巴斯卡

十七世纪力学发展的一个重要里程碑是布莱斯·巴斯卡发表《液体平衡和气体重量论文》（Traitez de l ’équilibre des liqueurs et de la pesanteur de la masse de l’air）（巴黎，1663 年）。这本书包括两篇独立的论文， 分别论述流体静力学和气体力学，以及一些总结(224)性的见解，它于 1653 年写成，但直到巴斯卡近世后才首次问世。它是对伽利略和斯特芬商人工作的进步，它还由于文体清晰和所述实验令人信服而博得重视。

巴斯卡的流体力学研究系根据流体中任何点上的压强各向相等这条原理。他还仿效伽利略把虚速度或虚位移原理应用于流体静力学，但对之作了重要的发展。他把封闭在一个容器中的流体的每一部分都看做是一部机器， 其中各个力按照某些一定的关系而处于平衡，犹如杠杆和其他简单机器。例如，我们可以按照巴斯卡来考查两个截面积不同的连通的汽缸，它们都盛有流体并用活塞密封住。如果活塞负载的重量与它们的面积成比例，那末平衡便得以维持。巴斯卡把这种系统看成是一部类似于不等臂杠杆的机器。他认识到，在这两种情形里，平衡所涉及到的作用力和相应于该系统任何假设的位移的运动之间的关系是相同的。他写道：“在这种新机器里，令人惊奇地也发现了诸如杠杆、滑轮、蜗杆等一切旧机器中发生的那种不变的规则性也即距离（反比地〕随力而变化（lechemin est augment ei mesure proportion que la force）⋯⋯。这可以看作是解释这种效应的真正理由，因为一百磅水移动一英寸显然与一磅水移动一百英寸相同。因此，当调整一磅水与一百磅水的关系，使得每当这一百磅水移动一英寸，这一磅水必定也移动一百英寸时，它们两者必定保持平衡，而一磅水具有把一百磅水移动一英寸的本领

（力），其大小就与一百磅水必使一磅水移动一百英寸相同。”这段引文预言了虚功原理，并且揭示了巴斯卡的基本假设。

巴斯卡得出了比较一般的结果：当作用于堵塞一个容器侧壁上的各开口的活塞上的力与活塞面积成正比时，这容器中的流体处于平衡之中。

巴斯卡对气体力学所作的最重要的贡献中，有些已在论述气压计的发明时作了介绍。他把这种仪器的行为归因于大气压，反对所谓恐真空性。他于 1648 年还在一篇短文中发表了他用来证实这种观点而做的实验的结果。在他篇幅较大的著作的气体力学(225)部分里，他曾又回到这个问题，解释了许多习见的现象为何必须看作是大气压的效应。他把空吸、杯吸、抽吸、虹吸、呼吸等等都归因于这种作用，但又错误地把抛光板之间的粘附也归因于它。巴斯卡所取得的最重要的进展之一，是他认识到大气压所产生的现象和

液体的压力所引起的现象之间有对应关系。作为这条原理以及巴斯卡所作的那种实验演示的一个例子，我们可以描述一下他的用水的压力操纵一个虹吸管的装置。他取一个三端开口的分支管 abc（图 132），分支 b 比分支 a 长； 他把这两个分支插入两个处于不同高度的水银杯 d、e 之中。这个装置再浸在一个盛有水的容器之中，而一当它下沉到足够的深度，水银就在两个分支， 中上升，直到达两个水银柱流到一起，这样，水银就从高杯 d 流到低杯 e 中。由于水对水银表面的压力作用，管子中的水银便维持在足以使水银发生流动的高度上。所以，水在这里所起的作用类似于空气在普通虹吸管中的作用。显然，这种结果不是恐真空性所引起的，因为空气可以填充到管子未被水银占居的部分。

图 132—水的压力操纵的虹吸管