Existența vidului și experimentele lui Pascal

Până la jumătatea secolului al XVII-lea, ideea dominantă în fizică era preluată de la Aristotel și se numea „horror vacui” (natura are groază de vid). Se crede că spațiul absolut gol este o imposibilitate logică și fizică. Blaise Pascal a decis să verifice această ipoteză prin metode experimentale, plecând de la observațiile lui Evangelista Torricelli.

În 1647, Pascal a început o serie de teste utilizează tuburi de sticlă umplute cu mercur. El a observat că, atunci când tubul era întors într-un bol cu ​​mercur, lichidul cobora până la o anumită înălțime, lăsând un spațiu în partea de sus. Susținătorii vechilor teorii afirmau că acel spațiu conține un aer invizibil sau „spirit”. Pascal a argumentat că acolo nu se află nimic, adică este vid.

Cel mai important test a fost experimentul din 19 septembrie 1648, realizat pe muntele Puy de Dôme. Pascal nu a putut urca el însuși din motiv de sănătate, așa că la trimis pe cumnatul său, Florin Périer. Instrucțiunile au fost precise: să măsoare înălțimea coloanei de mercur la baza muntelui și apoi pe vârf, la o altitudine de aproximativ 1465 de metri.

Rezultatul a fost clar: la înălțime, coloana de mercur a scăzut considerabil (cu aproximativ 8 centimetri). Pascal a tras concluzia că greutatea aerului (presiunea atmosferică) este cea care susține mercurul în tub. Cu cât urcăm mai sus, cu atât stratul de aer de deasupra este mai subțire și mai ușor, deci apăsă mai puțin pe lichid. Acest experiment a demonstrat două lucruri simultan: că aerul are o greutate finită și că vidul poate exista în mod real, fiind spațiul de unde materie a fost eliminată prin greutatea exterioară.

Mai târziu, Pascal a generalizat aceste observații în „Tratatul despre echilibrul lichidelor”, unde a explicat că presiunea exercitată într-un punct al unui lichid aflat în repaus se transmite intactă în toată masa acestuia. Aceasta este baza hidrostaticii moderne.

Pascalina: mecanismul și construcția primului calculator

În 1642, la vârsta de 19 ani, Pascal a început să lucreze la un aparat care să automatizeze calculele contabile. Tatăl său era supraveghetor de impozite în Rouen și petrecea nopți întregi făcând adunări și scăderi manuale de coloane lungi de cifre.

Pascalina a fost concepută ca o cutie metalică, de obicei din alamă, cu o lungime de aproximativ 30 de centimetri. La exterior, aparatul avea o serie de discuri metalice prestate cu spițe (similar cu cadranele telefoanelor vechi). Utilizatorul introduce numerele rotind aceste discuri cu ajutorul unui stylus.

Mecanismul interior: Spre deosebire de încercări anterioare (cum a fost mașina lui Wilhelm Schickard, care folosea roți dințate simple ce se puteau bloca), Pascal a inventat un mecanism de transport al cifrei (carry) numit „sautoir”. Acesta era un dispozitiv bazat pe gravitație. Când o roată ajungea la cifra 9 și trecea spre 0, un ciocănel metalic era ridicat progresiv. La trecerea completă, ciocănelul cădea și împingea roată de ordine superior (zeci, sute etc.) cu o unitate. Acest sistem a permis realizarea de calcul cu numere mari fără ca mecanismul să opună rezistență utilizatorilor, indiferent de câte roți trebuiau să se rotească simultan.

Dificultăți și sisteme de calcul: O problemă majoră a fost sistemul monetar francez de atunci, care nu era zecimal. O livră avea 20 de soli, iar un sol avea 12 dinari. Pascal a trebuit să fabrice modele diferite: unele pur zecimale pentru inginerie și altele cu roți de 12 și 20 de dinți pentru contabilitate.

Aparatul putea face doar adunări și scăderi. scădere, Pascal a folosit o matematică numită „elementul Pentru față de 9”. Mașina două rânduri de numere avea în ferestrele de sus: unul pentru adunare și unul ascuns (pentru scădere), care funcționau invers față de celălalt.

Din punct de vedere istoric, Pascalina nu a fost un succes comercial imediat. Era extrem de scumpă, deoarece piesele trebuiau fabricate manual cu o precizie de ceasornicar, iar orice mică imperfecțiune în tăierea roților dințate ducea la blocarea mecanismului. Pascal a construit aproximativ 50 de variante diferite pe diferite a zece ani, încercând să perfecționeze durabilitatea metalului și fluiditatea mișcării. Deși nu a înlocuit calculul manual în masă, Pascalina a stabilit principiul fundamental al calculului mecanic: stocarea datelor în locul unor componente fizice și procesarea lor prin mișcare mecanică.