Пьер Симон Лаплас


В истории науки о Вселенной XVIII столетие — это век развития математической астрономии. Законы Кеплера и закон всемирного тяготения Ньютона, установленные еще в предшествующем веке, стали основой астрономии как науки. Стало незыблемой истиной, что планеты обращаются вокруг Солнца и спутники планет движутся приблизительно по эллиптическим орбитам, в соответствии с законом всемирного тяготения.

Однако астрономические наблюдения показывали, что движение тел солнечной системы — планет и их спутников, в том числе Луны, спутника Земли — в действительности гораздо сложнее, чем это должно бы быть согласно законам Кеплера. Каждое тело солнечной системы, обращаясь вокруг своего центра притяжения (каким является Солнце для планет, Земля для Луны или иная планета для своих спутников), испытывает не только могучее притяжение Солнца — властелина всей системы — но и притяжение всех других тел той же системы. Таким образом, в движении каждого из этих тел обнаруживаются «возмущения» — отклонения от движения, точно соответствующего законам Кеплера.

Пьер Симон Лаплас.
Пьер Симон Лаплас.

Уже в первой и в начале второй половины XVIII в. великие математики — русский академик, швейцарец по происхождению, Эйлер (1707—1783) и французы Клеро (1713—1765) и д’Аламбер (1717—1783) — разработали теорию сложного движения Луны. Они же исследовали движение некоторых планет и создали новые способы учета возмущений. Такую же работу осуществил во второй половине века великий французский математик Лагранж (1736— 1813). Было необходимо распространить эти исследования на солнечную систему в целом и показать, что движения всех тел этой системы при очень большой их сложности подчиняются общим закономерностям, в основе которых незыблемо лежит закон тяготения. Эту задачу решил великий французский математик и астроном Пьер Симон Лаплас (1749—1827).

Лаплас был уроженцем Нормандии — области на северо-западе Франции. Он был сыном крестьянина-фермера, и ему с большим трудом удалось получить элементарное образование. Но Лапласа неодолимо влекло к точным наукам; он самостоятельно изучил математику, механику, астрономию. Его научные интересы с самого начала сосредоточились на небесной механике, призванной объяснить все наблюдаемые закономерности в движениях тел солнечной системы. Уже первые работы юного Лапласа в этом направлении принесли ему известность в ученом мире. Переехав в Париж, Лаплас всю свою долгую жизнь посвятил занятиям наукой в избранном им направлении.

Венцом научной деятельности Лапласа был его бессмертный труд «Трактат о небесной механике», вышедший в пяти томах в 1798—1825 гг.

В этом труде, связанном со сложнейшими математическими расчетами, Лаплас показал, что, как ни сложны и, казалось бы, запутанны движения тел солнечной системы, какие бы ни обнаруживались в них отклонения в виде всякого рода возмущений, они связаны едиными и непреложными математическими закономерностями, вытекающими из закона тяготения Ньютона. Лаплас подробно исследовал возмущения в движениях Луны, Юпитера и Сатурна и дал им научное объяснение. Он показал, что солнечная система является очень устойчивым образованием: со времени ее возникновения движения входящих в нее тел совершаются лишь с небольшими изменениями, и так они будут совершаться и дальше, в течение миллионов и миллиардов лет. Нет в природе таких сил, которые могли бы разрушить солнечную систему и изменить закономерность движений входящих в нее небесных тел, в том числе и Земли.

Лаплас был не только великим исследователем-математиком, но и блестящим писателем-популяризатором. Все то, что в его время было известно о строении солнечной системы, включая и его собственные исследования, он описал в популярной книге «Изложение системы мира», изданной в 1796 г. и пользовавшейся широкой известностью. В этом труде Лаплас изложил и свои взгляды на происхождение солнечной системы.

До середины XVIII в. в науке господствовало мнение, что Земля и все небесные тела — словом, природа, с тех пор как она возникла, существует в раз навсегда данном виде, без каких-либо изменений. В середине века великий русский ученый М. В. Ломоносов и немецкий ученый И. Кант впервые четко высказали мысль об изменяемости природы. Во Вселенной нет ничего неизменного. Солнце, Земля, планеты, все другие небесные тела когда-то возникли из каких-то иных форм вещества и с тех пор непрерывно развиваются и изменяются. И возникли они миллионы, может быть многие миллиарды, лет назад, а не несколько тысяч лет назад, как утверждалось в религиозных легендах.

В частности, Кант выдвинул гипотезу образования звезд с окружающими их планетами и целых звездных систем из рассеянной материи, некогда заполнявшей всю бесконечную Вселенную. Кант не был математиком и обосновать свою гипотезу какими-либо расчетами не мог. Книга, в которой были изложены его взгляды на строение Вселенной, не получила в свое время широкого распространения.

Лаплас, не зная о труде Канта, совершенно самостоятельно разработал свою гипотезу (она с тех пор называется космогонической гипотезой Лапласа). В отличие от Канта, Лаплас хотел выяснить происхождение не звездных систем вообще, а именно солнечной системы. Но так как Солнце — одна из звезд, то он полагал, что и другие звезды и окружающие их планеты произошли таким же образом.

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.

Лаплас ставил своей задачей создать такую гипотезу происхождения солнечной системы, которая объясняла бы все наблюдаемые в ней явления и закономерности. Для своего времени он блестяще решил эту задачу. Его гипотеза была общепризнанной в науке в течение столетия. К концу XIX в. гипотеза Лапласа пришла в противоречие с вновь открытыми закономерностями в солнечной системе и была оставлена. Но основные мысли Лапласа и Канта — о том, что звезды (в числе их и Солнце) и планеты произошли из рассеянной материи, существующей во Вселенной в виде бесчисленных газовых и пылевых туманностей — разделяются современной наукой.

Лаплас был одним из величайших ученых своего времени. Он не замыкался в тиши своего кабинета и по мере сил служил своей родине. В годы французской революции он активно участвовал в разработке метрической системы мер и в реформе народного образования.

Лаплас был прежде всего ученым-материалистом. Сохранился рассказ о том, что Наполеон, ознакомившись с трудом Лапласа «Изложение системы мира», спросил у него, почему в этом труде нет упоминания о боге. Лаплас ответил, что он «не нуждался в этой гипотезе». Тем самым Лаплас утверждал, что все явления в природе объясняются законами самой природы и нет никакой необходимости привлекать к объяснению их какие-то божественные силы.