■張宇寧
中學物理中我們便學習過壓強的基本概念及其國際單位帕斯卡。在流體壓強性質的認識過程中，科學家帕斯卡做出了傑出的貢獻，繼承並進一步發展了託裡拆利等前人的工作，得到了今天物理學課本中所熟知的不同高度下壓強的計算公式。
1971年，在國際計量大會上，科學家們通過投票，將帕斯卡規定為壓強的國際單位，即1個標準大氣壓等於101325帕斯卡。不僅如此，帕斯卡還對科學研究方法本身做了很多深入的思考，他的一些思想被後續學者逐漸發展為檢驗一個論斷是否是一個科學論斷的核心標準，即「可證偽性」。
有關壓強的研究歷程對於本科生了解科學研究的詳細過程很有幫助，「可證偽性」的概念也讓本科生更為明確地區分科學和非科學。
1644年，託裡拆利實驗已經明確證實了真空的存在。當時的人們已經認識到了大氣壓的一些基本性質，但是，關於壓強的諸多問題仍然有待解決。例如，在不同的測量高度下，流體中的壓強會發生怎樣的變化？壓強又跟哪些因素有密切關係？
1647年，帕斯卡接觸到了託裡拆利採用水銀做的真空存在性驗證實驗，並進一步地獲取了託裡拆利相關實驗的詳細細節和主要結論。託裡拆利論文中的結論強烈地激發了帕斯卡的研究興趣，並將這種興趣貫穿其一生之中。
首先，帕斯卡重複了託裡拆利的實驗，搭建了大氣壓測量的相關實驗臺，基本熟悉了大氣壓實驗的操作要點。值得一提的是，在本科生開展科研的過程中，尤其是在科研的初期階段，本科生也可嘗試性地圍繞近期發表的高水平成果進行跟進，這個經歷可以讓本科生對相關的實驗平臺和原理較為熟悉，為後續的創新工作打下一定的基礎。
其次，帕斯卡更換了氣壓計中的液體並進行了多次實驗，發現了一些規律。1647年，帕斯卡在一篇論文中更為系統地講述了空氣壓強對於各類液體所能支撐的高度以及氣壓計中真空的本質。1648年，帕斯卡又發表了另一篇論文講述流體靜力學相關理論。這些初期的科研工作和勇敢嘗試讓帕斯卡對於壓強的性質更加了解。
這也提醒了本科生，對於一些好的想法，要敢於嘗試，否則它們就只會一直停留在想法的階段。
後續，通過不斷地思考，帕斯卡意識到真正決定壓強大小的另外一個因素是測量大氣壓時所在位置的高度。他對這個想法堅信不疑。
帕斯卡居住地附近的法國多姆山高度為1460米左右，是一個很好的測試地點。遺憾的是，帕斯卡因身體虛弱無法爬山，他便拜託他的姐夫代勞。在帕斯卡連續幾個月不厭其煩的勸說下，他的姐夫皮埃爾於1648年9月19日攜帶著水銀氣壓計與其他兩個朋友一起攀登了多姆山。
結果是令人鼓舞的。在山腳下，他們用水銀氣壓計測量了大氣壓力。到了山頂，當他們再一次進行大氣壓的測量時，發現水銀氣壓計的刻度線顯著地下降了，表明山頂處的大氣壓明顯地低於山腳下的大氣壓。該實驗重複了五次之後，結果依然如此。估計皮埃爾沒有想到一次爬山便可以驗證在後來幾百年的幾乎所有物理學課本中都會提到的公式——否則他便不會耽擱幾個月的功夫了。
帕斯卡仍不滿足，他跑到巴黎的聖雅各伯屠宰場教堂的高約50米的鐘樓繼續測試，結果顯示壓強也降低了些許。通過上述實驗驗證工作，帕斯卡最終確認影響大氣壓強大小的另一個核心因素是測量位置所處的高度。
實際上，帕斯卡的上述科學發現具有廣泛的影響力，深刻地揭示了壓強的本質特徵。浮力原理最早是由阿基米德在公元前3世紀發現的，並被廣泛應用。但是，浮力原理的數學證明卻需要引入帕斯卡的理論才能夠完備。另外，日常生活中使用的咖啡壺以及青藏高原考察所使用的浮空艇均與帕斯卡的貢獻有關。
雖然關於真空和壓強性質的科學實驗已經大體完成了，但真正與已有理論的論戰才剛剛開始。從這場論戰中，可以看到一項偉大的科學學說的建立所可能遇到的阻力。
論戰的另一方是亞里斯多德學派。在上述論戰的過程中，帕斯卡逐漸明晰了科學論斷所應具有的特徵，即「可證偽性」。
亞里斯多德學派認為，在處於真空狀態的管道之中，存在著某種「不可被觀測」的物質。但這個論斷是不可被證偽的。如果觀測到某種物質，說明真空不存在。如果沒有看到物質，便可以用存在某種「不可被觀測」的物質進行說明。因此，帕斯卡斷言亞里斯多德學派的論斷並不科學。
帕斯卡的一些思想被後續哲學家所繼承並發揚，形成了證偽主義。證偽主義突出了經驗在檢驗科學理論方面的重要作用，其雖然是個別對象，但可以為判斷科學理論的錯誤性提供證據。上述思想在科學哲學領域佔據著重要地位。
事實上，在開展科學研究以前，科學研究方法的積累對於本科生的長期發展和科學素質提升都是很有必要的。
http：//blog.sciencenet.cn/u/upflyzhang
《中國科學報》 (2020-08-13 第8版 博客)