Laplace, Pierre-Simon

Pierre-Simon de Laplace
fr.  Pierre Simon Laplace

Laplace v uniformě kancléře Senátu. Fragment portrétu Jean-Baptiste Guérin , 1838
Datum narození 23. března 1749( 1749-03-23 )
Místo narození Beaumont-en-Auge , Normandie
Datum úmrtí 5. března 1827 (ve věku 77 let)( 1827-03-05 )
Místo smrti Paříž
Země  Francie
Vědecká sféra matematika , mechanika , fyzika , astronomie
Místo výkonu práce
Alma mater University of Caen Basse-Normandie
vědecký poradce Jean Leron D'Alembert
Známý jako "Otec nebeské mechaniky "
Ocenění a ceny
Rytířský velkokříž Řádu čestné legie Velký důstojník Čestné legie Rytíř Řádu čestné legie
Rytíř Řádu znovusjednocení
Člen Královské společnosti v Londýně
Autogram
Logo wikicitátu Citace na Wikicitátu
Logo Wikisource Pracuje ve společnosti Wikisource
 Mediální soubory na Wikimedia Commons
Politické pozice
Předchůdce:
Nicolas-Marie Quinette 		Ministr vnitra Francie
12. listopadu – 25. prosince 1799 		Nástupce:
Lucien Bonaparte

Pierre-Simon, Marquis de Laplace ( francouzsky  Pierre-Simon de Laplace ; 23. března 1749  – 5. března 1827 ) – francouzský matematik , mechanik , fyzik a astronom ; známý svou prací v oblasti nebeské mechaniky , diferenciálních rovnic , jeden z tvůrců teorie pravděpodobnosti . Zásluhy Laplaceovy v oblasti čisté a aplikované matematiky a zvláště v astronomii jsou obrovské: zlepšil téměř všechny části těchto věd.

Laplace byl členem šesti akademií věd a královských společností, včetně Petrohradské akademie (1802), a členem Francouzské geografické společnosti . Jeho jméno je zahrnuto v seznamu největších vědců Francie , umístěném v prvním patře Eiffelovy věže .

Životopis

Narodil se do bohaté rolnické rodiny v Beaumont-en-Auge v Normandii . Laplaceův otec byl nějakou dobu starostou tohoto města. V rodině byla také starší sestra Marie-Anne. Chlapec studoval na benediktinské škole , z níž však vyšel jako zarytý ateista . Bohatí sousedé pomohli schopnému mladému muži vstoupit v roce 1765 na univerzitu v Caen [1] .

Paměti „ Sur le calcul intégral aux différences infiniment petites et aux différences fiies “ (1766) , kterou poslal do Turína a tam vytiskl, vzbudil pozornost vědců a Laplace byl pozván do Paříže. Tam poslal D'Alembertovi monografie o obecných principech mechaniky. Okamžitě mladíka ocenil a pomohl mu získat místo učitele matematiky na Vojenské akademii.

Po vyřešení záležitostí života se Laplace okamžitě pustil do "hlavního problému nebeské mechaniky ": studia stability sluneční soustavy . Současně publikoval důležité práce o teorii determinantů , teorii pravděpodobnosti , matematické fyzice a dalších.

Laplace v roce 1773 mistrovským použitím matematické analýzy dokázal, že oběžné dráhy planet jsou stabilní a jejich průměrná vzdálenost od Slunce se vzájemným ovlivňováním nemění (i když dochází k periodickým fluktuacím). Ani Newton a Euler si tím nebyli jisti. Pravda, později se ukázalo, že Laplace nezohlednil slapové tření, které zpomaluje rotaci, a další důležité faktory. Pro tuto práci byl 24letý Laplace zvolen členem pařížské akademie věd .

V roce 1785 byl Laplace zvolen řádným členem Pařížské akademie věd. Ve stejném roce, na jedné ze zkoušek, Laplace vysoce ocenil znalosti 16letého uchazeče Bonaparte . Následně byl jejich vztah vždy vřelý. O 12 let později Laplace doporučil generála Bonaparta do Institutu Francie (jak se tehdy Akademie věd jmenovala) [2] .

V revolučních letech se Laplace podílel na práci komise pro zavedení metrické soustavy a přednášel na Normální škole. Ve všech fázích bouřlivého politického života tehdejší Francie se Laplace nikdy nedostal do konfliktu s úřady, které ho téměř vždy zasypávaly poctami. Společný původ Laplacea nejen ochránil před represemi revoluce, ale také mu umožnil obsadit vysoké funkce. Nikdy nepropagoval své politické názory.

Během jakobínského teroru v letech 1793-1794 byla Akademie věd uzavřena a všichni „umírnění“, včetně Laplacea, byli vyloučeni z Komise pro míry a váhy. Astronom Jean Bailly , Laplaceův blízký přítel, byl zajat a popraven gilotinou. Laplace a jeho rodina odjeli z Paříže do Melunu , kde začal pracovat na Nebeské mechanice a Expozici systému světa. Po pádu a popravě Robespierra byla akademie obnovena (pod názvem „Národní institut věd a umění“) a Laplace byl pověřen vedením Úřadu pro zeměpisné délky (jak se nazývá Francouzský astronomický institut). Komise pro váhy a míry obnovila práci a úspěšně ji dokončila v roce 1795, hlavní jednotka délky se na návrh Laplacea nazývala metr [3] .

Od roku 1795 Laplace přednášel teorii pravděpodobnosti na nově otevřené normální škole , kam byl pozván jako profesor matematiky spolu s Lagrangem na základě výnosu Národního shromáždění .

V roce 1796 byla publikována Expozice systému světa, populární náčrt výsledků později publikovaný v Nebeské mechanice, bez vzorců a živě vyjádřený; kniha byla široce známá, pouze za života autora byla 4krát přetištěna, přeložena do mnoha jazyků světa. V roce 1799 vyšly první dva díly Laplaceova hlavního díla, klasické nebeské mechaniky (tento termín zavedl právě Laplace). Tato kniha nastiňuje pohyb planet, jejich možné formy, teorii přílivu a odlivu. Práce na monografii trvaly 26 let: svazek III vyšel v roce 1802, svazek IV - v roce 1805, svazek V - v letech 1823-1825. Styl podání byl zbytečně výstižný, mnohé výpočty autor nahradil slovy „to je dobře vidět, že ...“. Hloubka analýzy a bohatost obsahu však učinily toto dílo referenční knihou pro astronomy 19. století. V jedné z poznámek Laplace mimochodem nastínil slavnou hypotézu o původu sluneční soustavy z plynné mlhoviny, kterou dříve předložil Kant . Ve třetím vydání Nebeské mechaniky (1813) Laplace výrazně rozšířil prezentaci své kosmogonické hypotézy.

Napoleon udělil Laplaceovi titul hraběte říše a všechny myslitelné řády a funkce. Zkusil to i jako ministr vnitra, ale po 6 týdnech se rozhodl přiznat chybu. Laplace zavedl do managementu, jak se později vyjádřil Napoleon, „ducha nekonečně malého“, tedy malichernosti. Napoleon však na oplátku za ztracený post ministra jmenoval Laplacea senátorem. Mezi příkazy, které se ministru Laplaceovi podařilo udělat, byl příkaz k přiznání penze vdově po popraveném Baillym [4] . Hraběcí titul, který mu byl udělen během let císařství, se Laplace krátce po obnovení Bourbonů změnil na titul markýze (1817) a člena komory vrstevníků .

V roce 1812 vyšla poslední monografie třiašedesátiletého Laplacea - grandiózní Analytická teorie pravděpodobnosti, v níž Laplace také shrnul všechny své i cizí výsledky. V roce 1814 vydal populární výklad tohoto díla, Essay on the Philosophy of Probability, jehož druhé a čtvrté vydání sloužilo jako úvod k druhému a třetímu vydání Analytické teorie pravděpodobnosti. „Zkušenost z filozofie teorie pravděpodobnosti“ byla vydána v ruském překladu v roce 1908, znovu publikována v roce 1999.

V dubnu 1823 pařížská akademie věd slavnostně oslavila 50. výročí Laplaceova přijetí do Akademie.

Laplace zemřel na nachlazení 5. března 1827 na svém vlastním panství nedaleko Paříže ve věku 78 let.

Rodina

V roce 1788 se devětatřicetiletý Laplace oženil s Marií-Charlotte de Courty de Romange ( Marie-Anne-Charlotte de Courty de Romange ), osmnáctiletou dívkou ze šlechtické rodiny v Besançonu . Svatba se konala v Saint-Sulpice v Paříži. Pár měl dvě děti - syna Charlese-Emila (1789-1874), budoucího generála, a dceru Sophie-Suzanne (1792-1813). Charles-Emile neměl žádné potomky; naopak jeho dcera i přes svou brzkou smrt měla dceru, z níž vzešlo četné potomstvo.

Vědecká činnost

Matematika

Při řešení aplikovaných problémů vyvinul Laplace metody matematické fyziky, které jsou široce používány v naší době. Zvláště důležité výsledky se týkají teorie potenciálu a speciálních funkcí. Laplaceova transformace a Laplaceova rovnice jsou pojmenovány po něm .

Daleko pokročil v lineární algebře; zvláště, Laplace dal expanzi determinantu v minors .

Laplace rozšířil a systematizoval matematický základ teorie pravděpodobnosti , představil generující funkce. První kniha "Teorie analytické pravděpodobnosti" je věnována matematickým základům; Vlastní teorie pravděpodobnosti začíná ve druhé knize, jak je aplikována na diskrétní náhodné proměnné. Na stejném místě - důkaz omezujících teorémů Moivre - Laplace a aplikace na matematické zpracování pozorování, populační statistiku a "morální vědy".

Laplace také vyvinul teorii chyb a přiblížení metodou nejmenších čtverců .

Astronomie

V Nebeské mechanice Laplace shrnul jak svůj vlastní výzkum v této oblasti, tak práci svých předchůdců, počínaje Newtonem. Podal komplexní rozbor známých pohybů těles sluneční soustavy na základě zákona univerzální gravitace a prokázal její stabilitu ve smyslu praktické neměnnosti průměrných vzdáleností planet od Slunce a bezvýznamnosti kolísání zbývajících prvků jejich drah. Spolu s množstvím speciálních výsledků týkajících se pohybů jednotlivých planet, satelitů a komet, obrazců planet, teorie přílivu a odlivu atd. byl nejdůležitější obecný závěr, který vyvracel názor (který sdílel i Newton) že udržení současné podoby sluneční soustavy vyžaduje zásah nějakých – nějakých vnějších nadpřirozených sil.

Laplace prokázal stabilitu sluneční soustavy spočívající v tom, že kvůli pohybu planet v jednom směru, malým excentricitám a malým vzájemným sklonům jejich drah musí existovat neměnnost průměrných vzdáleností planet od Slunce. a kolísání ostatních prvků drah musí být omezeno ve velmi úzkých mezích.

Laplace navrhl první matematicky správnou kosmogonickou hypotézu pro vznik všech těles Sluneční soustavy, která nese jeho jméno: Laplaceova hypotéza . Byl také prvním, kdo navrhl, že některé z mlhovin pozorovaných na obloze jsou ve skutečnosti galaxie jako naše vlastní Mléčná dráha .

Pokročil daleko poruchovou teorii a přesvědčivě ukázal, že všechny odchylky polohy planet od těch, které předpovídají Newtonovy zákony (přesněji předpovězené řešením problému dvou těles) jsou vysvětleny vzájemným vlivem planet, které lze vzít v úvahu pomocí stejných Newtonových zákonů. V roce 1695 Halley zjistil, že Jupiter se během několika staletí postupně zrychluje a přibližuje ke Slunci, zatímco Saturn se naopak zpomaluje a vzdaluje se od Slunce. Někteří vědci věřili, že Jupiter nakonec spadne do Slunce. Laplace objevil příčiny těchto posunů ( nerovností ) - vzájemné ovlivňování planet a ukázal, že nejde o nic jiného než o periodické výkyvy a vše se každých 929 let vrací do původní polohy [5] .

Před objevy Laplacea se mnoho vědců pokoušelo vysvětlit odchylky teorie od pozorování pohybem éteru, konečnou rychlostí gravitace a dalšími nenewtonskými faktory; Laplace takové pokusy na dlouhou dobu pohřbil. On, jak dříve Clairaut , prohlásil: v nebeské mechanice neexistují jiné síly než newtonovské, a tuto tezi podložil rozumem.

Laplace objevil, že zrychlení pohybu Měsíce, které zmátlo všechny astronomy ( sekulární nerovnost ), je také periodickou změnou excentricity lunární dráhy a vzniká pod vlivem přitažlivosti velkých planet. Jím vypočítaný posun Měsíce pod vlivem těchto faktorů byl v dobré shodě s pozorováními.

Na základě nerovností v pohybu Měsíce Laplace zpřesnil kompresi zemského sféroidu. Obecně lze říci, že studie provedené Laplaceem v pohybu našeho satelitu umožnily sestavit přesnější tabulky Měsíce, což zase přispělo k řešení navigačního problému určování zeměpisné délky na moři.

Laplace jako první zkonstruoval přesnou teorii pohybu galileovských satelitů Jupitera, jejichž dráhy se vzájemným ovlivňováním neustále odchylují od keplerovských . Podal také vysvětlení " Wargentina vztahu " mezi orbitálními úhly satelitů z hlediska Newtonových zákonů. Toto vysvětlení bylo nazváno “ Laplaceova rezonance ” [6] .

Po výpočtu rovnovážných podmínek pro prstenec Saturnu Laplace dokázal, že jsou možné pouze při rychlé rotaci planety kolem její osy, a to bylo skutečně prokázáno později pozorováním Williama Herschela .

Laplace vyvinul teorii přílivu a odlivu s pomocí dvaceti let pozorování hladiny oceánu v Brestu .

Před svou dobou Laplace ve svém Exposition of the System of the World (1796) skutečně předpověděl „ černé díry “:

Pokud by průměr svítící hvězdy se stejnou hustotou jako Země byl dvěstěpadesátkrát větší než průměr Slunce, pak by k nám díky přitažlivosti hvězdy nemohl dorazit ani jeden z paprsků, které vyzařovala; proto je možné, že největší ze svítících těles jsou z tohoto důvodu neviditelná.

— Laplace PS , 1795, Le Systeme du Monde, sv. II, Paříž]

Tato smělá domněnka však byla ze čtvrtého vydání odstraněna.

Fyzika

Laplace vlastní barometrický vzorec , který vyjadřuje hustotu vzduchu, nadmořskou výšku, vlhkost a zrychlení volného pádu. Studoval také geodézii a teorii lomu .

Spolu s Antoinem Lavoisierem v letech 1779-1784. vědec se zabýval teorií tepla, vynalezl ledový kalorimetr . Laplace publikoval řadu prací o teorii kapilarity a zavedl zákon pro kapilární tlak.

V roce 1809 se Laplace zabýval problémy akustiky ; odvodil vzorec pro rychlost zvuku ve vzduchu. Také důležitý výzkum se týká hydrodynamiky .

Laplace dal Biot-Savartův zákon do matematické podoby elementární interakce mezi prvkem elektrického proudu a magnetizovaným bodem.

Navrhl metodu pro stanovení rychlosti šíření gravitační interakce těles [7] .

Filosofické názory

Dialog mezi Laplaceem a Napoleonem je široce známý:

„Napsal jsi tak obrovskou knihu o systému světa a nikdy jsi se nezmínil o jeho Stvořiteli!
"Pane, tu hypotézu jsem nepotřeboval."

Původní text  (fr.)[ zobrazitskrýt] "M. Laplace, považuji za zmínku, že se jedná o objemnou ouvrage na systému univerzity sans faire une seule, zmínku o synovi Créateur."

"Sire, je n'ai pas eu besoin de cette hypothese."

— Laplaceův dialog s Napoleonem

Nicméně, Herve Fay [8] [9] napsal následující v roce 1884:

Ve skutečnosti to Laplace nikdy neřekl. Tady je to, co si myslím, že se skutečně stalo. Newton, který věřil, že odvěké nepokoje, které nastínil ve své teorii, nakonec zničí sluneční soustavu, někde říká, že Bůh musí čas od času zasáhnout, aby vyléčil zlo a nějak udržel systém v chodu. To je však čistá domněnka, inspirovaná Newtonovým neúplným průzkumem podmínek stability našeho malého světa. Tehdejší věda byla ještě nedostatečně rozvinutá, aby tyto podmínky zcela prozkoumala. Ale Laplace, který je našel pomocí hluboké analýzy, odpověděl prvnímu konzulovi, že Newton čas od času marně volal po Božím zásahu, aby vyladil stroj světa (la machine du monde), a že on, Laplace, to neudělal. takové přiznání potřebují. Proto Laplace nepovažoval Boha za hypotézu, ale za jeho zásah na určitém místě.

Laplaceův mladý kolega, astronom François Arago , který v roce 1827 přednesl projev na jeho počest před Francouzskou akademií věd, řekl Faye, že ke konci Laplaceova života již kolovala zkreslená verze Laplaceova rozhovoru s Napoleonem. Fai napsal [8] [9] :

M. Arago mě ujistil, že Laplace, který byl krátce před svou smrtí varován, že tento příběh bude publikován v biografické sbírce, ho požádal, aby požadoval, aby jej vydavatel odstranil. Bylo nutné to buď vysvětlit, nebo odstranit a druhý způsob byl nejjednodušší. Ale bohužel to nebylo odstraněno a nevysvětleno.

Přesto měl Laplace silnou pověst ateisty [10] . Několik zdrojů uvádí pokračování Napoleonova rozhovoru s Laplaceem; podle nich Napoleon později řekl Laplace Lagrangeovu odpověď : Bůh je úžasná hypotéza, vysvětluje mnohé. Laplace proti tomu suše namítl: „Tato hypotéza, pane, vlastně vysvětluje vše obecně, ale nedovoluje nic předpovídat“ [11] .

Laplace byl přívržencem absolutního determinismu . Tvrdil, že pokud by nějaká inteligentní bytost mohla v určitém okamžiku znát polohy a rychlosti všech částic na světě, mohla by předpovídat veškeré světové události s naprostou přesností. Taková hypotetická bytost byla následně pojmenována Laplaceův démon . Chybnost takového předurčení byla zaznamenána dávno před nástupem pravděpodobnostní kvantové mechaniky  – již na počátku 20. století objevil Henri Poincaré zásadně nepředvídatelné procesy, při nichž nevýznamná změna výchozího stavu způsobuje libovolně velké odchylky v konečném stavu nad čas [12] .

Osobní vlastnosti

Současníci zaznamenali Laplaceovu shovívavost vůči mladým vědcům, jeho neustálou ochotu pomoci. Jeho postoj ke kolegům byl mnohem zdrženlivější, současníci Laplaceovi často vytýkali aroganci, přehlížení prioritních otázek - ve svých spisech se často neodvolával na objevitele [13] .

Laplace byl jednou z vynikajících postav francouzského svobodného zednářství . Byl čestným velmistrem Velkého orientu Francie [14] .

Ocenění

Paměť

Na počest vědce se jmenují:

Laplace byl pohřben na hřbitově Père Lachaise v Paříži, ale v roce 1888 byly jeho ostatky přeneseny do Saint-Julien-de-Mayloc ( francouzsky:  St Julien de Mailloc ) v kantonu Orbec a znovu pohřbeny na rodinném panství. Hrob je na kopci s výhledem na vesnici.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Existuje předpoklad, že Laplace byl nemanželským synem místního šlechtice: viz Lishevsky V.P. Příběhy o vědcích. M.: Nauka, 1986, s. 72. Ve prospěch tohoto předpokladu hovoří dvě okolnosti: přítomnost bohatých mecenášů a vzájemná lhostejnost, dosahující bodu odcizení, mezi Laplaceem a jeho rodiči, kterou si mnozí všimli.
  2. ↑ Casado, 2015 , str. 97-98.
  3. ↑ Casado, 2015 , str. 80-87.
  4. ↑ Casado, 2015 , str. 100.
  5. ↑ Stillwell D. Matematika a její historie. - Moskva-Iževsk: Institut pro počítačový výzkum, 2004, s. 235-237.
  6. ↑ Stuart, 2018 , str. 180.
  7. ↑ Laplace P. S. Prohlášení o systému světa. — M.: Nauka, 1982, s. 309
  8. ↑ 1 2 Faye, Hervé (1884), Sur l'origine du monde: théories cosmogoniques des anciens et des modernes . Paříž: Gauthier-Villars, str. 109-111
  9. ↑ 1 2 Pasquier, Ernest (1898). "Les hypothèses cosmogoniques ( suite )" Archivováno 3. července 2013 na Wayback Machine . Revue néo-scholastique , 5o année, N o 18, pp. 124-125, poznámka pod čarou 1
  10. ↑ Casado, 2015 , str. 156.
  11. ↑ Livio, Mario . Byl Bůh matematik? Kapitola 5. - M. : AST, 2016. - 384 s. — (Zlatý fond vědy). - ISBN 978-5-17-095136-9 .
  12. ↑ Casado, 2015 , str. 145-146.
  13. ↑ Casado, 2015 , str. 155-156.
  14. ↑ Moramarco M. Svobodné zednářství v minulosti a současnosti

Sborník

Literatura

 Mechanika 18. století
Christopher Polhem • Johann Bernoulli • de Maupertuis • Jacob Herman • Daniil Bernoulli • Rodion Glinkov • von Segner • de Riccati •
Leonhard Euler • J. S. König • A. C. Clairaut • Jean Léron d'Alembert • I. E. Zeiger • Pierre-Simon Laplace • Jung
  Přejděte na položku Wikidata  Tematické stránky
Slovníky a encyklopedie
Genealogie a nekropole