- Нормальная школа [d]
- Бюро долгот
| Политические должности | ||
|---|---|---|
| Предшественник: Николя-Мари Квинетт |
Министр внутренних дел Франции
12 ноября - 25 декабря 1799 года |
Преемник: Люсьен Бонапарт |
Пьер-Симо́н, маркиз де Лапла́с (фр. Pierre-Simon de Laplace ; 23 марта - 5 марта ) - французский математик , механик , физик и астроном ; известен работами в области небесной механики , дифференциальных уравнений , один из создателей теории вероятностей . Заслуги Лапласа в области чистой и прикладной математики и особенно в астрономии громадны: он усовершенствовал почти все разделы этих наук.
Лаплас состоял членом шести академий наук и королевских обществ, в том числе Петербургской Академии (1802), и членом Французского Географического общества . Его имя внесено в список величайших учёных Франции , помещённый на первом этаже Эйфелевой башни .
Биография
Родился в зажиточной крестьянской семье в Бомон-ан-Ож, в Нормандии . Отец Лапласа некоторое время был мэром этого городка. В семье была ещё старшая сестра Мари-Анн. Мальчик учился в школе бенедиктинцев , из которой вышел, однако, убеждённым атеистом. Состоятельные соседи помогли способному юноше в 1765 году поступить в университет города Кан .
В 1785 году Лаплас был избран действительным членом Парижской Академии наук. В этом же году, на одном из экзаменов, Лаплас высоко оценил знания 16-летнего абитуриента Бонапарта . Впоследствии их отношения были неизменно тёплыми. Спустя 12 лет Лаплас рекомендовал генерала Бонапарта в Институт Франции (так тогда называлась Академия наук) .
С 1795 года Лаплас читает лекции по теории вероятностей в только что открытой Нормальной школе , куда он был приглашен как профессор математики, вместе с Лагранжем , декретом Национального конвента .
В 1796 году опубликовано «Изложение системы мира» - популярный очерк результатов, позднее опубликованных в «Небесной механике», без формул и ярко изложенный; книга получила широкую известность, только при жизни автора переиздавалась 4 раза, переведена на многие языки мира. В 1799 году вышли первые два тома главного труда Лапласа - классической «Небесной механики» (именно Лаплас ввёл этот термин). В этой книге излагаются движение планет, их возможные формы, теория приливов. Работа над монографией продолжалась 26 лет: том III вышел в 1802 году, том IV - в 1805-м, том V - в 1823-1825 гг. Стиль изложения был излишне сжатым, множество выкладок автор заменял словами «легко видеть, что…». Однако глубина анализа и богатство содержания сделали этот труд настольной книгой астрономов XIX века. В одном из примечаний Лаплас мимоходом изложил знаменитую гипотезу о происхождении Солнечной системы из газовой туманности, ранее высказанную Кантом . В третьем издании «Небесной механики» (1813) Лаплас существенно расширил изложение своей космогонической гипотезы.
Лаплас в 1820-е годы
В 1812 году появилась последняя монография 63-летнего Лапласа - грандиозная «Аналитическая теория вероятностей», в которой Лаплас также подытожил все свои и чужие результаты. В 1814 году он опубликовал популярное изложение этого труда: «Опыт философии теории вероятностей», второе и четвёртое издания которого послужили введением ко второму и третьему изданию «Аналитической теории вероятностей». «Опыт философии теории вероятностей» был опубликован в переводе на русский язык в 1908 году, переиздан в 1999 году.
Он далеко продвинул линейную алгебру; в частности, Лаплас дал разложение определителя по минорам .
Лаплас расширил и систематизировал математический фундамент теории вероятностей , ввёл производящие функции. Первая книга «Аналитической теории вероятностей» посвящена математическим основам; собственно теория вероятностей начинается во второй книге, в применении к дискретным случайным величинам. Там же - доказательство предельных теорем Муавра-Лапласа и приложения к математической обработке наблюдений, статистике народонаселения и «нравственным наукам».
Астрономия
В «Небесной механике» Лаплас подвел итоги как собственным исследованиям в этой области, так и трудам своих предшественников, начиная с Ньютона. Он дал всесторонний анализ известных движений тел Солнечной системы на основе закона всемирного тяготения и доказал её устойчивость в смысле практической неизменности средних расстояний планет от Солнца и незначительности колебаний остальных элементов их орбит. Наряду с массой специальных результатов, касающихся движений отдельных планет, спутников и комет, фигуры планет, теории приливов и т. д., важнейшее значение имело общее заключение, опровергавшее мнение (которое разделял и Ньютон), что поддержание настоящего вида Солнечной системы требует вмешательства каких-то посторонних сверхъестественных сил.
Лаплас доказал устойчивость солнечной системы , состоящую в том, что благодаря движению планет в одну сторону, малым эксцентриситетам и малым взаимным наклонам их орбит, должна существовать неизменяемость средних расстояний планет от Солнца, а колебания прочих элементов орбит должны быть заключены в весьма тесные пределы.
Лаплас предложил первую математически обоснованную космогоническую гипотезу образования всех тел Солнечной системы, называемую его именем: гипотеза Лапласа . Он также первый высказал предположение, что некоторые наблюдаемые на небе туманности на самом деле - галактики, подобные нашему Млечному Пути .
До открытий Лапласа немало учёных пытались объяснить отклонения теории от наблюдений движением эфира, конечной скоростью тяготения и иными не-ньютоновскими факторами; Лаплас надолго похоронил подобные попытки. Он, как ранее Клеро , провозгласил: в небесной механике нет иных сил, кроме ньютоновских, и аргументированно обосновал этот тезис.
Лаплас открыл, что ускорение в движении Луны, приводившее в недоумение всех астрономов (вековое неравенство ), тоже является периодическим изменением эксцентриситета лунной орбиты, и возникает оно под влиянием притяжения крупных планет. Рассчитанное им смещение Луны под влиянием этих факторов хорошо соответствовало наблюдениям.
По неравенствам в движении Луны Лаплас уточнил сжатие земного сфероида. Вообще исследования, произведенные Лапласом в движении нашего спутника, дали возможность составить более точные таблицы Луны, что, в свою очередь, способствовало решению навигационной проблемы определении долготы на море.
Лаплас первый построил точную теорию движения галилеевых спутников Юпитера, орбиты которых из-за взаимовлияния постоянно отклоняются от кеплеровских . Он также дал объяснение «соотношению Варгентина » между орбитальными углами спутников с точки зрения законов Ньютона. Это объяснение получило название «резонанса Лапласа » .
Вычислив условия равновесия кольца Сатурна , Лаплас доказал, что они возможны лишь при быстром вращении планеты около оси, и это действительно было доказано потом наблюдениями Уильяма Гершеля .
Опередив своё время, Лаплас в «Изложении системы мира» (1796) фактически предсказал «чёрные дыры »:
Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в двести пятьдесят раз превосходил диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми.
- Laplace P. S. , 1795, Le Systeme du Monde, vol.II, Paris]
Однако из четвёртого издания эта смелая гипотеза была удалена.
Физика
Философские взгляды
Широко известен диалог Лапласа с Наполеоном:
Вы написали такую огромную книгу о системе мира и ни разу не упомянули о его Творце!
- Сир, я не нуждался в этой гипотезе.Оригинальный текст (фр.)
«M. Laplace, on me dit que vous avez écrit ce volumineux ouvrage sur le système de l’Univers sans faire une seule fois mention de son Créateur ».
«Sire, je n’ai pas eu besoin de cette hypothèse.»
Диалог Лапласа с Наполеоном
Г-н Араго ручался мне, что Лаплас, которого незадолго до смерти предупредили, что эту историю собираются опубликовать в биографическом собрании, попросил его потребовать от издателя удалить её. Было необходимо или объяснить, или убрать её, а второй путь был самым простым. Но, к сожалению, её не убрали и не объяснили.
Тем не менее Лаплас имел прочную репутацию атеиста . Несколько источников приводят продолжение беседы Наполеона с Лапласом; согласно им, Наполеон позднее пересказал Лапласу ответное замечание Лагранжа : Бог является прекрасной гипотезой, она многое объясняет. Лаплас на это сухо возразил: «Эта гипотеза, сир, на самом деле вообще всё объясняет, но не позволяет ничего предсказать» .
Лаплас был приверженцем абсолютного детерминизма . Он утверждал, что если бы какое-нибудь разумное существо смогло всех частиц в мире в некий момент, оно могло бы совершенно точно предсказать все мировые события. Такое гипотетическое существо впоследствии было названо демоном Лапласа . Ошибочность подобной предопределённости была отмечена задолго до появления вероятностной квантовой механики - ещё в начале XX века Анри Пуанкаре обнаружил принципиально непредсказуемые процессы, в которых ничтожное изменение исходного состояния вызывает со временем сколь угодно большие отклонения в конечном состоянии .
Личные качества
Современники отмечали доброжелательность Лапласа по отношению к молодым учёным, всегдашнюю готовность оказать помощь. Отношение его к коллегам было гораздо более сдержанным, современники часто упрекали Лапласа в высокомерии, пренебрежении к вопросам приоритета - в своих трудах он часто не ссылался на первооткрывателей .
Лаплас являлся одним из выдающихся деятелей французского масонства . Он был почётным великим мастером Великого востока Франции .
Награды
- Орден Почётного легиона :
- большой крест (22 мая 1825)
- великий офицер (14 июня 1804 (25 прериаля XII))
- кавалер (2 октября 1803 (9 вандемьера XII))
- Орден Воссоединения , большой крест (3 апреля 1813)
- Титул маркиза (1817)
Память
Могила Лапласа
В честь учёного названы:
- астероид (4628) Лаплас ;
- многочисленные понятия и теоремы в математике.
Лаплас был похоронен на
Если сказать кратко, Пьер Симон Лаплас - ученый, известный в научном мире как математик, физик и астроном 19-го века. Он внес решающий вклад в теорию планетарного движения. Но лучше всего Лапласа помнят как одного из величайших ученых всех времен и называют «французским Ньютоном». В своих трудах он применил теорию гравитации Исаака Ньютона ко всей Солнечной системе. Его работа над теорией вероятности и статистики считается новаторской и повлияла на совершенно новое поколение математиков.
Детство и образование
О раннем детстве выдающегося французского ученого известно очень мало. Краткая биография Пьера Лапласа от рождения до учебы в колледже укладывается в несколько строчек и не позволяет понять, как в отроческие годы формировались те или иные взгляды будущего гения. Остается предполагать, что были некие неизвестные покровители, люди, владеющие для своего времени передовыми взглядами, которые, возможно помогали ему ознакомиться с новейшей литературой.
Итак, родился Лаплас 23 марта 1749 года в городе Бьемон-ан-Ог, Норвегия. Он был четвертым из пяти детей католических родителей, и имя получил в честь своего отца. Семья была среднего достатка: отец был фермером, а мать - Мари-Энн Сохон - родом из довольно богатой семьи. Отец Пьера очень хотел, чтобы его сын стал рукоположенным священником, так как в начальной школе он в сочинении по теологии излагал свои особые божественные идеи. Но мечте отца не суждено было исполниться. Во время учебы в старших классах школы монашеского ордена бенедиктинцев, у парня сложились атеистические взгляды на мирообразование.
Университет и военная академия
Биография Пьера Симона Лапласа сохранила информацию для потомков о его университетах, трудах, открытиях и гипотезах. В 1765 году, когда ему было всего 16 лет, он был отправлен в Канский университет. После года риторики в Колледже искусств он начал изучать философию, но вскоре его заинтересовала математика. Она увлекла его настолько глубоко, что Пьер Лаплас начал печатать свои труды в математических изданиях.
В 1769 году он отправился в Париж с рекомендательным письмом от Le Canu, чтобы встретиться с одним из самых влиятельных математиков того времени, Жан-ле-Рондом Даламбером. Математик убедился в способностях Лапласа, ознакомившись с его работой об инерции. Благодаря Даламберу, Пьер Лаплас получил должность профессора математики в Королевской военной академии, а также годовой оклад и жилье в школе. Пять лет спустя Лаплас уже написал 13 научных работ, посвященных интегральному исчислению, механике и физической астрономии, получившие известность в научном сообществе и признание во всей Франции.
Первые достижения в науке
Лаплас стал адъютантом Парижской академии наук в 1773 году. В это время он вместе с Даламбером занимается исследованиями тепла, и их работа становится основанием будущей науки, название которой термохимия.
В 1778 году в биографии Пьера Лапласа происходят изменения в личной жизни. Он женится на Шарлотте де Курти, которая через год после женитьбы подарила мужу сына, а затем дочь.
С 1785 года Лаплас - действующий член Академии наук. К его обязанностям относится реорганизация системы образования во Франции. В 1790 году его назначают председателем Палаты мер и весов. В это время продолжается их совместная работа с Даламбером, но у же в области стандартизации. Они решают проблему мер, пеструю и запутанную во Франции. Благодаря специально назначенной комиссии, в которую входит Пьер Лаплас, Французская академия наук проводит стандартизацию мер веса и длины, приведя ее к десятичной системе. Комиссия приняла разработанный стандарт, в котором говорилось, что он не является производным и не принадлежит ни одному из народов. Стандартами были приняты килограмм и метр.
Многогранность таланта Лапласа
В 1795 году Пьер стал членом кафедры математики нового института наук и искусств, президентом которого он будет назначен в 1812 году. В 1806 году Лаплас был избран иностранным членом Королевской Шведской академии наук.
Аналитический ум Лапласа не мог не увлечься статистикой - этой игрой слепого случая. Лаплас занялся расчетами и начал искать пути подчинения случайных событий, стараясь ввести их в рамки закономерностей, как это происходит в движении небесных тел. С поставленной перед собой задачей он справился. Его работа 1812 года «Аналитическая теория вероятности» способствовала значительному изучению субъектов вероятностей и статистики.
В 1816 году он был избран во Французскую академию. В 1821 году он стал первым президентом Географического общества. Кроме того, он становится членом всех крупных научных академий в Европе.
Благодаря своей интенсивной научной деятельности Пьер Лаплас оказывает большое влияние на ученых своего времени, особенно на Адольфа Кетле и Симеона Дениса Пуассона. Его сравнивают с французским Ньютоном за его естественную и экстраординарную способность к математике. В честь него были названы несколько математических уравнений: уравнение Лапласа, преобразования Лапласа и дифференциальные уравнения Лапласа. Он выводит формулу, которая в физике используется для определения капиллярного давления.
Исследования в области астрономии
Лаплас - один из первых ученых, которые проявляют большой интерес к вопросу о долговременной стабильности Солнечной системы. Сложность гравитационных взаимодействий между Солнцем и известными планетами в то время, казалось, не допускала простого аналитического решения. Ньютон уже ощутил эту проблему, заметив нарушения в движении некоторых планет; он сделал вывод, что божественное вмешательство необходимо для того, чтобы избежать дислокации Солнечной системы.
Труды, которые пишет на протяжении всей жизни Лаплас, трудно систематизировать. К некоторым выдвинутым в его работах гипотезам Пьер Лаплас возвращался неоднократно, дорабатывая их на основании новых полученных данных в экспериментах. Это были гипотезы о черных дырах, как астрономических объектах, существование которых предположил Лаплас в версии классической физики и возможных источниках Вселенной.
Работа над пятитомником
В течение многих лет Лаплас занимался исследованиями в области астрономии и опубликовал свой пятитомный трактат Traité de mécanique céleste ("Небесная механика").
Его работа над небесной механикой считается революционной. Он установил, что малые возмущения, наблюдаемые при орбитальном движении планет, всегда будут оставаться малыми, постоянными и самокорректирующимися. Он был самым ранним астрономом, предложившим идею о том, что Солнечная система возникла из-за сжатия и охлаждения большой вращающейся и, следовательно, сплюснутой туманности раскаленного газа. Лаплас опубликовал свою знаменитую работу по вероятности в 1812 году. Он дал свое собственное определение вероятности и применил его для обоснования фундаментальных математических манипуляций.
Публикация пятитомника
Первые два тома, опубликованные в 1799 году, содержат методы расчета планетарных движений, определения их форм и решения приливных проблем. Третий и четвертый публиковались в 1802 и 1805 годах. Они содержат приложения этих методов и различные астрономические таблицы. Пятый том, опубликованный в 1825 году, в основном исторический, но он дает в приложении результаты последних исследований Лапласа.
В своем многолетнем труде раскрывает Пьер Симон Лаплас гипотезу о туманности, согласно которой Солнечная система формируется после конденсации этой туманности.
Последние годы жизни
В возрасте 72 лет, в 1822 году, Лаплас был назначен почетным членом Американской академии искусств и наук. В 1825 году здоровье его пошатнулось, он вынужден был постоянно находиться дома, а с учениками встречался в своем кабинете. Кстати, имея достаточно большие доходы, семья жила скромно. Это скорее всего объяснялось тем, что Лаплас не уверен был в завтрашнем дне, учитывая обстановку в стране, в которой ему пришлось жить во время правления Наполеона и французской революции.
Занимаясь всю жизнь наукой, он не был чужд искусству. Стены кабинета украшали копии работ Рафаэля. Он знал много стихов Расина, портрет которого был на стене его кабинета наряду с портретами Декарта, Галилея и Эйлера. Ему нравилась итальянская музыка.
Смерть
Пьер Симон Лаплас скончался 5 марта 1827 года в возрасте 77 лет в Париже. Местом захоронения выдающегося ученого было кладбище в Париже - Пер-Лашезе. В 1888 году по просьбе сына Лапласа останки отца были перезахоронены в семейном поместье вместе с останками матери и сестры.
Место захоронения Лапласа, где находится гробница в виде греческого храма с дорическими колоннами, расположена на холме с видом на деревню Сен-Жюльен-де-Майок, в Кальвадосе.
О Пьере Симоне Лапласе можно сказать, что он был одним из 72 французов, чьи имена были выгравированы на Эйфелевой башне. Как дань его таланту, одна из улиц в Париже была названа в его честь.
Пьер-Симон Лаплас (фр. Pierre-Simon Laplace; 23 марта 1749 – † 5 марта 1827) – французский математик и астроном известный своими трудами в области дифференциальных уравнений, один из создателей теории вероятностей.В работах по математической астрономии Лаплас изучал движение планет и доказал устойчивость Солнечной системы.
В философии Лаплас был приверженцем детерминизма. Он считал постулатом, что если бы какая-нибудь разумное существо имело возможность узнать положение и скорость всех частиц в мире в некоторый момент, оно бы могло с абсолютной точностью предвидеть ход эволюции Вселенной. Такая гипотетическая существо было позже названная демон Лапласа.
Родился в крестьянской семье в Бомон-ан-Ож, в нормандском департаменте Кальвадос. Учился в школе бенедиктинцев, из которой вышел, убежденным атеистом. Состоятельные соседи помогли способному мальчику поступить в университет города Кан (Нормандия). Посланный им в Турин и напечатанный там мемуар "Sur le calcul intgral aux diffrences infiniment petites et aux diffrences finies" (1766) обратил на себя внимание ученых, и Лаплас был приглашен в Париж. Там он послал Даламберу мемуар об общих принципах механики. Тот сразу оценил юношу и помог устроиться преподавателем математики в Военную академию.
Уладив житейские дела, Лаплас сразу приступил к штурму "главной проблемы небесной механики": исследование устойчивости Солнечной системы. Одновременно он публиковал важные работы по теории определителей, теории вероятностей, математической физике и др.
1773: виртуозно применив математический анализ, Лаплас доказал, что орбиты планет устойчивы, и их среднее расстояние от Солнца не меняется от взаимного влияния (хотя испытывает периодические колебания). Даже Ньютон и Эйлер не были в этом уверены. Правда, позже выяснилось, что Лаплас не принял во внимание приливное трение, замедляющее вращение, и другие важные факторы. За эту работу 24-летний Лаплас был избран членом (адъюнктом) Парижской Академии наук. 1785: Лаплас становится действительным членом Парижской Академии наук. В этом же году, на одном из экзаменов, Лаплас высоко оценивает знания 17-летнего абитуриента Наполеона Бонапарта. Впоследствии их отношения были неизменно теплыми.
В революционные годы Лаплас принял руководящее участие в работах комиссии по введению метрической системы, возглавлял Бюро долгот (так назывался французский Астрономический институт) и читал лекции в Нормальной школе. На всех этапах бурной политической жизни тогдашней Франции Лаплас никогда не вступал в конфликты с властями, которые почти неизменно осыпали его почестями. Простонародное происхождение Лапласа не только оберегло его от репрессий революции, но и позволило занимать высокие должности. Хотя никаких политических принципов у него не было (впрочем, возможно, именно поэтому). 1795: Лаплас читает лекции по теории вероятности в Нормальной школе, куда он был приглашен в качестве профессора математики, вместе с Лагранжем, декретом Национального конвента.
1796: «Изложение системы мира» – популярный очерк результатов, позднее опубликованных в «Небесной механике», без формул и ярко изложенный.
1799: вышли первые два тома главного труда Лапласа – классической «Небесной механики» (кстати, именно Лаплас ввел этот термин). В монографии излагаются движение планет, их формы вращения, приливы. Работа над монографией продолжалась 26 лет: том III вышел в 1802 году, том IV – в 1805-м, том V – в 1823 – 1825 гг Стиль изложения был чрезмерно сжатым, множество выкладок автор заменял словами «легко видеть, что …». Однако глубина анализа и богатство содержания сделали этот труд настольной книгой астрономов 19 века.
В «Небесной механике» Лаплас подвел итоги как собственным исследованиям в этой области, так и трудам своих предшественников, начиная с Ньютона. Он дал всесторонний анализ известных движений тел Солнечной системы на основе закона всемирного тяготения и доказал ее устойчивость в смысле практической неизменности средних расстояний планет от Солнца и незначительности колебаний остальных элементов их орбит.
Вместе с массой специальных результатов, касающихся движений отдельных планет, спутников и комет, фигуры планет, теории приливов и т. д., важное значение имело общий вывод, что опровергал мнение (которое разделял и Ньютон), что поддержка настоящего вида Солнечной системы требует вмешательство каких-то посторонних сверхъестественных сил. В одной из заметок к этой книге Лаплас мимоходом изложил знаменитую гипотезу о происхождении Солнечной системы из газовой туманности, ранее высказанную Кантом.
Наполеон наградил Лапласа титулом графа Империи и всеми мыслимыми орденами и должностями. Он даже попытался его на посту министра внутренних дел, но через 6 недель предпочел признать свою ошибку. Лаплас внес в управление, как выразился позднее Наполеон «дух бесконечно малых», то есть мелочность. Титул графа, данный ему в годы империи, Лаплас сменил вскоре после реставрации Бурбонов на титул маркиза и члена палаты пэров. 1812: грандиозная «Аналитическая теория вероятностей», в которой Лаплас также подытожил все свои и чужие результаты. 1814: «Опыт философии теории вероятностей» (популярное изложение), второе и четвертое издание которого послужили введением ко второму и третьему изданию «Аналитической теории вероятностей». «Опыт философии теории вероятностей» был опубликован в переводе на русский язык в 1908 году, переизданный в 1999 году.
Современники отмечали доброжелательность Лапласа по отношению к молодым ученым, всегдашнюю готовность оказать помощь. Умер Лаплас 5 марта 1827 в своем имении под Парижем, на 78-м году жизни.
В честь ученого названы:
Лаплас был членом шести Академий наук и Королевских обществ, в том числе Петербургской Академии (1802). Его имя внесено в список величайших ученых Франции, помещенный на первом этаже Эйфелевой башни.
