了牛頓發現「二項式定理」；萊布尼茲也從他的數學著作中得到靈感而發明微積分。

巴斯卡無疑是位才華洋溢的天才，可惜他不到三十九歲就因病過世，否則這位數學家、物理學家、發明家，兼哲學家與文學家，還不知會完成多少令人驚豔的作品。

本文同時收錄於《科學史上的今天：歷史的瞬間，改變世界的起點》，由究竟出版社出版。