Карлос Касадо - Вселенная работает как часы. Лаплас. Небесная механика.

• Название: Вселенная работает как часы. Лаплас. Небесная механика.
• Автор: Карлос Касадо
• Издательство: Де Агостини
• Жанр: Физика
• Год: 2015

Пьер-Симон де Лаплас существенно повлиял на развитие науки и техники в течение XIX века. Он спроектировал научные учреждения новой послереволюционной Франции, и именно его подпись стоит под декретом, который сделал обязательным использование десятичной метрической системы. Этот ученый придал физике Ньютона прочный математический каркас и систематизировал разрозненные результаты зарождающейся дисциплины о теории вероятностей. Моделирование самых различных аспектов действительности убедило Лапласа в том, что все в нашей жизни предопределено: спонтанность и свободная воля, — утверждал он, — всего лишь иллюзия.

---

Однако счастливая звезда великого ученого понемногу угасала, хотя его последователи и продолжали работать в том же направлении. После смерти Лапласа Франция на целых полстолетия перестала быть столицей научной жизни, однако наследие ученого востребовано до сих пор. Если пролистать любой труд по математике или физике, то в нем можно обнаружить тысячу и одну концепцию, носящую его имя: распределение Лапласа, плоскость Лапласа, преобразование Лапласа, уравнение Лапласа, лапласиан... Философы часто упоминают демона Лапласа и его космогоническую гипотезу. И даже наш читатель, измеряя что-либо при помощи метра, также должен вспомнить об этом «французском Ньютоне»...

1749 Пьер-Симон Лаплас родился 23 марта в Бомон-ан-Ож, маленькой нормандской деревне.

1765 Он поступает в коллеж искусств при университете города Кан, чтобы начать карьеру священнослужителя, однако этот путь он самовольно оставляет в 1768 году.

1769 Прибывает в Париж и благодаря покровительству д’Аламбера получает место преподавателя математики в военной школе Парижа.

1773 После многочисленных безуспешных попыток становится членом Академии наук.

1783 В Академии Лаплас представляет свои «Записки о тепловом эффекте» — плод сотрудничества с Лавуазье.

1784 Назначен экзаменатором кадетов в артиллерийской школе.

1785 В Академии представляет свои «Записки о вековых неравенствах между планетами и спутниками», а в следующем году — теории о Юпитере и Сатурне, две книги записок, в которых решает проблему аномалий движения Юпитера и Сатурна.

1787 Публикует книгу «О вековом уравнении Луны», в которой решает проблему движения нашего спутника.

1790 Назначен членом Комиссии мер и весов.

1795 Участвует в создании Французского института, Политехнической школы и Высшей нормальной школы.

1796 Публикует «Изложение системы планет» — большое произведение, в котором излагает свою гипотезу образования Солнечной системы из газовой туманности.

1799 Публикует первый из пяти томов научного трактата «Небесная механика». В этом произведении ученый объединяет все свои открытия в области астрономии. На посту министра внутренних дел подписывает декрет об учреждении метрической системы.

1806 Наполеон жалует Лапласу титул графа Империи.

1812 Публикует «Аналитическую теорию вероятностей» — книгу, лежащую в основе современной теории вероятностей.

1814 Публикует «Философское эссе о вероятностях», в котором представляет широкой публике основные принципы теории вероятностей, не делая акцент на математическом анализе.

1817 Получает титул маркиза королевства Франции.

1825 Публикует пятый, последний том «Небесной механики».

1827 Пьер-Симон де Лаплас умирает в Париже 5 марта.

ГЛАВА 1 Первые шаги в науке

С самого раннего возраста Лаплас отличался впечатляющими математическими способностями.

Едва он прибыл в Париж, как его талант заметил д’Аламбер, посвятивший молодого человека в тайны анализа и познакомивший его с работами Эйлера и Лагранжа. С 1769 по 1773 год Лаплас — этот неприметный преподаватель военной школы — демонстрировал необыкновенную способность решать дифференциальные уравнения, что открыло перед ним двери Академии наук.

Пьер-Симон Лаплас родился 23 марта 1749 года на западе Франции, в деревушке Бомон-ан-Ож. Эта часть Нижней Нормандии, заросшая лугами и яблоневыми садами, расположена около устья Сены. Лаплас — выходец из достаточно зажиточной семьи; хотя некоторые биографы стремятся изобразить картины крайней нищеты, в которой якобы прошло его детство, однако в реальности родители Пьера-Симона были богатыми землевладельцами. Его отец, Пьер Лаплас, посвятил себя продаже сидра и даже в середине XVIII века стал мэром Бомона. Мать, Мари Анн Сошон, была родом из фермерской семьи, имевшей владения в окрестностях деревни. У Пьера- Симона была сестра, на четыре года старше его, которую, как и мать, звали Мари Анн. Менее чем за год до появления Пьера- Симона его мать родила мертвых близнецов, а через год после рождения будущего ученого, в 1750-м, родился его младший брат Оливье, который также вскорости умер. Учитывая происхождение Лапласа, никто не мог и предположить, что однажды он станет великим ученым, однако разгадку к пониманию этого человека — ученого, политического деятеля, мужа, отца и друга — таят его детские и юношеские годы.

СЛОЖНЫЙ ВЫБОР: ТЕОЛОГИЯ ИЛИ МАТЕМАТИКА

Пьер-Симон очень рано освоил элементарные понятия чтения и вычисления. Вероятно, за это ему стоит благодарить своего дядю Луи, служившего аббатом. Луи имел прекрасное образование, он страстно любил математику, и эту любовь его племянник впитал с самого нежного возраста. Семья решила, что Пьер-Симон должен пойти по стопам своего замечательного дяди, принять сан и таким образом обеспечить себе блестящее будущее священнослужителя.

В 1756 году благодаря посредничеству дяди семилетний Пьер-Симон пошел в коллеж — среднюю школу, которой руководили монахи-бенедиктинцы (их обители в Бомоне покровительствовал герцог Орлеанский). Ученики коллежа, которых было около 50 человек, проходили интенсивную подготовку к военной, академической или религиозной карьере. Пьер- Симон, одетый в соответствии с выбранным путем в длинную черную сутану, с первых занятий продемонстрировал способности к обучению.

Он оставался в коллеже до 16 лет, а в 1765 году покинул родной Бомон, чтобы направиться в Кан, где поступил в коллеж искусств при университете с намерением сделать карьеру священника и получить для этого хорошее гуманитарное образование (латынь, греческий язык, философия и особенно теология). Тремя годами позднее, в 1768-м, Лаплас покинул университет Кана без разрешения на то наставников.

Почему Лаплас оставил теологию, к которой готовился с самого раннего возраста? Ответ хорошо известен: он влюбился в математику. В течение трех лет в университете Кана Лаплас под влиянием двух преподавателей, Кристофа Гадбледа и Пьера ле Каню, осознал свою страсть к этой дисциплине и, что гораздо важнее, талант к наукам.

Контраст между занятиями теологией под руководством Жана Адама и изучением философии и математики на лекциях Кристофа Гадбледа, бесспорно, был замечен молодым человеком. Гадблед был убежден, что человек в состоянии исследовать природные объекты. Этот священник бессознательно и вопреки традиции поддерживал верховенство философии над религией. Это открытие оказало на Лапласа такое воздействие, что он решил оставить религиозную стезю.

Лаплас стремился посвятить себя науке, поэтому покинул Кан и принял предложение временно занять пост преподавателя в военной школе, которая находилась в хорошо знакомом ему бенедиктинском коллеже в Бомоне. Однако труд преподавателя не приносил желаемого удовлетворения, поэтому в 1769 году, в возрасте 20 лет, Лаплас покинул родину и отправился в Париж — центр новой науки.

ПАРИЖ — СТОЛИЦА ПРОСВЕЩЕННОЙ НАУКИ

В Париже Лаплас и проведет остаток жизни, поэтому остановимся на несколько мгновений, чтобы исследовать атмосферу этого города в середине XVIII века — в эпоху Просвещения. В это время Париж был европейской столицей философии.

Не так-то легко описать в нескольких словах роль эпохи Просвещения в развитии европейских государств. Это культурное движение стремилось к тому, чтобы развеять скуку, рожденную мракобесием, которое охватило все общество, и привело к буржуазным революциям, положившим конец старому режиму и возвестившим возникновение новых политических классов (в 1776 году — в США, в 1789-м — во Франции, в 1812-м — в Испании). Вначале некоторые монархи были благосклонны к новым идеям и даже стали просвещенными тиранами. Фридрих II в Пруссии, Екатерина II в России, Бурбоны во Франции и Испании окружали себя блестящими мыслителями Европы. «Все для народа, но без народа» — так гласил общепринятый лозунг. Однако люди больше не хотели быть королевскими подданными, они стремились стать гражданами государства. Отдельные личности, такие как Франсуа-Мари Аруэ, известный под именем Вольтера (1694-1778), неистово критиковали традиции прошлого, предпочитая воспевать культ богини разума. Этот рационализаторский оптимизм, звучавший в литературных салонах, академиях и даже в тайных масонских ложах, подхватила буржуазия.

Если мы не поможем сами себе математическим компасом и факелом эксперимента, мы никогда не сможем сделать шаг вперед.

Вольтер

В Париже просвещенные философы вели спор обо всем, доказывали уже доказанное, обсуждали естественные науки, божественное откровение, литературу и мораль. При этом они интересовались и прикладными дисциплинами: параллельно работам по математике или механике ученые занялись географией, навигацией, горными разработками и инженерным делом. Они не пытались строить теории. Вооруженные новыми методами и новыми научными инструментами, они добились прогресса в картографии и строительстве судов, каналов, портов, шахт и фортификационных сооружений. Если бы на тот момент не уделялось так много внимания различиям между чистой и прикладной математикой, можно было бы говорить о коренном преобразовании экономической и социальной ситуации. Новые идеи зародились в Париже, а оттуда распространились в направлении других европейских стран и их колоний.