Биография Пъера Симона Лапласа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Биография Пъера Симона Лапласа

Содержание

Введение

1. Биография

2. Память

3. Научная деятельность

3.1 Математика

3.2 Астрономия

3.3 Физика

4. Труды

Заключение

Список литературы

Введение

Араго говорит: в науках математических, как и во всех прочих, личность и разнообразие неизбежны. Мы не раз имели случай убедиться в верности этой мысли; мы видели это, выясняя общий характер научной деятельности Д'Аламбера и говоря о философии Бэкона. В математических науках, разумеется, труднее проследить проявление особенностей расы, национальности и индивидуальности, но оно, несомненно, существует, и им обусловливаются те в высшей степени разнообразные средства, которые необходимы для всестороннего совершенствования науки. Республика ученых -- не монастырь с одним уставом: она состоит из личностей, у которых общие только интерес к науке и необыкновенные дарования. Мы высказываем эти мысли, приступая к изложению биографии Лапласа, потому что благодаря некоторым особенностям научной деятельности великого астронома его труды оказываются доступнее для неспециалистов, чем труды других ученых. Связь между этими особенностями и личностью Лапласа легче установить, так как Лаплас жил почти исключительно жизнью ученого, по временам только вмешиваясь в политику; его образ жизни до мельчайших подробностей определялся упорным преследованием научных целей; его дружеские отношения с Бертолле и с Лавуазье, так же как и с другими, обусловливались совместным преследованием одних и тех же научных целей. Таково же было отношение Лапласа к молодым ученым, как мы увидим из воспоминаний о нем Био. Во всех этих отношениях выступает безукоризненный научный деятель; просто человеком Лаплас является нам чрезвычайно редко, и в последнем случае мы видим в нем человека с заурядными нравственными качествами.

1. Биография

Пъер Симон Лаплас (1749 - 1827) - выдающийся астроном, физик, математик и механик - родился в местечке Бомон в семье нормандского крестьянина. Семья была зажиточной, и, видимо, не без покровителей талантливый юноша был устроен в коллеж Бомона, находившийся в ведении монашеского ордена бенедиктинцев. Как и в большинстве коллежей, здесь предпочтение в преподавании отдавалось древним языкам и гуманитарным дисциплинам, не говоря о богословии и теологии. Лаплас самостоятельно изучил математику, физику, штудируя такие классические труды, как, например, "Начала" Ньютона. Во Франции к тому времени естественные науки "вошли в моду": даже в салонах знатных дам обсуждались научные вопросы. В одном из писем Даламбера можно прочитать: "Меценатов в наше время развелось так много, что нет возможности всех их должным образом восхвалять и благодарить".

К семнадцати годам Пьер Лаплас был уже самостоятельно мыслящим молодым ученым, написавшим первую математическую работу; взгляды его вполне соответствовали духу века Просвещения и энциклопедизма. Довольно рано он познакомился с библией материализма - сочинением Гольбаха "Система природы".

Рекомендации покровителей Лапласа открыли ему дорогу на должность преподавателя математики в военной школе в Бомоне. Но это сдерживало научный рост молодого математика. Лаплас переезжает в Париж и вскоре становится профессором математики в Королевской военной школе. Налаживался и его контакт с Академией наук, он посылал туда свои работы. В 1772 г. освободилось место адъюнкта геометрии Академии наук; среди других была выдвинута и кандидатура Лапласа. Однако на выборах молодого ученого постигла неудача: его забаллотировали, на должность адъюнкта прошел Кузен.

Видимо, не последнюю роль в этой неудаче сыграл характер самого Лапласа, не скрывавшего уверенности в своих силах и желания идти прямо к цели. Лагранж, очень доброжелательный к людям и очень скромный и строгий к самому себе, писал непременному секретарю Академии наук Кондорсе: "Меня несколько удивляет то, что Вы мне пишете о Лапласе: это - недостаток, свойственный главным образом очень молодым людям - кичиться своими первыми успехами. Однако самонадеянность обычно уменьшается по мере того, как увеличиваются знания". Эта черта характера Лапласа и в дальнейшем нередко отталкивала от него людей.

Посланный им в Турин и напечатанный там мемуар "Sur le calcul intйgral aux diffйrences infiniment petites et aux diffйrences finies" (1766) обратил на себя внимание учёных, и Лаплас был приглашён в Париж. Там он послал Д?Аламберу 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": исследованию 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 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 Бонапарта. Впоследствии их отношения были неизменно тёплыми.

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 предохранило его от репрессий революции, но и позволило занимать высокие должности. Свои политические взгляды он никогда не афишировал.

1795: Лаплас читает лекции по теории вероятностей в Нормальной школе, куда он был приглашен как профессор 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 ввёл 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 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 "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. астрономический ученый математика лаплас

В одном из примечаний к этой книге Лаплас мимоходом изложил знаменитую гипотезу о происхождении Солнечной системы из газовой туманности, ранее высказанную Кантом.

Семья

15 марта 1788 года, в возрасте тридцати девяти лет, Лаплас женился на Марии-Шарлотте, восемнадцатилетней девушке из хорошей семьи в Безансоне Свадьба праздновалась в Сен-Сюльпис в Париже. У супругов был сын, Шарль-Эмиль (1789--1874), будущий генерал, и дочь Софи-Сюзанна (1792--1813).

2. Память

В честь учёного названы:

· Кратер на Луне

· астероид 4628 Лаплас;

· многочисленные понятия и теоремы в математике.

Лаплас был похоронен на кладбище Пер-Лашез в Париже, но в 1888 году его останки были перенесены в Сен-Жюльен-де-Майок в кантоне Орбек и перезахоронены в родовом имении. Могила находится на холме с видом на деревню фр. St Julien де Mailloc. Расположение можно найти на Google Earth или Google Maps поиском по словам "Tombeau de Laplace".

3. Научная деятельность

3.1 Математика

Лаплас в годы Империи

При решении прикладных задач Лаплас разработал методы математической физики, широко используемые и в наше время. Особенно важные результаты относятся к теории потенциала и специальным функциям. Его именем названо преобразование Лапласа и уравнение Лапласа.

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".

Лаплас развил также теорию ошибок и приближений методом наименьших квадратов.

3.2 Астрономия

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.

Он далеко продвинул теорию возмущений и убедительно показал: все отклонения положения планет от предсказанных законами Ньютона (точнее говоря, предсказанных решением задачи двух тел) объясняются взаимовлиянием планет, которое можно учесть с помощью тех же законов Ньютона. Ещё в 1695 году Галлей обнаружил, что Юпитер в течение нескольких веков постепенно ускоряется и приближается к Солнцу, а Сатурн, наоборот, замедляется и удаляется от Солнца. Некоторые учёные полагали, что в конце концов Юпитер упадёт на Солнце. Лаплас открыл причины этих смещений (неравенств) -- взаимовлияние планет, и показал, что это не более чем периодические колебания, и всё возвращается в исходное положение каждые 929 лет .

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 обнаружил связь между параметрами их орбит, выражаемую двумя законами, получившими название "законов 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.

Лаплас разработал теорию приливов при помощи двадцатилетних наблюдений уровня океана в Бресте.

3.3 Физика

Лапласу принадлежит барометрическая формула, связывающая плотность воздуха, высоту, влажность и ускорение свободного падения. Занимался также геодезией и теорией рефракции, изобрёл ледяной калориметр.

Совместно с А. Лавуазье в 1779--1784 гг. Лаплас занимался вопросами теории теплоты, изобрели ледяной калориметр, боролись с теорией флогистона. Лаплас опубликовал ряд работ по теории капиллярности и установил закон Лапласа для капиллярного давления.

В 1809 году Лаплас занимался проблемами акустики; он вывел формулу для скорости распространения звука в воздухе.

Лаплас облек закон Био-Савара в математическую форму элементарного взаимодействия между элементом электрического тока и намагниченной точкой.

Важные исследования Лапласа относятся к гидродинамике.

Предложил способ определения скорости распространения гравитационного взаимодействия тел^.

Фактически предсказал черные дыры:

Лаплас был приверженцем абсолютного детерминизма. Он постулировал, что если бы какое-нибудь разумное существо смогло узнать положения и скорости всех частиц в мире в некий момент, оно могло бы совершенно точно предсказать все мировые события. Такое гипотетическое существо впоследствии было названо демоном Лапласа.

4. Труды

· Њuvres complиtes de Laplace, 14 vol. (1878--1912), Paris: Gauthier-Villars (in French) (PDF copy from Gallica)

· Marquis de la Place. Mйcanique cйleste. Hillard, Gray, Little, and Wilkins, 1829.

· Laplace P. S. Le Systeme du Monde. -- Paris, 1795.

o Русский перевод: Лаплас П. С. Изложение системы мира. -- Л.: Наука, 1982. -- 376 с.

· Лаплас П. С. Опыт философии теории вероятностей // Вероятность и математическая статистика: Энциклопедия / Гл. ред. Ю. В. Прохоров. -- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. -- С. 834--869.

Заключение

Имя Лапласа известно столько же людям образованным, сколько и кабинетным ученым. Это зависит от двух причин: во-первых, главные астрономические открытия Лапласа относились к задачам, представляющим интерес для всех и каждого, а во-вторых, изложение его отличается простотою и ясностью. Сочинение Лапласа "Система мира" может быть прочитано каждым образованным читателем.

Все эти исключительные преимущества Лапласа дают нам возможность начать биографию творца небесной механики с уяснения его главных заслуг. Это тем более удобно, что, как мы сказали, Лаплас жил по большей части жизнью ученого; его политическая и общественная деятельность представляется чем-то бесконечно малым по своему значению сравнительно с учеными заслугами; она служит только уяснению личности Лапласа, бросая на нее, впрочем, неблаговидную тень. Фурье в своем похвальном слове Лапласу умалчивает об этой стороне его жизни, так как для потомства, говорит он, безразлично, что Лаплас был короткое время министром внутренних дел. Так же относились к ней и другие: они обходили молчанием те события жизни Лапласа, которые не имели отношения к его научной деятельности. Но биография -- не хвалебная речь; нам придется коснуться и темных сторон личности великого астронома и математика. К счастью для науки, Лаплас редко оставлял эту сферу. Он посвятил свою жизнь самым грандиозным предметам, которые только могут представиться уму человека. Движения светил небесных, основные вопросы естествознания, труднейшие задачи математического анализа, законы, управляющие вселенной, непрерывно занимали его мысль в течение шестидесяти лет.

Склонность к науке в жизни Лапласа была господствующей; ею определялось все остальное. Поэтому отделить научную деятельность Лапласа от его жизни невозможно. У многих, даже у большинства великих людей, можно легко отыскать события жизни, имевшие глубокое влияние на их научную деятельность; у Лапласа же замечается обратное явление. Этим и обусловливается принятое нами решение начать его биографию с определения общего характера его научной деятельности, которому мы и посвятим первую главу.

Список литературы

· Лаплас, Пьер Симон // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). -- СПб., 1890--1907.

· Белл Э. Т. Творцы математики. -- М.: Просвещение, 1979. -- 256 с.

· Воронцов-Вельяминов Б. А. Лаплас. -- М.: Наука, 1985. -- 288 с.

· Гиндикин С. Г. Рассказы о физиках и математиках. 3-е изд. -- М.: МЦНМО, 2001. -- 448 с. -- ISBN 5-900916-83-9.

· Головинский И. А. Как было введено преобразование Лапласа // Историко-математические исследования, вып. XXIII. -- М.: Наука, 1978. -- С. 127--141.

· Колчинский И.Г., Корсунь А.А., Родригес М.Г. Астрономы: Биографический справочник. -- 2-е изд., перераб. и доп.. -- Киев: Наукова думка, 1986. -- 512 с.

· Коперник. Галилей. Кеплер. Лаплас и Эйлер. Кетле: Биографические повествования / Сост. Н. Ф. Болдырева. -- Челябинск: Урал, 1997. -- 452 с. -- (Жизнь замечательных людей. Биографическая библиотека Ф. Павленкова). -- ISBN 5-88294-071-0.

· Храмов Ю. А. Лаплас Пьер Симон (Laplace Pierre-Simon) // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. -- Изд. 2-е, испр. и дополн. -- М.: Наука, 1983. -- С. 154. -- 400 с. -- 200 000 экз. (в пер.)

Размещено на Allbest.ru