ЛАПЛАС (Laplace) Пьер Симон де (23.3.1749, Бомон-ан-Ож, Нижняя Нормандия - 5.3.1827, Аркёй, близ Парижа), французский астроном, математик, механик и физик, член Парижской Академии Наук (1785), член Французской академии (1816), почётный член Петербургской Академии Наук (1802), член Лондонского королевского общества (1789).

Сын фермера. Учился в школе монашеского ордена бенедиктинцев, затем в местной военной школе и университете г. Кан. Рано проявил незаурядные способности в математике, отказался от первоначального намерения стать священником и в юности поставил цель дойти до вершин в науках и общественном положении. В 1771 по рекомендации Ж. Д’Аламбера получил место профессора Военной школы в Париже. Участник реформ в области образования и науки во Франции: один из создателей Нормальной и Политехнической школ (в первой был профессором математики), Бюро долгот (1795, с 1799 президент), Палаты мер и весов (1790, в 1795-99 председатель). В период Великой французской революции был республиканцем, после прихода к власти Наполеона Бонапарта занимал в 1799 году пост министра внутренних дел, получил титул графа. После реставрации Бурбонов получил пэрство и титул маркиза. Высший офицер ордена Почётного легиона.

Основные научные труды посвящены небесной механике, теоретической механике, высшей математике, физике. Развивая результаты Л. Эйлера, Ж. Д’Аламбера и др., завершил (наряду с Ж. Лагранжем) создание основ классической аналитической небесной механики как теории возмущённого движения тел Солнечной системы под действием сил всемирного тяготения. Объяснил (1773) вековые изменения скоростей орбитального движения Юпитера и Сатурна как периодические эффекты (так называемые вековые неравенства), определив (1787) их период в 929,5 лет. Показал (1787), что вековые изменения эксцентриситета земной орбиты вызывают периодические изменения скорости движения Луны. Обосновал (1787) устойчивость Солнечной системы на достаточно длительный период времени. На основе теории движения Луны впервые с большой точностью вычислил сжатие Земли у полюсов и величину астрономической единицы. Построил первую полную теорию возмущённого движения спутников Юпитера (1789); эти исследования способствовали решению навигационной проблемы определения географической долготы. Обнаружил резонансы в движении галилеевых спутников Юпитера и определил период либрации этих спутников. Разработал первую динамическую теорию приливов, теорию фигур небесных тел; дал новый метод определения планетных и кометных орбит (1780); положил начало исследованию движения полюсов по поверхности Земли, а также теории движения тела переменной массы. Главные результаты Лаплас объединил в 5-томном труде «Трактат о небесной механике» («Traité de Мécanique сéleste», 1798-1825), где ввёл и само название для новой науки.

Лаплас внёс существенный вклад в разработку математических методов астрономии и физики, в теорию рядов и теорию дифференциальных уравнений, ввёл шаровые функции (смотри Сферические функции) в математический аппарат решения специальных проблем теории тяготения. Полученное Лапласом дифференциальное уравнение с частными производными (Лапласа уравнение) применяется в теории потенциала, для описания явлений теплопроводности, в электростатике и гидродинамике. Именем Лапласа назван линейный дифференциальный оператор (Лапласа оператор). Внёс существенный вклад в развитие теории вероятностей: доказал простейший вариант центральной предельной теоремы (так называемая теорема Муавра - Лапласа), получил двойное экспоненциальное непрерывное распределение случайной величины (Лапласа распределение), развил теорию ошибок и метод наименьших квадратов, ввёл преобразование, переводящее функцию действительного переменного в функцию комплексного переменного (Лапласа преобразование). Классический труд Лапласа «Аналитическая теория вероятностей» («Theorié analytique des probabilités») издавался трижды при его жизни - в 1812, 1814 и 1820.

Совместно с А. Лавуазье исследовал теплопроводность, скрытую теплоту плавления, изобрёл ледяной калориметр, исследовал процессы дыхания и горения. Вывел (1809) формулу для определения скорости звука в воздухе, установил (1821) закон изменения плотности воздуха с высотой над земной поверхностью (барометрическая формула). Разработал теорию капиллярных явлений, получившую широкое применение в технике, и установил закон, определяющий величину капиллярного давления (Лапласа закон). Лаплас первым попытался решить проблему природы комет на основании теории теплоты. В 1796 он рассчитал, при какой массе и плотности тела скорость, необходимая для преодоления его тяготения, окажется больше скорости света, и сделал вывод о том, что наиболее массивные звёзды должны быть невидимыми (по сути дела, высказал идею существования чёрных дыр).

В сочинении «Изложение системы мира» («Exposition du système du monde», vol. 1-2, 1796) выдвинул и развил небулярную космогоническую гипотезу (гипотеза Лапласа). Эта гипотеза, согласно которой Солнечная система образовалась из обширной горячей газовой туманности - атмосферы формирующегося Солнца, была отвергнута в конце 19 века. Однако в середине 20 века она стимулировала начало нового, современного этапа развития планетной космогонии.

В философии был убеждённым детерминистом, сторонником механистического материализма. Процесс познания считал бесконечным, его последние слова были: «То, что мы знаем, - немного; то, чего же не знаем, - огромно».

Соч.: Œvres complètes. Р., 1878-1912. Vol. 1- 14; Опыт философии теории вероятностей. М., 1908; Изложение системы мира. Л., 1982.

Лит.: Воронцов-Вельяминов Б. А. Лаплас. 2-е изд. М., 1985.

Пьер Симон Лаплас (1749-1827) — французский астроном, математик, физик, иностранный почетный член Петербургской АН (1802). Автор классических трудов по теории вероятностей и небесной механике (динамика Солнечной системы в целом и ее устойчивость и др.): сочинения «Аналитическая теория вероятностей» (1812) и «Трактат о небесной механике» (т. 1-5, 1798-1825); много трудов по дифференциальным уравнениям, математической физике, теории капиллярности, теплоте, акустике, геодезии и др. Лаплас предложил (1796) космогоническую гипотезу (гипотеза Лапласа). Классический представитель механистического детерминизма.

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, т. е. одним из сорока бессмертных.

Умер ученый после недолгой болезни 5 марта 1827 года. Его последние слова были: «То, что мы знаем, так ничтожно по сравнению с тем, что мы не знаем».

Наполеон, который очень верно судил о людях, так писал на острове Святой Елены о Лапласе в своих воспоминаниях: «Великий астроном грешил тем, что рассматривал жизнь с точки зрения бесконечно малых».

Действительно, все, что не касалось науки, было для Лапласа бесконечно малым. Строгий и взыскательный к себе, когда дело шло о науке, в обыденной жизни Пьер Лаплас поступал иногда хорошо, иногда плохо, смотря по обстоятельствам, пренебрегая всем этим, как бесконечно малым, во имя главного дела своей жизни — научного творчества. Ради науки он даже менял свои убеждения. Видимо, стоит отнестись к некоторым моментам в жизни Лапласа, как к бесконечно малому в сравнении с тем великим и значительным, что создал ученый в астрономии, математике и физике. (Самин Д. К. 100 великих ученых. - М.: Вече, 2000)

Еще о Пере Лапласе:

Пьер Лаплас родился в крестьянской семье в Бомоне, в департаменте Кальвадос. Уже в ранней юности Лапласотличался замечательною памятью и способностями понимания, так что без труда получил место учителя в своем родном городке. Посланный им в Турин и напечатанный там мемуар «Sur le calcul integral аuх differences infiniment petites et aux differences finies» 1766 г. обратил на себя внимание ученых и Пьер Лаплас был приглашен в Париж, где сделан сперва экзаменатором артиллерийского училища, а затем, в 1773 г., был избран членом академии наук.

Вообще П. Лаплас посвятил себя тихой научной деятельности и только на короткое время удавалось навязывать ему почетные места; так в 1799 г. Бонапарт назначил его министром внутренних дел, затем он был канцлером охранительного сената и даже графом Империи. После реставрации Людовик XVIII сделал Лапласа маркизом и пэром Франции.

Заслуги Пьера Лапласа в области чистой и прикладной математики и особенно в астрономии громадны - он усовершенствовал почти все отделы этих наук, а многие даже создал вновь. Он отличался замечательною способностью открывать соотношения и связь между предметами и явлениями, по-видимому, разнородными и умел с удивительною ясностью выводить важные следствия из таких сближений. П. Лаплас доказал устойчивость солнечной системы, состоящую в том, что благодаря движению всех планет в одну сторону, малым эксцентриситетам и малым взаимным наклонностям их орбит, должна существовать неизменяемость средних расстояний планет от солнца, а колебания прочих элементов орбит должны быть заключены в весьма тесные пределы.

Пьер Лаплас открыл причины периодических неравенств в движениях Юпитера и Сатурна и связь между движениями спутников Юпитера, связь, выражаемую двумя законами, известными под названием «законов Лапласа». Вычислив условия равновесия кольца Сатурна, Лаплас доказал, что они возможны лишь при быстром вращении планеты около оси, что, в связи со сжатием Сатурна, действительно было доказано потом наблюдениями В. Гершеля .

Лаплас открыл, что причина ускорения в движении Луны, приводившего в недоумение всех астрономов, зависит от периодических изменений эксцентриситета лунной орбиты и определил сжатие земного сфероида по неравенствам в движении Луны. Вообще исследования, произведенные ученым в движении нашего спутника, дали возможность составить более точные таблицы Луны, что, в свою очередь, имело благодетельные результаты в вопросе об определении долгот на море.

Пьер Лаплас разработал причины и явления приливов и отливов при помощи двадцатилетних наблюдений уровня океана в Бресте и доказал устойчивость морей. Множество исследований произведено Лапласа также в физике, например, об явлениях волосности, о скорости звука, о рефракции, о давлении атмосферы и пр.

Наконец, Пьер Лаплас составил космогоническую гипотезу образования всех тел солнечной системы, называемую его именем и в общих чертах, неизмененную и поныне. Мемуары Лапласа помещены, в изданиях парижской академии за годы 1772 — 1823. Кроме того им изданы отдельно: «Mecanique Сеleste» (5 томов, 1799 — 1825 — свод всех исследований Ньютона, Клеро, Д’Аламбера, Эйлера и самого Лапласа, в котором небесная механика впервые приведена в стройную систему; «Exposition da systеme da monde» — сочинение, выдержавшее множество изданий (русский перевод Хотинского, 1861 г.); популярное изложение предыдущего; «Theorie analytique des probabilitеs» и «Essal philosophique. sur les probabilites» — капитальнейшие трактаты по теории вероятностей. — Ныне парижская академия издала «Oeuvres completes» Л. в 13-и томах. (Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона) Источники - http://www.calend.ru/ , http://to-name.ru/biography/per-simon-laplas.htm

Пьер-Симо́н Лапла́с - выдающийся французский математик, физик и астроном.

Открытия Лапласа в астрономии

Кроме математически обоснованной космогонической гипотезы образования всех тел Солнечной системы, названной его именем: гипотеза Лапласа, он сделал много других открытий в астрономии.

Предположение о множестве галактик

Он первый высказал предположение, что некоторые наблюдаемые на небе туманности на самом деле - галактики, подобные нашему Млечному пути.

Он развил теорию возмущений и убедительно показал: все отклонения положения планет от предсказанных законами Ньютона объясняются взаимовлиянием планет , которое можно учесть с помощью тех же законов Ньютона. Ещё в 1695 г. 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.

Он выдвинул и обосновал тезис о том, что в небесной механике нет иных сил, кроме ньютоновских.

Лаплас открыл, что ускорение в движении Луны, приводившее в недоумение всех астрономов (вековое неравенство ), тоже является периодическим изменением эксцентриситета (числовая характеристика конического сечения, показывающая степень его отклонения от окружности) лунной орбиты и возникает 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. Исследования, произведенные Лапласом в движении Луны, дали возможность составить более точные таблицы Луны, что, в свою очередь, способствовало решению навигационной проблемы определении долготы на море.

Законы Лапласа

Лаплас первый построил точную теорию движения галилеевых спутников Юпитера, орбиты которых из-за взаимовлияния постоянно отклоняются от кеплеровских. Галилеевы спутники - это 4 крупнейших спутника (из общего числа 67) Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто (в порядке удаления от Юпитера). Они входят в число крупнейших спутников Солнечной системы и могут наблюдаться в небольшой телескоп). Спутники были открыты Галилео Галилеем 7 января 1610 г. с помощью его первого в истории телескопа.

Он также обнаружил связь между параметрами их орбит, выражаемую двумя законами, получившими название «законов Лапласа».

О движении колец Сатурна

Кольца Сатурна постоянно будоражили воображение исследователей своей уникальной формой. Кант первым предсказал существование тонкой структуры колец Сатурна. Пользуясь своей моделью протопланетного облака, он представлял себе кольцо в виде плоского диска из сталкивающихся частиц, вращающихся дифференциально вокруг планеты по закону Кеплера. Именно дифференциальное вращение, согласно Канту, является причиной расслоения диска на серию тонких колечек. Позднее Симон Лаплас доказал неустойчивость твердого широкого кольца . А еще ранее он доказал, что кольца не могут быть твёрдыми. Проведя математический анализ, Максвелл убедился, что они не могут быть и жидкими, и пришёл к заключению, что подобная структура может быть устойчивой только в том случае, если состоит из роя не связанных между собой метеоритов. Устойчивость колец обеспечивается их притяжением к Сатурну и взаимным движением планеты и метеоритов.

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.

Динамическая теория приливов

Лаплас разработал теорию приливов при помощи двадцатилетних наблюдений уровня океана в Бресте (Франция). Для расчёта приливов Лаплас исходил из предположения, что вся Земля погружена в каплю Мирового океана, но учёл, что приливные силы в ней изменяются по периодическому закону, являющемуся суммой гармонических составляющих с разной фазой.

Опубликованная в 1775 году «динамическая» теория приливов Лапласа устраняла главный недостаток статистической теории Ньютона - гипотезу о статическом состоянии явления, которое в действительности непрерывно меняется.

В динамической теории приливы рассматриваются как волновое движение частиц воды в вертикальном и горизонтальном направлениях. Лаплас в рамках этой теории получил уравнения движения приливов на вращающейся Земле и дал их решение в предположении, что океан покрывает ровным слоем всю Землю.

Выведенные Лапласом дифференцированные уравнения показали возможность выражения изменчивости приливов во времени в определенных точках в форме суммы ряда простых гармонических колебаний. Таким образом, Лаплас положил начало наиболее общему практическому методу предвычисления приливов, названному гармоническим анализом . Этот метод и сейчас является основным методом предвычисления приливов в практических целях.

Пьер-Симон Лаплас — выдающийся французский математик, физик и астроном, который усовершенствовал практически каждый раздел данных наук. Главное достижение ученого – это предложенная небулярная гипотеза, в которой говорится, что Солнечная система образована из большого количества вращающегося газа.

Родился будущий ученый на севере Франции в небольшом городке Бомон-ан-Ож (департамент Кальвадос, Нормандия) 23 марта 1749 года. В дальнейшем Пьер хоть и получил титулы графа и маркиза он продолжал стыдиться своего незнатного происхождения, поэтому о его юношеских годах практически ничего не известно.

Семья крестьян отличалась средним достатком, но влиятельный сосед помог смышленому мальчику получить образование и отправил учиться в школу бенедиктинцев, а по ее окончании поступить в университет города Кан. По окончании школы Лаплас стал убежденным приверженцев атеизма.

Школу он закончил с отличием и предложением остаться в городской военной школе в качестве преподавателя математики. В 17 лет Лаплас пишет свою первую научную работу, связанную с теорией азартных игр. В дальнейшем метод, примененный при расчетах, стал одним из самых распространенных в статистике.

Уровень знаний и возможностей в небольшом городке не устраивал парня, поэтому при первой же возможности в 1766 году он переехал в Париж, где на протяжении первых трех лет усиленно занимался математикой и издавал свои работы. Через 5 лет проживания в столице друзья помогли ему получить должность профессора в Военной школе.

В 1778 году женился на Шарлотте де Курти, которая родила ему двоих детей.

Карьера

В 1773 году становится адъюнктом Парижской Академии наук за исследование устойчивости орбит планет. С 1785 года – действующий член АН. Через 5 лет после получения членства в академии, Лаплас был избран Председателем Палаты мер и весов, которому поручили ввести в стране новую систему мер.

После прихода к власти якобинцев в 1793 году, Академию наук упразднили, а Лапласа уволили с должности, занимаемой в Комиссии по мерам и весам. Через год были созданы Высшая нормальная и Политехническая школы, где ученый стал профессором. Вместо АН создали Национальный институт наук и искусств, куда в качестве члена и главы Бюро долгот пригласили и Пьера.

Новый правитель Франции Наполеон уже на второй день после революции назачил Лапласа министром внутренних дел. Позднее он был переведен в члены сената. В 1803 году ученый становится вице-президентом сената, а в дальнейшем канцлером.

Основные научные достижения

Первые научные достижения Лаплас сделал в соавторстве с Лавуазье. Их общая работа стала основанием для развития новой науки под названием термохимия. На основе своих исследований ученые доказали, что количество тепла, которое используется для разложения какого-либо соединения, равно количеству тепла, выделяемого при образовании такого соединения.

Лаплас – достаточно разноплановый ученый. Но, большинство его фундаментальных открытий сделано в трех направлениях – математика, физика и астрономия.

Основные его достижения в математике:

• Фундаментальные разработки в области дифференциальных уравнений;
• Введение в науку шаровых функций;
• Разработал методы математической физики;
• Значительно расширил фундамент линейной алгебры теоремой о представлении определителей суммой произведений дополнительных миноров, теории вероятности — ввел производящие функции;
• Развил теорию ошибок и приближений методом наименьших квадратов.

Не менее выдающихся успехов Лаплас добился и в физике:

1. Вывел формулу расчета скорости распространения звука в воздухе.
2. Изобрел ледяной калориметр.
3. Установил закон для капиллярного давления.
4. Вывел барометрическую формулу, на основе которой можно рассчитать плотность воздуха.

Но, наибольшее количество исследований ученого относится к небесной механике. Главный труд всей его жизни носит аналогичное название – «Небесная механика». В своих работах Лаплас доказал устойчивость Солнечной системы, которая ранее опровергалась.

В 1780 году предлагает совершенно новаторский способ вычисления орбит небесных тел. Еще одно важное достижение ученого – в 1787 году он показал, что средняя скорость Луны зависит от эксцентриситета земной орбиты, изменяемого под действием притяжения планет. На основе последней теории ученый определил величину сжатия Земли у полюсов. Также он разработал и динамическую теорию приливов.

П. Лаплас родился на севере Франции в крестьянской семье. Выдающиеся способности мальчика побудили состоятельных соседей помочь ему окончить школу Ордена бенедиктинцев. Трудно сказать, какие знания вынес П. Лаплас из заведения святых отцов. Но то, что именно после школы он стал убежденным атеистом,- в этом сомнений нет никаких. В 17 лет он становится преподавателем высшей школы в родном городе Бомон и пишет несколько математических статей.

Затем, заручившись рекомендательным письмом, отправляется в Париж к Ж. д’Аламберу. Однако известный математик скептически отнесся к провинциальной протекции. Тогда П. Лаплас в несколько дней пишет работу по основам механики и посылает ее Ж. д’Аламберу снова. Справедливость восторжествовала; и скоро молодой честолюбец оказывается принятым в штат преподавателей Парижской высшей школы.

Едва утвердившись, П. Лаплас одну за другой пишет и посылает в Парижскую академию наук свои работы. Редкая настойчивость в сочетании с определенным мате* матическим талантом привели к тому, что в 24 года он становится адъюнктом, а в 36 лет — действительным членом академии.

П. Лаплас как никто умел выделить главное в рассматриваемой проблеме; умел представить сложные явления природы в математической форме, сформулировать условия задачи и подобрать оригинальный метод ее решения.

Перечислить работы П. Лапласа трудно — настолько их много, и так они разнообразны. Однако, несмотря на фундаментальные исследования в области математики и физики, основная часть его работ относится к астрономии.

П. Лаплас доказал устойчивость строения солнечной системы, то есть постоянство орбит и неизменность средних расстояний планет от Солнца. Открыл причины периодических неравенств в движении Юпитера и Сатурна и решил для этого еще один частный случай знаменитой «задачи трех тел». Рассматривая теорию движения спутников Юпитера, он вывел законы, получившие его имя, и существенно дополнил лунную теорию. Можно сказать, что П. Лаплас фактически ее закончил, дав полный теоретический расчет движения Луны. Конечно, закончил в том смысле и на том уровне, который допускало состояние современной ему науки.

Как итог его астрономических работ, следует назвать пятитомный «Трактат о небесной механике», в котором в последовательном изложении он объединил работы И. Ньютона, Л. Эйлера, Ж. д’Аламбера и А. Клеро и в котором сам П. Лаплас дает полное математическое объяснение движению тел солнечной системы.

«В конце прошлого века, — пишет он в предисловии к первому тому, — И. Ньютон опубликовал свое открытие всемирного тяготения. С тех пор математикам удалось все известные явления мироздания свести к этому великому закону природы и таким образом достичь в астрономических теориях и таблицах неожиданной точности. Моя цель состоит в том, чтобы представить с единой точки зрения теории, рассеянные по разным работам, соединив вместе все результаты по равновесию и движению твердых и жидких тел, из которых построена наша солнечная система и подобные системы, раскинутые в просторах вселенной, и построить таким путем небесную механику».

Этот трактат еще при жизни П. Лапласа стал классикой. И до наших дней многие идеи великолепной работы лежат в основе теоретической астрономии, а метод изложения служит образцом подхода к решению теоретических задач. Говорят, его последними словами перед смертью были: «Как ничтожно то, что мы знаем, по сравнению с безграничной областью непознанного». П. Лаплас, безусловно, был выдающимся ученым, великим ученым, великим математиком.

Как жаль, что оценка его личности и человеческого достоинства не может быть произведена теми же словами. У П. Лапласа был пренеприятный характер. Исключительно тщеславный, заносчивый и грубый по отношению к людям, стоящим ниже его по общественной лестнице и к коллегам, он терпеть не мог деликатного Ж. Лагранжа и ссорился с А. Лавуазье. Пожалуй, единственный человек в академии, к которому он относился более или менее прилично, был Ж. д’Аламбер.

П. Лаплас поддерживал республику, превознося свободу, равенство и братство. Но когда Наполеон стал первым консулом, проницательный математик выпросил у него должность домашнего секретаря. Уволенный через шесть недель за неспособность к этой работе, он был в утешение назначен членом сената. П. Лаплас посвятил третий том своей «Небесной механики» «Героическому умиротворителю Европы», добившись от императора Наполеона графского титула. Но уже несколько лет спустя голосовал за низложение своего кумира и радостно встретил восстановление Людовика XVIII. Готовый признать и отрицать все что угодно ради очередной орденской ленты, он позже и от короля получил звание маркиза и титул пэра Франции.