زندگینامه بلز پاسكال فيزيك دان و فيلسوف فرانسوي

بلِز پاسکال (به فرانسوی: Blaise Pascal) ‏ (زادهٔ ۱۹ ژوئن ۱۶۲۳ – درگذشتهٔ ۱۹ اوت ۱۶۶۲) ریاضی دان، فیزیک دان و فیلسوف فرانسوی بود وی یکی از تأثیر گذارترین دانشمندان ادوار است.

کودکی بلز پاسکال

پاسکال در سه سالگی مادرش را از دست داد و تحت آموزش پدرش قرار گرفت. کارهای اولیهٔ پاسکال در علوم طبیعی و کاربردی بود که وی در آنجا نقشی مهم در ساخت ماشین حسابهای مکانیکی و مطالعه سیالات داشت. وی همچنین با عمومیت دادن کار اِوانجِلیستا توریچِلی نقشی مهم در توضیحِ مفهوم فشار و خلأ نیز ایفا کرد. پاسکال همچنین در دفاع از روش علمی نوشته های مهمی دارد. پاسکال به ایجاد دو زمینهٔ جدید تحقیقاتیِ مهم کمک کرد. وی در ۱۶ سالگی رساله ای مهم در باب هندسه تصویری نوشت و در زمینه تئوری احتمال از ۱۶۵۴ با پیر دی فرما مکاتباتی داشت. پاسکال همچنین نقش چشمگیری در پیدایش اقتصاد مدرن و علوم اجتماعی داشت.

دوران اولیهٔ زندگی و تحصیلات بلز پاسکال

پاسکال در منطقهٔ کلِرمون-فِران در ناحیهٔ اوورنی در فرانسه متولد شد. در سه سالگی، مادرش، آنتونیت بگن را از دست داد. پدرش، اتین پاسکال (۱۶۵۱–۱۵۸۸)، قاضی و عضو Petite noblesse بود و به علوم و ریاضی علاقه داشت. بلز پاسکال برادر ژاکلین پاسکال بود و دو خواهر دیگر داشت که تنها یکی از آن ها به نام ژیلبرت دوران کودکی را به سلامت طی کرد. در سال ۱۶۳۱، اتین به همراه فرزندانش به پاریس نقل مکان کرد. اتین، با توجه به نبوغ فوق العادهٔ پسرش، تصمیم به آموزش وی گرفت. پاسکال جوان در همان ابتدا استعداد خود را در ریاضیات و علوم طبیعی نشان داد، که شاید مکالمات همیشگی پدرش با عالمان برجستهٔ علوم هندسه در پاریس، ازجمله رابروال، مرسن، دسارگوس، میدورگ، گاسندی و دکارت جزو دلایل تمایل پاسکال بوده باشد. در یازده سالگی رساله ای کوتاه دربارهٔ اصوات اجسام ارتعاشی نوشت و پدرش در جواب به این موضوع، مطالعهٔ ریاضیات را برای وی تا سن ۱۵سالگی ممنوع کرد تا بلز از مطالعهٔ لاتین و زبان یونانی بازنمانَد. بااین حال، یک روز اتین متوجه شد که بلز (که در آن زمان ۱۲ سال داشت) با تکه ای زغال بر روی دیوار، اثباتی مستقل در مورد این که مجموع زاویههای یک مثلث برابر است با دو زاویهٔ قائمه نوشته است. از آن زمان به بعد پاسکال اجازهٔ مطالعهٔ اقلیدس را یافت. پاسکال علاقه ای ویژه به مطالعهٔ کارهای رنه دکارت داشت. به دنبال مطالعهٔ عقاید دکارت، پاسکال در ۱۶سالگی رساله ای در باب مباحث مخروطی به نام Essai pour les coniques (مقاله ای دربارهٔ مخروطی ها) نوشت. بخش اعظم این رساله اکنون از بین رفته است، ولی یک نتیجهٔ مهم آن، که به قضیهٔ پاسکال معروف است، به جای مانده است. کارهای پاسکال چنان باارزش بودند که زمانی که دکارت دست نوشته های وی را دید، نتوانست باور کند که این کارها توسط پدر پاسکال نوشته نشده اند. در سال ۱۶۳۸، مخالفت اتین با سیاست های مالیِ کاردینال ریشیلیو خانوادهٔ پاسکال را مجبور به فرار از پاریس کرد. تنها زمانی که ژاکلین در بازی بچه ها با کاردینال ریشیلیو موفق عمل کرد، اتین بخشیده شد. در سال ۱۶۳۹، خانوادهٔ پاسکال به روان (فرانسه) نقل مکان کردند و اتین در آنجا مأمور جمع آوری مالیات شد. بلِز پاسکال در ۱۸سالگی، برای کمک به پدرش در انجام محاسباتش، یک ماشین حساب مکانیکی ساخت که قادر به محاسبهٔ جمع و تفریق بود و ماشین حساب پاسکال نام گرفت. ازجمله نمونه های اولیهٔ این ماشین حساب در موزهٔ Zwinger در درِسدِنِ آلمان قرار دارد. گرچه این ماشین حساب ها در واقع مقدمهٔ پیدایش مهندسی کامپیوتر بوده اند، اما آن ها ازلحاظ تجاری موفقیت چندانی به دست نیاوردند. طی دههٔ بعدی، پاسکال طرح خود را ارتقا داد و بیش از ۵۰ عدد از آن ها را ساخت.

ابداعات در ریاضی بلز پاسکال

علاوه بر دستاوردهای دوران کودکیش، پاسکال در بقیه دوران زندگیش نیز بر دانش ریاضی تأثیر گذاشت. در سال ۱۶۵۳، پاسکال رساله ای بنام «در باب مثلثات حساب» (به فرانسوی: Traité du triangle arithmétique) نوشت که در آن یک صورت جدولی راحت برای ضرایب دوجمله ای شرح داد که امروزه مثلث پاسکال نامیده می شود. یانگ هو ریاضی دان چینی از سلسلهِ کین ۴ قرن پیش از پاسکال به مساله ای مشابه با مثلث پاسکال پرداخته بود.

مثلث پاسکال

اولا عدد مثلثی چیست؟ این عدد حاصل جمع چند جمله ی متوالی یک تصاعد عددی است، که جمله ی اول آن 1 و قدرنسبتش عددصحیح است. مثلاّ در تصاعد عددی7، 6، 5، 4، 3 ، 2، 1اعداد (1) و (2+1) و (3+2+1) و (4+3+2+1)...و یعنی عددهای 1و3و6و10و15و...را اعداد مثلثی می نامند، زیرا با هر یک از آنها می توان تشکیل مثلث متساوی الاضلاع داد. مثلاّ اگر 6 گلوله ی را در ردیفهای 1و2و3تایی کنار هم روی میز قرار دهید، یک مثلث متساوی الاضلاع تشکیل می شود. حال اگر4گلوله ی شیشه ای دیگر را زیر آنها قرار داده، و ردیف جدید را تشکیل دهید، یک مثلث متساوی الاضلاع جدید شامل 10 گلوله خواهید داشت.

ثانیاّ عدد هرمی چیست؟ گفتیم که با10گلوله ی شیشه ای می توان یک مثلث منتظم تشکیل داد. مثلث قشر دوم را که با 6 گلوله ساخته می شود، و روی آن قرار داد. و سرانجام یک گلوله ی شیشه ای را هم می توان روی آنها گذاشت، و با چهار ردیف مثلث، که از گلوله های شیشه ای تشکیل یافته اند، که یک عدد مثلثی بلافاصله بزرگتر زیر آنها بگذاریم، پس با معلوم بودن سری اعداد مثلثی 1و3و6و10و 15و 21و 28و36و 45و 55 و... ساختن اعداد هرمی آسان است: از1 شروع می کنیم، مرتباّ تا هر جا که بخواهیم، با عددهای مثلثی پشت سرخود جمع می کنیم، تا پشت سرهم عددهای هرمی حاصل شوند. مثلاّ از مجموع 1و3و6و10و15و21عدد56 به دست می آید، که یک عدد هرمی است.
و برای پیدا کردن عدد هرمی بزرگتر از آن باید روی 56 عدد 28 را بیفزاییم تا 84 به دست آید.

و حالا مثلث پاسکال : مثلث پاسکال به این ترتیب درست شده است، که هرعدد (جز واحدهای کنار آن) از مجموع نزدیکترین دو عدد بالای آن درست شده است. مثلاّ120حاصل جمع عددهای 84 و36 است، که در ردیف افقی فوقانی آن، و در طرفین عدد مزبور قرار دارند. در این جدول شگفت انگیز نخستین ردیف اریب را واحدها تشکیل داده اند. در دومین ردیف اریب سری عددهای طبیعی قرار دارند. در سومین ردیف اریب اعداد مثلثی پشت سر هم واقع شده اند. و در چهارمین ردیف اریب عددهای هرمی1و4و10و20و35و56 و... به دنبال هم قرار گرفته اند.برای اطلاع از ویژگیهای ردیف اریب باید به فضای چهار بعدی برویم، که فعلاّ از آن صرفنظر می کنیم. شما می توانید بین اعداد واقع در این مثلث ویژگیهای عجیب دیگری هم کشف کنید مثلاّ اعداد فیبوناچی هم در مثلث پاسکال ظاهر می شوند، که گویا خود پاسکال از آن بی اطلاع بوده است. در واقع این ویژگی مثلث پاسکال تا نیمه ی دوم قرن نوزدهم ناشناخته بود. برای به دست آوردن اعداد فیبوناچی از مثلث پاسکال، کافی است به خطوط اریبی، که بالای این مثلث به موازات هم رسم کرده ایم، توجه کنید. خواهید دید که مجموع عددهای واقع در هر ردیف به ترتیب اعداد فیوناچی را می رساند. و شما می توانید رسم خطهای اریب را زیرهم ادامه دهید، و مجموع اعداد واقع در روی آنها را به دست آورید، تا سری اعداد فیبوناچی کامل شوند. از خصوصیات جالب مثلث پاسکال این است که مجموع عددها در هر سطر افقی برابر است با توانی از2، مثلاّ اعداد واقع در پنجمین ردیف افقی را اگرجمع کنیم، 16می شود، که برابر24است. و مجموع اعداد ششمین ردیف افقی نیز 32 یا 25 است.

فلسفه ریاضی از دیدگاه پاسکال

در سال ۱۶۵۴ پاسکال تحت تأثیر یکی از دوستانش چوالیر دی مر که به مسائل قمار و شرط بندی علاقه داشت، با فرمت در این باب مکاتبه کرد و نتیجهِ آن مکاتبات تئوری احتمالات در ریاضی بود. و مشکل مورد نظر وی این بود که دو باریکن قمار که بازی را زودتر ترک می کنند، با توجه به وضعیت موجود بازی، می خواهند با توجه به شانسشان برای بردن بازی، سهام را عادلانه تقسیم کنند. از این مبحث نظر ارزش مورد انتظار بوجود آمد. پاسکال بعدها (در «تفکرات») از استدلال های احتمالی استفاده می کرد، (شروط پاسکال)، تا ایمان و اعتقاد به خدا و زندگی زاهدانه را توجیح کند. کارهای ارزشمند فرمت و پاسکال در احتمالات و ریاضیات مبنایی بسیار مهم برای لایبنیتز در خلق فرمول ریاضیات بسخردی محسوب می شود. پاسکال پس از تجربیات عرفانیش در سال ۱۶۵۴، کارها و مطالعات خود در ریاضییات را رها کرد. با این حال پس از یک شب بی خوابی کشیدن در سال ۱۶۵۸، او بصورت ناشناس جایزه ای را برای تربیع سیکلوئید اختصاص داد. ژان والیس، هایجین، کریستفر ورن و چندی دیگر راه حل هایی را ارائه دادند. پاسکال هم تحت نامی مستعار راه حل خود را ارائه داد. پس از آنکه پاسکال خود را برنده اعلام کرد، مباحثات و مناقشات سختی در گرفت. دستاورد مهم پاسکال در ارتباط با فلسفهِ ریاضی مربوط به اثر وی بنام De l'Esprit géométrique (در باب مغهوم هندسه) بود که در ابتدا به عنوان مقدمه ای برای کتاب هندسهِ برای یکی از مدارس معروف «مدارس کوچک پورت رویال» (Les Petites-Ecoles de Port-Royal) نوشته شده بود. این کار برای مدت بیش از یک قرن از مرگ پاسکال انتشار نیافت.. در این اثر پاسکال به مسالهِ کشف حقایق پرداخت و عنوان کرد که بهترین راه برای این کار این است که تمامی موضوعات را در مورد حقایق از قبل اثبات شده پیدا کرد. در عین حال وی عنوان کرد که این کار غیر ممکن است چراکه برای اثبات این حقایق به اثبات رسیده به حقایق دیگری نیاز است و بنابراین اولین اصل قابل حصول نیست. بر این اساس، پاسکال عنوان کرد که روشهای مورد استفاده در علم هندسه با اصول خاص آن و درنظر گرفتن موضوعات مرتبط با آنها در حد امکان مناسب هستند . با این وجود راهی وجود نداشت که در مورد درستی اصول مطمئن شد. پاسکال همچنین با استفاده از De l'Esprit géométrique یک تئوری در ارتباط با معنی بسط داد. وی دو گونه معنا را از هم متمایز ساخت، اولی معانی قراردادی هستند که توسط نویسنده طرح می شوند و دومی معانی ای هستند که در داخل زبان هستند و همه آنها را می فهمند، و دلیل این است که مرجع به طور طبیعی مشخص است. نوع دوم ویژگی فلسفهِ ماهیت گراییاست. پاسکال ادعا کرد که تنها تعاریف گونهِ اول در مورد علوم و ریاضی مهم هستند و عنوان کرد که در این زمینه ها باید فلسفهِ صورت گرایی مطروحه توسط دکارتز مورد استفاده قرار گیرد. درDe l'Art de persuader (در باب هنر قانع سازی)، پاسکال نگاهی دقیق تر به روش بدیهی هندسه داشت و خصوصا به این مورد پرداخت که چگونه مردم در مورد اصول بدیهیکه از آنها نتیجه گیری می کنند قانع می شوند. پاسکال با Montaigne هم عقیده بود که حصول اطمینان در مورد این بدیهیات و نتیجه گیری از طریق روش های بشری غیرممکن است. وی اظهار داشت که این اصول تنها از طریق شهود قابل درک است و اینکه این حقیقت لزوم تسلیم در برابر خداوند برای رسیدن به حقایق را مورد تاکید قرار می دهد.

ابداعاتبلز پاسکال در علوم فیزیکی

مطالعات پاسکال در مورد سیالات (هیدرودینامیک و هیدروستاتیک) بر اساس اصول سیالات هیدرولیک بود.اختراعات او در این زمینه شامل فشار هیدرولیک (استفاده از فشار هیدرولیک برای افزایش نیرو) و سرنگ بود. در سال ۱۶۴۶، پاسکال از آزمایش ها اوانجلیستا توریسلی[ در ارتباط با فشارسنج آگاهی یافت. وی این آزماشات را دوباره با استفاده از لوله ای پر از جیوه تکرار کرد و این لوله را به صورت وارونه درون کاسه ای از جیوه قرار داد و پاسکال این سئوال را مطرح کرد که چه نیرویی بخشی از جیوه را درون لوله نگهداشته و چه چیزی فضای بالای جیوه در لوله را پر کرده است. در آن زمان اکثر عالمان بر این عقیده بودند که غیر از خلا ماده ای نامرئی در آن فضا وجود دارد. پاسکال به دنبال انجام آزمایش ها دیگری در این زمینه در سال ۱۶۴۷ پاسکال Experiences nouvelles touchant le vide ( تجربیات جدید از خلا) را نوشت که در آن قوانین اصلی در مورد میزان تأثیر فشار هوا بر مایعات مختلف عنوان شده بود. پاسکال همچنین دلایل این مساله را که چرا در بالای ستون مایعات در لوله بارومتر خلا وجود دارد را عنوان کرد. در سال ۱۶۴۸، پاسکال مطالعات خود را در این زمینه ادامه داد و در همین راستا شوهرخواهرش یک بارومتر را به ارتفاعات بالا برد و این نکته به اثبات رسید که سطح جیوه تغییر می کند و پاسکال این آزمایش را با انتقال بارومتر به بالای برج یک کلیسا در پاریس و سپس به پایین آن تکرار کرد. این آزمایش ها که در نهایت منجر به بنیاد نهادن اساس بارومترشد با تحسین مردم در سرتاسر اروپا مواجه شد. درپاسخ به این نقدها که باید چیزی نامرئی در فضای خالی ای که پایپسکال عنوان کرده وجود داشته باشد، پاسکال در پاسخ به استین نوئل یکی از مهم ترین نظریات قرن هفده را در ارتباط با روش علمی ارائه داد: «برای اثبات یک فرضیه اینکه تمامی موارد مطابق آن باشند کافی نیست، اما اگر تنها یک مساله خلاف آن باشد، همان یک مورد برای نقض فرضیه مورد نطر کافی است» تاکید و پافشاری وی در مورد وجود خلا باعث اختلاف او با برخی دانشمندان مطرح زمان از جمله دسکارتس شد.

مرگ بلز پاسکال

در تاریخ ۲۳ نوامبر سال ۱۶۵۴ او در تصادفی روی پل نیلی گرفتار شد که در آن اسب های کالسکه که کنترل خود را از دست داده بودند از دیواره پل پایین افتادند و کالسکه را به دنبال خود کشیدند. در این حین میله اتصال شکسته شد و کالسکه از اسب ها جدا و نیمی از آن از پل آویزان شد. پاسکال و دوستانش در این حادثه صدمه ای ندیدند، اما فیلسوف احساساتی که مرگ را در جلوی چشمانش دیده بود، از وحشت غش کرد و مدتی بیهوش شد. او که ۱۵ روز بعد حوالی ساعت ۱۰٫۳۰ تا ۱۲٫۳۰ به هوش آمد، تصویر مذهبی قوی ای در ذهنش نقش بسته بود که آن را در یادداشتی کوتاه سریعاً ثبت کرد: «خدای ابراهیم، خدای اسحاق، خدای یعقوب، و نه خدای فلسفه دانان و دانشمندان و…». ا. یادداشت خود را با نیایش ۱۱۹:۱۶ ختم نمود: «پیغام تو را فراموش نخواهم کرد. آمین.» او این یادداشت را با دقت به کت خود دوخته بود و هرگاه لباس خود را عوض می کرد آن را نیز جابه جا می کرد. خدمتکار او این یادداشت را پس از مرگ پاسکال پیدا کرد. در طول زندگی اغلب به غلط از وی به عنوان مردی لاابالی یاد می شد و بعدها تنها به دلیل اینکه بستر مرگ برای خود ساخته بود، طرد شد. پاسکال که عقاید و باورهای مذهبی اش جان تازه ای گرفته بود در ژانویه ۱۶۵۵ سفری ۲ هفته ای به صومعه ای قدیمی در پورت رویال کرد. در این زمان یعنی بعد از تحولات مذهبی بود که او اولین اثر ادبی خود در مورد مذهب را با نام نامه های ایالتی نوشت.

زندگینامه میچیو کاکو فیزیکدان مشهور آمریکایی