«То, что мы знаем, так ничтожно по сравнению с тем, чего мы не знаем» (Пьер-Симон, маркиз де Лаплас)

Маленькое местечко Бомон, где 23 марта 1749 года родился Пьер-Симон Лаплас, расположено на живописном берегу мелководной речушки Ож в Нижней Нормандии.

О юности Лапласа, обо всем периоде его жизни до появления в Париже не сохранилось почти никаких сведений, и не случайно. Лаплас не только не стремился посвятить в воспоминания отроческих лет своих позднейших друзей и знакомых, но, наоборот, всячески скрывал свое происхождение, стыдился его.

Возможно, в детстве Лапласа была какая-то нераскрытая тайна: покровительство, которое еще в самые юные годы было оказано ему в Бомоне неизвестными состоятельными людьми. Благодаря им юный Пьер оказался в коллеже — школе, процветавшей в Бомоне под ревностным руководством монахов-бенедиктинцев.

Прекрасная память и блестящие способности молодого Пьера позволили ему почти на лету усваивать науки, преподаваемые в провинциальной школе. Еще в коллеже он приступил к самостоятельному изучению более сложных математических сочинений, лежавших вне кругозора его педагогов. Тогда же Лаплас основательно ознакомился с работами Ньютона по механике и по теории всемирного тяготения. В семнадцать лет он выполнил свою первую самостоятельную научную работу по математике.

И в это же время ознакомился со взглядами великих деятелей эпохи Просвещения, основоположников материализма: Даламбера, Дидро, Гельвеция, Гольбаха и других.

Уже к шестнадцати-семнадцати годам Лаплас стал человеком, обладающим твердым научным и философским мировоззрением. Но вместе с тем уже в ту пору он проявлял исключительную практичность в житейских делах, породившую его умение приспосабливаться к любым политическим условиям.

Забросал академию работами

Окончив коллеж, юноша, пользуясь рекомендациями покровителей, добивается назначения на должность преподавателя математики в военной школе Бомона. Но жизнь в захолустном Бомоне тяготила его, и в 1766 году Лаплас отправляется в Париж — туда, где во французской Академии наук, основанной еще министром короля Людовика XIV Кольбером, собрался цвет не только французской, но и мировой научной мысли.

Наиболее влиятельным лицом в Академии в то время был Жан Лерон Даламбер — творец «Аналитической механики», один из создателей «Энциклопедии», он пользовался огромным почетом. Даламберу благоволили европейские монархи. Как и Вольтер, он гостил в Берлине у короля Фридриха II, императрица Екатерина II из далекого Петербурга состояла с ним в переписке.

Едва устроившись в Париже, Лаплас, вооруженный рекомендательными письмами, направился в Академию наук, желая видеть Даламбера, говорить с ним, заслужить его внимание. Но все было тщетно. И тут ему пришла в голову мысль изложить Даламберу свои взгляды на основные принципы механики и вероятное развитие этой науки в ближайшем будущем.

Письмо Лапласа произвело на Даламбера огромное впечатление. На следующий же день Даламбер ответил. Лапласу: «Милостивый Государь! Вы имели случай убедиться, как мало я обращаю внимания на рекомендации, но Вам они были совершенно не нужны. Вы зарекомендовали себя сами, и этого мне совершенно достаточно. Моя помощь — к Вашим услугам. Приходите же, я жду Вас». Лаплас любил вспоминать этот случай и часто рассказывал своему другу Фурье содержание своего письма. Фурье впоследствии подтверждал, что в этом письме Лаплас высказал много действительно глубоких мыслей.

Через несколько дней Даламбер устроил Лапласа профессором математики в Королевскую военную школу Парижа, где тот познакомился с Наполеоном Бонапартом, будущим императором.

В течение двух лет Лаплас забрасывал Академию наук работами по математике и механике. Уже в это время он написал ряд работ по теории вероятностей и небесной механике, которая скоро стала главным предметом его занятий.

Лапласу хотелось поскорее получить официальное положение в академии — обеспечить себе возможность научной работы и одновременно улучшить свое материальное положение. Ближайший случай представился в 1772 году, когда кандидатура Лапласа была поставлена на баллотировку на место так называемого адъюнкт-геометра — самая младшая научная степень в академии.

Надежды Лапласа не оправдались, его забаллотировали. Неудача на выборах сильно разочаровала его. И Лаплас незамедлительно начал хлопотать о приглашении его в берлинскую Академию наук, снова обратившись за содействием к Даламберу.

Дело тянулось несколько месяцев и было прекращено, так как уже в следующем, 1773-м, году двадцатичетырехлетний Лаплас был избран в парижскую Академию наук, правда, не как геометр (а именно этого ему хотелось), а как адъюнкт-механик.

В начале 1776 года военная школа, куда пять лет назад Даламбер устроил Лапласа, была реорганизована, и Лаплас должен был оставить должность. Однако ему назначили пенсию в 600 ливров «за услуги, оказанные в качестве профессора математики». А в 1785 году он стал полноправным членом Академии наук.

В марте 1788 года в возрасте тридцати девяти лет Лаплас женился на Шарлотте де Курти. Годы, следовавшие за вступлением в Академию наук, до самой революции 1789 года, текли для него тихо и спокойно. За это время он написал и опубликовал свои главные работы, в частности по небесной механике, хотя повторная их публикация в виде обобщенной сводки в «Небесной механике» началась лишь после революции и продолжалась много лет.

Научные достижения

Перу Лапласа принадлежат фундаментальные работы по дифференциальным уравнениям, например по интегрированию методом «каскадов» уравнений с частными производными. Он ввел в математику шаровые функции, которые применяются для нахождения общего решения уравнения Лапласа и при решении задач математической физики для областей, ограниченных сферическими поверхностями. Значительные результаты получены им в алгебре.

«Аналитическая теория вероятностей» Лапласа издавалась трижды при жизни автора (в 1812, 1814, 1820 годах). Для разработки созданной им математической теории вероятностей Лаплас ввел так называемые производящие функции, которые применяются также в теории функций и в алгебре. Ученый обобщил все, что было сделано в теории вероятностей до него Паскалем, Ферма и Бернулли. Он свел полученные ими результаты в стройную систему, упростил методы доказательства, для чего широко применял преобразование, которое теперь носит его имя, и доказал теорему об отклонении частоты появления события от его вероятности, которая тоже теперь носит имя Лапласа. Благодаря ему теория вероятностей приобрела законченный вид.

Как сказал Фурье, «…Лаплас был рожден для того, чтобы все углублять, отодвигать все границы, чтобы решать то, что казалось неразрешимым. Он окончил бы науку о небе, если бы эта наука могла быть окончена».

В физике Лаплас вывел формулу для скорости распространения звука в воздухе, создал ледяной калориметр, получил барометрическую формулу для вычисления изменения плотности воздуха с высотой, учитывающую его влажность. Он выполнил ряд работ по теории капиллярности и установил закон (носящий его имя), который позволяет определить величину капиллярного давления и тем самым записать условия механического равновесия для жидких поверхностей раздела.

Наибольшее количество исследований Лапласа относится к небесной механике, которой он занимался всю жизнь. В своих работах он стремился все видимые движения небесных тел объяснить, опираясь на закон всемирного тяготения Ньютона, и это ему удалось. Первая работа по этой тематике вышла в 1773 году. Она называлась «О причине всемирного тяготения и о вековых неравенствах планет, которые от него зависят». В 1780 году Лаплас предложил новый способ вычисления орбит небесных тел. Лаплас доказал устойчивость Солнечной системы.

Большим успехом Лапласа было решение векового неравенства в движении Луны. Он показал, что средняя скорость движения Луны зависит от эксцентриситета земной орбиты, а тот, в свою очередь, меняется под действием притяжения планет. Лаплас доказал, что это движение долгопериодическое и что через некоторое время Луна станет двигаться замедленно. По неравенствам движения Луны он определил величину сжатия Земли у полюсов.

Занимаясь небесной механикой, Лаплас пришел к выводу, что кольцо Сатурна не может быть сплошным, иначе оно было бы неустойчивым; предсказал сжатие Сатурна у полюсов; установил законы движения спутников Юпитера.

Можно сказать, что Лаплас завершил почти все в небесной механике, что не удалось его предшественникам. Причем сделал это, опираясь на закон всемирного тяготения. Полученные результаты были опубликованы Лапласом в его самом известном пятитомном классическом сочинении «Трактат о небесной механике», законченном в 1825 году. Первый и второй тома содержат способы вычисления движения планет, определения их формы и теорию приливов, третий и четвертый — применение этих способов и многочисленные астрономические таблицы. В пятом томе — различные исторические сведения и результаты последних исследований ученого.

Лаплас был материалистом, но свой атеизм не афишировал. Правда, и не скрывал своих взглядов. Однажды, когда Наполеон сказал ему, что прочитал его труд и не нашел там Бога, ученый гордо ответил: «Я не нуждался в подобной гипотезе».

Лаплас был детерминистом. Он считал, что если известно расположение тел некоторой системы и силы, действующей на нее, то можно предсказать, как будет двигаться каждое тело этой системы в дальнейшем. Он писал: «Мы должны рассматривать настоящее состояние Вселенной как следствие ее предыдущего состояния и как причину последующего».

Известно, что Лаплас, как и многие ученые того времени, не любил гипотез. Только один раз он изменил этому правилу и, как писал впоследствии один из его учеников, «подобно Кеплеру, Декарту, Лейбницу и Бюффону вступил в область гипотез, относящихся к космогонии». Космогоническая гипотеза Лапласа была опубликована в 1796 году в приложении к его книге «Наложение системы мира». По гипотезе Лапласа, Солнечная система образовалась из первичной туманности, состоявшей из раскаленного газа и простиравшейся далеко за пределы орбиты самой дальней планеты. Вращательное движение охлаждавшейся и сжимавшейся туманности обусловливало ее сплющивание. В процессе этого сплющивания возникала центробежная сила, под влиянием которой от туманности по ее краю отделялись кольца газовой материи, собравшиеся затем в комки и давшие начало планетам и их спутникам. Эта гипотеза была общепризнанной в науке практически в течение столетия.

Великие перемены

В 1780 годы во Франции разразился финансовый кризис. В поисках средств королю Людовику XVI пришлось созвать Генеральные Штаты. Заседания Штатов начались 5 мая 1789 года. А в июне, когда стало понятно, что прийти к соглашению с королевской властью по вопросу о порядке заседаний и голосования невозможно, депутаты «третьего сословия» объявили себя Национальным учредительным собранием.

Первые революционные бури мало отразились на заведенных в академии порядках. Казалось, жизнь проходила мимо окон Лувра — академия игнорировала события. Но мало-помалу члены академии стали активно участвовать в революционных событиях.

Байи, друг Лапласа, был избран депутатом Генеральных Штатов, затем — председателем депутатов от «третьего сословия» и, наконец, мэром Парижа. Кондорсе, прекрасный математик, философ и публицист, был избран в муниципалитет, а затем комиссаром национального казначейства. Позднее он стал членом Законодательного собрания и Конвента. Фурье был избран членом народного собрания в Бургундии, Лавуазье в первые дни революции занимал некоторые общественные должности.

26 марта 1791 года во Франции было решено ввести новую систему мер и весов, а разработку ее поручить Академии наук «на все времена и для всех народов». Председателем Палаты мер и весов был назначен Лаплас, которому поручили руководить введением в стране новой системы мер.

Но в 1793 году во Франции установилась якобинская диктатура. Один из ее вождей, Марат, занимавшийся до революции разнообразными научными исследованиями, но обиженный невнимательностью к ним со стороны академии, начал борьбу с ней еще до революции. Поэтому не случайно 8 августа 1793 года декретом якобинского Конвента Академия наук в числе всех других королевских учреждений была упразднена, а Лаплас был уволен из Комиссии по мерам и весам из-за «недостаточности республиканских добродетелей и слишком слабой ненависти к королям».

Но без работы он не остался. В 1794 году, уже после падения якобинцев, Конвент создал Нормальную школу, предназначенную для подготовки преподавателей, и Центральную школу общественных работ, которая потом была переименована в Политехническую школу. Лаплас стал профессором обеих этих школ. Выдающимся высшим учебным заведением стала Политехническая школа, про которую современники говорили, что это «заведение без соперника и без образца, заведение, которому завидует вся Европа, первая школа в мире». Помимо Лапласа в ней преподавали такие знаменитые ученые, как Монж, Лагранж, Карно. Пригласив к преподаванию в школе выдающихся ученых с мировым именем, Конвент сделал звание профессора необычайно почетным в глазах широкой публики. А Лаплас и Лагранж в корне преобразовали преподавание математики.

Не всем так повезло. Террор, развязанный якобинцами, затронул и академиков. Был казнен Байи, так неосторожно занявшийся активной общественной деятельностью. Та же участь постигла и Кондорсе. Осенью 1793 года в связи с применением закона о «подозрительных», к которым причислялись и бывшие откупщики, был арестован Лавуазье. Вместе с другими откупщиками 8 мая 1794 года Лавуазье был казнен. 20 апреля 1794 года в Париже был гильотинирован другой приятель Лапласа — Бошар де Сарон. Как бывший королевский чиновник, он тоже попал в список подозрительных. За четыре месяца, проведенных в тюрьме, он, вспомнив свои былые увлечения, вычислил орбиту кометы, открытой незадолго перед этим астрономом Месье.

Несмотря на все эти события, Лаплас продолжал плодотворно работать. С прежней ясностью мысли и усердием он набрасывал страницы «Изложения системы Мира» и «Небесной механики».

Но власть якобинцев продержалась недолго. 27 июля 1794 года (9 термидора II года) она пала. И в 1795 году вместо упраздненной Академии наук Конвент создал Национальный институт наук и искусств. Лаплас становится членом института, который потом он несколько лет возглавлял, ему поручают руководство Бюро долгот, которое занималось измерением длины земного меридиана.

Революция закончилась

18 брюмера VIII года Республики (9 ноября 1799 года) произошел переворот, приведший к власти Наполеона, который на другой день после переворота назначил Лапласа министром внутренних дел. На этом посту ученый продержался лишь полгода и был заменен братом Наполеона Люсьеном Бонапартом. Чтобы не обидеть ученого, Бонапарт назначил Лапласа членом Сената и послал ему учтивое письмо. Но это назначение не было случайным. Избрав своей специальностью артиллерию, Бонапарт слушал лекции Лапласа и Монжа. Лапласу он сдавал выпускные экзамены по математике как экзаменатору королевского корпуса артиллеристов. Лапласу запомнился начитанный и талантливый юноша, в котором были скрыты общие для них обоих честолюбие и настойчивость. А Бонапарт как-то сказал Лапласу: «Истинно сожалею, что сила обстоятельств удалила меня от ученого поприща».

Ясно, что Лаплас как администратор не мог идти в сравнение с такими людьми, как Талейран и Фуше. Практическая жизнь Лапласу была знакома мало, у него было слишком сильное стремление ввести в практику администрирования математический расчет. Но именно в этот период в голове Лапласа уже усиленно роились мысли, ведущие к усовершенствованию теории вероятностей и приложению ее к области общественных явлений.

Сделавшись официально Первым консулом, Наполеон перевел Лапласа в «Охранительный сенат», что было довольно почетным назначением. В Сенат было назначено шестьдесят, а впоследствии восемьдесят несменяемых пожизненных членов с жалованьем в 25 тысяч франков. Это значительно превосходило все прежние доходы Лапласа. Кроме него из ученых в Сенат попали Бертолле, Монж, Шапталь, Фуркруа, Буганвиль и кое-кто из литературного мира. Председателем Сената сначала был аббат Сийес. Лаплас же был назначен вице-президентом Сената. Потом он тоже был его председателем, а с 1803 года — канцлером, но никаких следов его деятельности на этом поприще история нам не оставила.

Единственным мероприятием, возможно, проведенным по инициативе Лапласа в период империи, было упразднение революционного календаря и возврат к григорианскому.

Когда Наполеон учредил орден Почетного Легиона, Лаплас стал одним из первых его кавалеров, а в 1808 году он получил титул графа империи. С 1801 по 1809 год Лапласа избрали членом королевских обществ в Турине и Копенгагене, академий наук в Геттингене, Берлине и Голландии. 13 октября 1802 году Лаплас он стал почетным членом Петербургской академии наук.

Четвертый том «Небесной механики», вышедшей в 1802 году, Лаплас посвятил Наполеону и в посвящении (которое он снял с книги, когда Наполеон пал) написал: «Мне сладостно посвятить ее герою, умиротворителю Европы, которому Франция обязана своим процветанием, своим величием и самой блестящей эпохой своей славы; просвещенному покровителю наук, который… видит в их изучении источник самых благородных наслаждений, а в их прогрессе — усовершенствование всех полезных искусств и всех общественных установлений».

Сделавшись императором, Бонапарт тут же уведомляет Лапласа из Милана: «Мне кажется, что “Небесная механика” возвышает блеск нашего века».

В 1806 году, будучи сенатором и уже владея крупным имением в Нормандии, недалеко от своей родины, обладая значительными средствами, Лаплас купил дом в Аркейле, где только забор отделял его от усадьбы его приятеля — Клода Луи Бертолле.

Совместно с Лапласом Бертолле организовал знаменитое в истории науки Аркейльское научное общество. Собрания общества до некоторой степени конкурировали с заседаниями института в Париже. В состав Аркейльского общества входили Кондолле, Тэнар, Гей-Люссак, Малюс, Араго, Дюлонг, Био, Пуассон, Шапталь, Кювье, знаменитый немецкий ученый Гумбольдт. Нередко сюда специально приезжали и другие иностранные ученые, всегда встречавшие в доме Лапласа радушный прием.

Как писал Лаплас, «науки требуют совокупных усилий многих ученых. Таким образом, физик находит в геометре содействие, чтобы возвыситься до наиболее общих причин наблюдаемых им явлений, а геометр, в свою очередь, спрашивает физика, как можно сделать свои исследования полезными для практических приложений и, благодаря этим приложениям, проложить новые пути в анализе».

Но Лаплас не забывает и о Наполеоне, которому он в 1812 году шлет в далекую Россию свою «Теорию вероятностей». Император, несмотря на занятость чередой непрерывных сражений, отвечает: «В иное время я, располагая досугом, с интересом прочитал бы вашу “Теорию вероятностей”… Распространение, усовершенствование наук математических тесно соединены с благоденствием государства».

После Наполеона

Лаплас всегда оставлял проигравших и переходил на сторону победивших. Так, в 1814 году Лаплас одним из первых подал голос за низложение Наполеона. Маршал Ней, узнав о решении Сената, гневно воскликнул: «Этот презренный Сенат всегда торопился повиноваться воле человека, которого он теперь называет тираном!» Но надо понимать, что главным в жизни Лапласа была не политика, а наука. Ей он отдавался со всей страстью, ей он служил верой и правдой, в ней он был честен, откровенен и принципиален до конца.

После реставрации монархии Лаплас пользовался благосклонностью Людовика XVIII. Король сделал его пэром Франции и пожаловал титул маркиза. В 1816 году ученого назначили членом комиссии по реорганизации Политехнической школы. В 1817 году Лаплас стал членом вновь созданной Французской академии, то есть одним из сорока бессмертных.

За несколько месяцев до своей смерти Лаплас, сославшись на болезнь, отказался председательствовать и обсуждать в заседании института протест против введения Карлом X цензуры произведений печати. Поведение Лапласа вызвало град насмешек в прессе, и Сен-Симон, негодуя на него, писал: «Господа, изучающие неорганизованную материю, бесконечно малые величины, алгебру и арифметику, вы вынесли из науки только одно наблюдение, а именно что тот, кто льстит великим мира, пользуется их благосклонностью и щедротами».

Говорят, что эти обвинения ухудшили течение болезни Лапласа. В девять часов утра 5 марта 1827 года Лапласа не стало. Он умер, чуть-чуть не дожив до семидесяти восьми лет, ровно через сто лет после смерти Ньютона. Его последние слова были: «То, что мы знаем, так ничтожно по сравнению с тем, чего мы не знаем».

Источник: СТИМУЛ