欧姆

　　欧姆（GeorgSimonOhm,1787～1854）德国物理学家，1787年3月16日生于巴伐利亚的埃朗根。他的父亲是一位对科学感兴趣的熟练锁匠，受好哲学和数学。在其父影响、教育下，他对数学很感兴趣，并掌握了一些金属加工技能，为他后来的学习和研究创造了良好条件；1811年毕业于埃朗根大学并取得哲学博士学位，先后在埃朗根和班堡等地中学任教；1817年出版第一本著作《几何教科书》；1817～1826年在科隆大学预科讲授数学和物理；1826～1833年在柏林军事学院任职；1833年起被聘为纽伦堡工艺学校物理教授；1841年英国皇家学会授予科普利奖章，1842年被接纳为英国皇家学会国外会员；1845年为巴伐利亚科学院院土；1849年任慕尼黑大学非常任教授，1852年为该校正式教授；1854年7月6日在慕尼黑逝世。

　　欧姆最重要的贡献是建立电路定律。他是受到傅里叶热传导理论（导热杆中两点间热流量与两点温度差成正比）影响来研究他的定律的。当时还缺乏明确的电动势、电流强度乃至电阻概念，适用的电流计也正在探索中。他使用了温差电池和扭秤，经过多次试验和归纳计算，才获得成功。1825年发表第一篇论文《涉及金属传导接触电的定律的初步表述》，论述了电流的电磁力的衰减与导线长度的关系。进而，他通过实验测定了不同金属的电导率。在制作导线过程中，他直接受惠于父亲的精湛技艺。英国学者巴劳（P.Barlow）发现了电流在整个电路的各部分都是一样的，这个结果启发了欧姆，这使他想到可以把电流强度（当时他称为“电磁力”）作为电路中的一个基本量。进一步的实验，导致得出了以他的名字命名的定律。以后，他又对自己的实验工作进行了数学处理与理论加工，写成了《伽伐尼电路──数学研究》一书（1827年出版）。

　　欧姆定律刚发表时，并没有受到德国学术界的重视，反而遭到各种非议与攻击。欧姆给当时普鲁士教育部长苏尔兹赠送一本他的著作，请求安排到大学工作。但这位部长对科学不感兴趣，只把他安排到军事学校。这时，一位在德国物理学界颇有地位的物理学家鲍耳（G.E.Pohl）首先撰文攻击欧姆的《伽伐尼电路──数学研究》一书，说这本书是“不可置信的欺骗”，“它的唯一目的是要亵读自然的尊严”。在强大的压力下，欧姆寄希望国王出面，解决事端。他给国王路德维希一世写信，并因此组成巴伐利亚科学院专门委员会进行审议，结果因意见不一，不了了之。在他给朋友的信中，流露出这一时期的痛苦心情：“《伽伐尼电路》的诞生已经给我带来了巨大的痛苦，我真抱怨它生不逢时，因为深居朝廷的人学识浅薄，他们不能理解它的母亲的真实感情”。只是当欧姆的工作后来在国外获得巨大声誉后，才在国内科学界得到关注。经过埃尔曼（P.Ermann，1764～1851）、多佛（H.W.Dove，1803～1879）和海尔曼(Hermann)等人多方努力，欧姆这才实现了他的多年愿望，担任慕尼黑大学物理学教授。为了纪念人他在电路理论方面的贡献，电阻单位命名为欧姆。

　　他的研究工作还包括声学、光学等方面。

选自：《物理教师手册》

帕斯卡

　　帕斯卡（BlaisePascal,1623～1662）法国数学家、物理学家、哲学家，1623年出生于克莱蒙费朗，后迁居巴黎。父亲是著名的数学家。他从小学习优异，善于思考，对数学和物理特别爱好，人称为神童。16岁就参加了巴黎的数学与物理学界的学术活动，并发表第一篇论文《圆锥曲线论》，提出的定理成为后来投影几何的基本定理之一（“圆锥曲线内接六边形的三对边交点共线“）。在大家听了他的当面论述后，才相信该论文不是他父亲代劳的。18岁时他创制了第一架机械式计算器。曾发表过一些有关算术级数和二项式系数的论文，例如在《论算术三角形》的论文中提出二项式系数的三角形排列法（这一三角形已由我国杨辉早在1261年《详解九章算法》中得出）。他还是概率论的创始人之一。

　　他在物理学上的主要贡献是对大气压强和流体静力学的研究。当托里拆利1643年的真空实验传到法国后，帕斯卡在1646年重复其实验获得成功（需要有优质玻璃管）。他还把12米长的玻璃管固定在船的桅杆上用水和葡萄酒做托里拆利实验。人们原以为葡萄酒中含有“气”元素，因此酒柱会比水柱短。但因为酒的密度比水小，结果酒柱比水柱还要高。1647年他发表了《关于真空的新实验》一书。1646～1651年他还在巴黎、多姆山等地的多次试验中证实了大气压强随高度的增加而减小，并与当地气象条件有关，从而预示了利用气压计预报气象的前景。

　　帕斯卡还从力的平衡的观点进一步研究了流体的平衡。他说山顶气压计实验“使我亲眼看到了自然界中最轻的流体空气和最重的流体水银之间的平衡”。

　　在他逝世后第二年（1663）出版的《论液体平衡和空气的重量》中，分别论述了流体静力学和气体力学，书中提出了帕斯卡定律。他把封闭容器中每一部分都比作一部机器，其中各力的平衡，就像杠杆和其他简单机械一样，遵循着同样规律。他在这本书中曾写道：“使一百磅水移动一英寸，与使一磅水移动一百英寸显然是一回事”，从而提出了水压机的原理。他还详细证明了器壁上由于液重产生的压强仅与深度有关，从理论上解释了流体静力学佯谬。更可贵的是，他把实验作为科学推论的一个有机环节，强调在自然科学中实验才是唯一可以信赖的良师，用以批驳耶稣教会神父反对真空存在的论点。大气压强单位就是用帕斯卡命名的。

　　他从18岁起身体开始衰弱，以后一直疾病缠身，又由于父丧和一次突发的马车事故，打断了他在科学事业中的创造性才华。31岁时，他重新接受洗礼，后退隐于修道院，转而在神学、哲学（《思想录》，1670发表）上写作，1662年8月19日病逝于巴黎，终年39岁。

选自：《物理教师手册》

沈括

　　沈括（约1031～1095）中国古代科学技术鼎盛时期（北宋）最博学的科学家，字存中，钱塘（今浙江杭州）人。小时勤奋好学，14岁就读完家中藏书，他随父母到过许多地方，广闻博见，知识丰富。历任沭阳县主簿（县令助理）、太史令，参与过整理盐政，考察水利及任司天监、翰林学士等技术性官职，几乎包办了当时朝廷中的科学事务，如修历法，改良观象仪器，兴水利，制地图，监造军器等。他十分虚心求教，勤于思考，能向一切内行学习，“历访镜工”，“问教坊老乐工”，“问老医”，“凡所到之处，山林隐者，无不求访，及一药一术，皆至诚恳切而得之”，“发明考证，洞悉源流”。例如他三十多岁开始研习数学天文时，就常请教当时的女数学家胡淑修。沈括比她及其丈夫年长十余岁，仍能如此虚心下问，并屡叹曰：“得为男子，吾益友也。”他在天文、历法、数学、物理、地学、生物、化学、医药、水利、兵工、治金、建筑、文史、乐律等多学科领域，都有很高造诣。有《梦溪笔谈》、《长兴集》、《苏沈良方》等著名（据《宋史·艺文志》记载他的著述有22种155卷，但不少已散失）。研究中国科学史的专家李约瑟誉他为“中国通”。

　　沈括十分重视调查、观察、实测、实验，并且要“原其理”，“以理推之”。他倡导“见简即用，见繁即变，不胶一法”，这也是他取得天文、物理等方面独创性成就的原因之一，他的科学思想受儒、道、元气说等的影响，同时注意核查他人在实测中的数据。例如在天文学方面，他详细观察五星运行轨迹（“如柳叶边缘”）和陨石坠落时的情景；为测量北极星与北天极的真实距离设计了窥管，每夜3次，连续三月，得200余图，得出当时极星“离天极三度有余”的粗测结论；作晷漏实验十余年，首次推出冬至日昼夜“百刻有余”，夏至日“不及百刻”的结果。他还设计了“一弹丸，以粉涂其半，侧视之则粉处如钩，对视之则正圆”（《梦溪笔谈》卷七）的演示实验，证明了“月本无光，日耀之乃光耳”，以及月相变的道理。对历代历法的积弊改进，推行了比较合理的“奉元历”，在此基础上又提出了更科学的“十二气历”设想：即以节气定月份，大小月相间的纯阳历。 

　　沈括对指南针进行了深入研究，他把“方家以磁石磨针锋”而得的人工磁化针用来作试验，提出四种装置方法（水浮法，碗沿法，指甲法和单丝悬挂法）并分别评论，指出悬丝法“最善”及具体办法（“独丝、”“粘蜡”），还记载与验证了磁针“常微偏东、不全南也”的磁偏角现象，比西欧记录早400年。

　　在光学方面，沈括对小孔成像、凹镜成像等成倒影（像）的诸种现象进行比较，得出“碍”（焦点）的概念（参见“中国古代对光的认识”），并具体描述了焦点处“大如麻菽著物则火发”的现象，他称光通过“孔”“碍”成象为“本末相格”之术。他亲自查看了虹的成因而得出“虹两头都垂洞中”的记录，并说当时“自西望东则见”。通过“红光验尸”记录了民间利用新赤油伞滤光验出尸身上的青紫伤痕的方法。对透光镜将背面花纹字迹透现在镜面上的原因也从铸造工艺作了考察：“铸时薄处先冷，唯背文（纹）上差厚（厚度有差别），后冷而铜缩多，文虽在背，而鉴面隐然有迹”。

　　在声学上沈括用纸人来放大琴弦上的共振，以便形象地观察（英国人诺布尔和皮戈特在500年后才有类似的琴弦上纸游码试验），还记录了兵土用皮革箭袋作枕时“虚能纳声”的空穴效应，并深入分析了各种乐器制作、制钟等音乐声学问题。

　　在《梦溪笔谈》中，他还记录了许多宝贵科技资料如《木经》（喻皓）、活字印刷（毕异），水利施工（合龙方法）等等。

　　沈括在政治、军事、外交上亦展示了才能。他积极参与王安石变法运动，1075年曾出使契丹，驳斥其争地要求，1080年抗击西夏侵略时受连累遭贬，1087年退居润州（镇江）梦溪园写出《笔谈》巨著。

选自：《物理教师手册》

托里拆利

　　托里拆利（Evangelista Torricelli,1608～1647）意大利物理学家、数学家。1608年10月15日出生于贵族家庭，幼年时表现出数学才能，20岁时到罗马在伽利略早年的学生B.卡斯提利指导下学习数学，毕业后成为他的秘书。1641年写了第一篇论文《论自由坠落物体的运动》，发展了伽利略关于运动的想法。经卡斯提利推荐做了伽利略的助手，伽利略去世后接替伽利略作了宫廷数学家,1647年10月25日（39岁）过早去世。

　　当时罗马、佛罗伦萨的学者们热烈讨论着自然的本性是否“厌恶真空”和如何解释矿井中的水泵只能把水提到18肘（10.5米）高的问题。伽利略虽做过称量空气的实验，证明空气有重量，但仍认为可能有一种“真空阻力”。意大利学者G.B.巴利安尼1630年写信给伽利略，提出可能存在大气压力的假设。1644年，托里拆利和伽利略的另一位学生维维安尼在一起进行实验研究，他们用汞代替水进行实验，认为比水重14倍的汞大约只能升起水柱的1／14。将玻璃管装满汞后倒置于盛汞容器中，玻璃管上端就获得“托里拆利真空”。与此管对比的还有另一个上面带圆玻璃泡的玻璃管，托里拆利原来猜想容积大的真空应有较大的“真空阻力”，但两管的水银柱却等高。在1644年他给罗马M.里奇的信中说：“我们是生活在大气组成的海底之下的。实验证明它的确有重量……”“我们看到：一个真空的空间形成了……它是外在的并且是来自外界的”“它们的设计不仅要造出真空，而且要造出可以指明气压变化的仪器。”这一实验之所以能率先在意大利做成功，还因为罗马和佛罗伦萨在当时的吹制玻璃器皿的技术最先进。这个实验传到西欧后随即引起了帕斯卡、盖利克等人对大气压的研究热潮。

　　托里拆利在流体力学方面的贡献是提出了关于液体从小孔射流的定理：在充水容器中，水面下小孔流出的水，其速度和小孔到液面的高度平方根以及重力加速度的2倍（2g）的平方根成正比（托里拆利定理）。他还解释过风的成因起源于空气的密度与温度差。

　　在静力学方面，托里拆利发现：一个物体系统，当其重心处在最低位置时，发生小位移时重心下降，系统才是稳定的。此外，他在磨制精良透镜和将伽利略气体温度计改为液体温度计方面也获得成功。

　　托里拆利特别强调处理力学问题时数学与实验的重要性。

选自：《物理教师手册》