Имя Лапласа навсегда связано с первой строго научной попыткой объяснить происхождение вселенной, не прибегая ни к каким сверхъестественным, божественным силам. Вместе с его научной гипотезой во все современное естествознание проникла плодотворная идея о том, что все существующее развивается. Наука обязана Лапласу многими замечательными исследованиями в области физики, математики и механики. Особенно много было сделано Лапласом для выяснения особенностей движения небесных светил на основе закона всемирного тяготения, открытого Ньютоном.
Лаплас является одной из наиболее крупных и ярких фигур знаменитой школы французских материалистов XVIII века, философов, порожденных эпохой Великой французской буржуазной революции. Как и многие другие ученые этой эпохи, Лаплас был выходцем из народа, его отец был простым крестьянином в маленьком местечке Бомоне на севере Франции. К сожалению, история не оставила нам никаких подробностей ни о родителях, ни о детстве крупнейшего ученого.
Пьер-Симон Лаплас родился в 1749 году. Известно лишь, что к семнадцати годам он не только вполне овладел методами современной ему математики и механики, но уже и напечатал свою первую научную работу.
Известно также, что какие-то покровители поместили талантливого юношу в Бомонский колледж. Здесь отцы-бенедиктинцы, хозяева этого колледжа, усиленно начиняли головы своих учеников всяческой священной премудростью. Лаплас хорошо разбирался в разных тонкостях богословия, и тем не менее его холодный и пытливый ум не мог относиться к теологии серьезно. Всю свою жизнь Лаплас был атеистом.
Как только Лаплас окончил колледж, покровители устроили его преподавателем математики в военной школе Вомона. Но Лапласа тянуло в Париж, где была Академия наук, где собирался весь цвет, научной мысли Франции, — в Париж, где совершаются такие головокружительные карьеры. И вот двадцатилетний юноша с целой кипой рекомендательных писем стоит перед дверью знаменитого математика Даламбера. Даламбер — влиятельный в то время ученый — принял рекомендательные письма, но не принял самого Лапласа, — письма не произвели на него должного впечатления.
Но Лаплас был всегда очень настойчив в достижении намеченной цели. Он решает написать Даламберу письмо, изложив в нем свои мысли об основах механики. Это произвело совсем другое действие. И уже через несколько дней Лаплас — профессор математики в Парижской военной школе.
Все свое свободное от преподавания время Лаплас посвящает научной работе и быстро выдвигается в ряд лучших механиков Франции. Два раза он добивается того, чтобы его избрали в Академию наук, но это ему не удается: к молодому ученому относятся еще с некоторым недоверием. Наконец, в 1773 году он добивается избрания.
Холодность, с которой встретили вначале Лапласа научные круги Парижа, объяснялась, по-видимому, его неприятными личными качествами. Он был высокого мнения о себе, очень честолюбив и не особенно щепетилен в выборе средств, чтобы войти в милость «власть имущих».
Через двенадцать лет после своего избрания Лаплас становится полноправным академиком и одним из наиболее влиятельных членов Академии.
В 1789 году над Францией разразилась гроза Великой буржуазной революции. В построении нового, буржуазного, общества на обломках феодального государства пришлось принять то или иное участие почти всем ученым Франции.
В мае 1790 года Национальное собрание поручило Академии наук создать новую единообразную систему мер и весов. В работах образованной комиссии принял участие Лаплас, и некоторое время он был ее председателем. В результате работ комиссии была создана метрическая система мер и весов.
Развитие революционных событий продолжалось. Это, были дни мелкобуржуазной диктатуры и террора. В августе 1793 года Академия наук, как и другие учреждения, созданные при королевском деспотизме, была упразднена. Часть ученых, показавших себя сторонниками монархии или крупной буржуазии, погибла в эти дни под ножом гильотины. Другие — как Монж, Бертолле, Карно — предоставили свои силы и знания для защиты республики от интервентов.
Лаплас, напуганный начинающимся в Париже террором, еще не дождавшись закрытия Академии, уехал в провинцию. Здесь, пользуясь тихой обстановкой, он написал свою знаменитую книгу «Изложение системы мира». В ней Лаплас в блестящей общедоступной форме излагает основы астрономии и многие из своих работ, которые появились в подробном изложении позднее, в капитальном труде «Небесная механика».
«Небесная механика» — сочинение в 16 томов — издавалась с 1799 по 1825 год. В нем содержится большинство исследований Лапласа, изложенных просто и изящно, но так сжато, что иногда для того, чтобы проследить ход мыслей Лапласа, высказанных им в одной строке, нужно исписать математическими выкладками целую страницу.
«Изложение системы мира» вышло в свет в 1795 году и было посвящено «Совету пятисот» — законодательному органу, который был образован в эпоху Директории. В этом посвящении говорилось:
«Самые большие благодеяния астрономических наук заключаются в рассеянии заблуждений, порожденных незнанием истинных отношений в природе, заблуждений, пагубных тем более, что весь наш общественный строй должен основываться на этих отношениях, на правде и справедливости...»
Эти слова характерны для эпохи французской революции. Но тридцать лет спустя, переиздавая книгу в эпоху бурбонской реакции, Лаплас, ставший тогда уже маркизом, нашел, видимо, эти слова слишком «революционными» и вычеркнул все посвящение.
Политическое раболепие Лапласа проявлялось не раз в его жизни. Приспособленчество было весьма ощутимой чертой его характера. Вместе с тем, в оправдание Лапласа нужно сказать, что выгодами от этого он пользовался лишь для того, чтобы создать наилучшие условия для своей научной работы. Лаплас ни на минуту не покидал своей научной деятельности, и работоспособность его была прямо поразительной.
*
В седьмом примечании к «Изложению системы мира» Лаплас впервые кратко излагает свою гипотезу о происхождении вселенной, или, точнее говоря, о происхождении нашей солнечной системы.
Распространено мнение, что Лаплас только математически обосновал аналогичную гипотезу Канта. Гипотеза знаменитого немецкого философа Канта была опубликована в 1755 году под гордым заглавием «Всеобщая естественная история и теория неба, или исследование о составе и механическом происхождении всего мироздания».
В этом сочинении Кант рисует необычайно грандиозную и остроумную картину рождения, гибели и нового возрождения миров. Но в начале своего труда Кант прославлял творца, которому приписывал создание материи.
В своей гипотезе Кант, несравненно научнее, чем его предшественники, пытался объяснить огромное множество явлений, известных в его время. После того как Кант допустил сотворение богом бесформенного хаоса, он устраняет его вмешательство в дальнейший ход дел. Он считает, что постепенное образование звезд, Солнца, планет и Земли могло произойти из хаоса само собой, в силу свойств, заложенных в самой материи.
Между тем, большинство предположений о происхождении вселенной, которые высказывались до Канта, по своей сущности были немногим лучше библейской легенды о сотворении мира в шесть дней.
Однако, в своей гипотезе Кант сделал ряд серьезных ошибок с точки зрения механики. В частности, из хаоса без всякого внешнего воздействия не могло возникнуть упорядоченное движение частиц вещества. Возникнуть так, как думал Кант, мир не мог.
Лаплас не был знаком с идеями Канта. Он шел своим собственным путем и ограничился только рассмотрением вопроса об образовании нашей солнечной системы. Лаплас был строгим ученым, не желавшим выходить за рамки фактов, установленных наукой. Он не давал, подобно Канту, полета своей фантазии и почти ничего не говорил о звездах, так как в его время о звездах мало что было известно.
Лаплас прежде всего допускает, что когда-то, очень давно, вместо солнечной системы существовала обширная разреженная туманность. Это гигантское скопище газа было уплотнено в центре, в том месте, где теперь находится Солнце. Туманность, как думал Лаплас, простиралась далеко за орбиту наиболее крайней из планет, обращающихся теперь около Солнца.
Такая туманность могла, по его мнению, возникнуть путем сгущения еще более обширной и разреженной туманности — светящегося бесформенного вещества. Лаплас отмечает, что его современник, знаменитый астроном Гершель, усмотрел в свои гигантские самодельные телескопы множество таких светящихся туманных пятен.
Лаплас допускал, что его туманность вращается вокруг своей оси, как твердое тело, — с одинаковой угловой скоростью, подобно, например, вращению колеса.
Современная астрономия подтвердила, что все туманности действительно вращаются вокруг своей оси. Да иначе и быть не может. Мы знаем, что материя, лишенная движения, находящаяся в пространстве в абсолютном покое, невозможна. Движение есть основное свойство материи. Но всякое движение складывается из поступательного и вращательного, и, следовательно, вращение туманностей — явление не только возможное, но и необходимое.
Итак, Лаплас начинает мысленно следить за тем, что должно произойти дальше с такой вращающейся туманностью. Позднее Лаплас более подробно излагает свою гипотезу, все выводы его строго научны для той эпохи.
Раскрывая величественную картину создания солнечной системы, Лаплас ни на один момент не прибегает к помощи божества. Рассказывают, что когда Лаплас преподнес свою книгу Наполеону, то будущий император сказал ему: «Ньютон в своей книге говорил о боге. Я уже просмотрел Вашу — и не встретил в ней имени бога ни разу». Лаплас ему на это ответил: «Гражданин первый консул, в этой гипотезе я не нуждался». Другими словами, Лаплас хотел подчеркнуть, что существование бога — это только гипотеза, предположение, которое выставляют ученые, когда они не могут или не хотят исследовать какое-нибудь явление научно.
Лаплас доказывает, что каждая частичка вращающейся туманности подвержена воздействию двух сил: силы тяготения (притяжения) к ядру туманности и центробежной силы, вызываемой вращением. Центробежная сила стремится удалить тело от оси вращения и тем больше, чем быстрее вращение. Насколько велика может быть центробежная сила, видно хотя бы из того, что слишком быстро вращающееся маховое колесо машины может под действием этой силы разорваться на куски.
В туманности, которая вращается, как твердое тело, скорость вращения на краях больше, чем вблизи центра. Туманность непрерывно излучает в мировое пространство тепло. Благодаря этому она охлаждается и должна сжиматься, уменьшаться в своем поперечнике. При этом, как требуют законы механики, скорость вращения туманности должна увеличиваться. И может наступить момент, когда центробежная сила на краю туманности, возрастая с усвоением вращения, уравновесит силу притяжения к центру. Тогда от туманности отделится газовое кольцо. После этого вращение туманности, которая продолжает охлаждаться и сжиматься, снова ускорится, и снова центробежная сила уравновесит силу тяготения к центру. От туманности вновь отделится кольцо, расположенное внутри первого.
Этот процесс отслоения колец может продолжаться очень долго, так что туманность окажется окруженной рядом колец, вращающихся вокруг ядра в одной плоскости. При этом скорость вращения колец тем больше, чем меньше их диаметр, чем они ближе к ядру.
Оторвавшиеся кольца, конечно, не могли быть однородны. В них были отдельные сгустки вещества. И в конце концов, наибольший сгусток должен был своим притяжением стянуть к себе остальные сгустки того же кольца. Поэтому каждое кольцо сгустилось в один огромный газовый шар, вращающийся вокруг центрального ядра. Окончательное сгущение этого центрального ядра и образовало, согласно Лапласу, наше теперешнее Солнце.
Раскаленные газовые шары тоже светились вначале, подобно Солнцу. Но затем они охлаждались и сжимались все больше и больше. Так формировались планеты, то есть темные, холодные шары. Третье по счету от ядра кольцо дало рождение нашей Земле.
По мысли Лапласа, наружные части сгустившегося комка образуются из внешних частей газового кольца. Поэтому они имеют большую скорость по орбите и как бы забегают вперед. Так, образующиеся планеты должны были прийти во вращение вокруг своей оси и в направлении, которое совпадает с направлением их обращения около Солнца.
Тот же процесс, который происходил раньше со всей туманностью, мог повториться и с клубками газа, образовавшимися из колец. Прежде чем они застыли, от них также могли отслаиваться кольца и сгущаться затем в твердые маленькие тела, образующиеся вокруг своей планеты.
Так могли, по словам Лапласа, возникнуть спутники планет, подобные Луне. У планет Юпитера и Сатурна таких спутников — лун — по девяти у каждого.
В тех случаях, когда в отделившихся кольцах не нашлось одного такого большого кома, который мог бы стянуть к себе все остальные, кольца сгущались не в одно большое тело, а в большое число мелких осколков. Так, например, могло образоваться поразительное по своему виду кольцо планеты Сатурн, состоящее из бесчисленного множества мельчайших кусочков, которые образуются вокруг планеты по тем же законам, что и обычные, крупные спутники. Так же могли образоваться и многочисленные малые планеты, или астероиды, обращающиеся вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера.
 |
| Картина образования солнечной системы по Лапласу. |
*
Гипотеза Лапласа строго и последовательно объяснила происхождение всех форм движений материи, известных в то время в нашей солнечной системе. Она объяснила, почему все планеты вращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении и почти в одной и той же плоскости. Она объяснила, почему в том же самом направлении вращаются и планеты вокруг своей оси, и движутся спутники, их окружающие. Она объяснила, почему пути — орбиты — всех планет вокруг Солнца почти круговые.
Гипотеза Лапласа произвела потрясающее впечатление на его современников. Впервые труднейшие вопросы, которые в течение веков задавало себе человечество, были объяснены на основании одних лишь законов природы, без помощи какой бы то ни было идеи о божественном сотворении мира.
В своей книге «Диалектика природы» Фридрих Энгельс в следующих словах охарактеризовал огромное значение работы Лапласа, разбившей взгляд на мир, как на нечто, сразу возникшее таким, каким мы его знаем.
«Первая брешь в этом окаменелом мировоззрении была пробита не естествоиспытателем, а философом. В 1755 году появилась «Всеобщая естественная история и теория неба» Канта. Вопрос о первом толчке здесь был устранен. Земля и вся солнечная система предстали как нечто, ставшее в ходе времени...
Если бы стали немедленно и решительно работать в этом направлении, то естествознание ушло бы в настоящее время значительно дальше от того места, где оно находится. Но что путного могло выйти из философии? Сочинение Канта не имело непосредственного влияния, пока, долгие годы спустя, Лаплас и Гершель не развили и не обосновали его содержания».
Почему, однако, Лаплас свою гипотезу, сыгравшую такую огромную роль в истории науки, поместил на задворках книги, не в тексте, а в последнем примечании? Это объясняется чрезвычайно строгим складом ума Лапласа. За этим единственным исключением, он никогда не выставлял своих гипотез и не пользовался чужими. Он все старался вывести математически, как следствие немногих основных законов механики.
Но и о своей единственной замечательной гипотезе Лаплас говорит с большой осторожностью: «Я выдвигаю ее с недоверием, которое должно внушать все то, что не является результатом наблюдения и вычисления».
*
После так называемой термидорианской реакции Лаплас снова вернулся в Париж. Здесь он не замедлил предпринять некоторые выступления, чтобы расположить к себе новое, буржуазное правительство — Директорию. К сожалению, замечательный ученый не очень заботился о моральной высоте своего политического облика.
В то время, опираясь на вооруженную силу армии, шел к власти Наполеон. Между прочим, он живо интересовался деятельностью ученых, механиков, химиков, так как прекрасно понимал, какое практическое значение и в промышленности и в военном деле могут иметь научные открытия. Он сам бывал на заседаниях Национального института, в который были преобразованы прежние академии.
Здесь он увидел Лапласа. Холодный, умный, не блистающий нравственными добродетелями Лаплас очень нравился Наполеону.
Немедленно после сделанного им переворота Наполеон назначил Лапласа министром внутренних дел. Лапласу, пришлось работать в чрезвычайно напряженной обстановке. В стране еще шли попытки восстановления монархии Бурбонов, рабочие парижских предместий неодобрительно смотрели на усиливающуюся диктатуру Наполеона. Очень возможно, что ум Лапласа, гениальный в вопросах математических, плохо разбирался в том, как ему выполнить требования сурового первого консула. Во всяком случае через полтора месяца Лаплас был отстранен. В утешение Бонапарт назначил его членом сената, а в 1803 году — вице-председателем сената.
Впоследствии Наполеон охарактеризовал Лапласа как министра довольно пренебрежительно. Он писал: «Замечательно, что ни один из вопросов практической жизни не представлялся Лапласу в его истинном свете. Он везде искал какие-то субтильности, мелочи, идеи его отличались загадочностью, и, наконец, он весь был проникнут духом бесконечно малых, который вносил даже в администрацию».
Тем не менее Наполеон постоянно благоволил к Лапласу. В 1803 году он сделал его канцлером и наградит орденом Почетного легиона. В 1806 году Наполеон возвел Лапласа в звание графа империи. Но все это не помешало «благодарному ученому» восемь лет спустя, видя неизбежное восстановление династии Бурбонов, одному из первых подать голос за низложение Наполеона.
После реставрации королевства Лаплас по-прежнему умудрился «быть в почестях» и в 1816 году Людовик XVIII пожаловал Лапласу титул маркиза.
Впрочем, нужно отдать справедливость Лапласу, что он никогда не изменял науке. Даже маркизом Лаплас жил весьма скромно. На административных должностях он себя почти никак не проявлял и всегда много времени посвящал науке. Лапласа постоянно окружала молодежь, и после его смерти осталась целая школа астрономов-теоретиков.
Умер Лаплас в 1827 году, 78 лет от роду. Даже в бреду он говорил о каких-то предполагаемых им научных опытах. Его последними словами было: «То, что мы знаем, так ничтожно по сравнению с тем, чего мы не знаем».
*
Наука обязана Лапласу не только тем, что он впервые выдвинул строго научную гипотезу о происхождении космических миров, но и еще целым рядом замечательных исследований.
Так, например, Лаплас сделал очень многое для разработки методов, которые позволили бы вычислять с огромной точностью и предсказывать заранее положение каждой планеты в нашей солнечной системе на много лет вперед.
Лаплас объяснил также те неправильности, которые наблюдаются в движении Юпитера, Сатурна и Луны. Астрономы заметили, что движение Юпитера и Луны ускоряется, а движение Сатурна замедляется. Не зная точно причины этих явлений, можно было думать, что если так будет продолжаться и дальше, то в конце концов планета Юпитер упадет на Солнце, а Луна — на Землю. Сатурн же, удаляясь от Солнца все дальше и дальше, в конце концов должен вылететь за пределы солнечной системы в безграничное мировое пространство.
Лаплас сумел доказать, что неправильности в движении этих планет происходят от того, что упятеренная скорость движения Сатурна около Солнца равна удвоенной скорости движения Юпитера, и потому периодически происходят сближения обеих планет почти в одних и тех же условиях. Повторяющееся при этом взаимное возмущение движения накопляется, и происходит явление, напоминающее резонанс. Поэтому возмущения достигают очень большой величины. Но, как доказал Лаплас, в данном случае эти возмущения то возрастают, то уменьшаются с периодом в 900 лет. Поэтому никакой катастрофы с планетами произойти не может.
Подобным же образом Лаплас объяснил и неправильности в движении Луны и нашел, что они также периодичны.
Однако, Лаплас поставил и более общую задачу. Устойчива ли вообще солнечная система? Не случится ли в конце концов, что под влиянием взаимных возмущений часть планет и Земля упадут на Солнце и сгорят в его пламени, а часть из них навсегда улетит в космическое пространство.
При этом он доказал, что такого трагического конца в солнечной системе не будет: Земля никогда не сможет упасть на Солнце или улететь от него.
Надо сказать, что позднейшие исследования гарантируют эту устойчивость планетного мира только на несколько миллионов лет, но не абсолютно. Может быть, через миллионы лет солнечная система и расстроится...
Лаплас весьма оригинально определил расстояние Земли от Солнца, а вместе с тем и размеры всей солнечной системы. До Лапласа наиболее точные результаты для этой цели давали наблюдения того, как по временам планета Венера проходит между Землей и Солнцем. Для этого надо было снаряжать дорогостоящие экспедиции в далекие края. Такие случаи представлялись, однако, очень редко всего дважды в столетие, а в случае пасмурной погоды все труды и затраты пропадали даром. Лаплас же показал, как из наблюдений над неправильностями в движении Луны вокруг Земли, неправильностями, которые вызываются притяжением Солнца, можно выяснить расстояние от Солнца до Земли. А это расстояние служит масштабом, которым астрономы измеряют глубины вселенной.
Вообще изучение движения Луны Лаплас «использовал» очень широко. По Луне моряки в дальних плаваниях определяли свое местоположение в море, но для этого они должны были иметь заранее вычисленные таблицы движения этого небесного тела. Лаплас, углубив теорию движения Луны, составил такие таблицы и тем оказал огромную услугу мореплаванию.
Точно так же из наблюдений над некоторыми неправильностями в движении Луны Лаплас заключил, что Земля сплюснута у полюсов, и смог вычислить истинную форму нашей планеты. Это весьма облегчило составление географических карт. До этого приходилось довольствоваться весьма не точными данными, получаемыми путем дорогостоящих и продолжительных экспедиций по измерению кривизны Земли в разных ее частях.
Морские приливы и отливы, вызываемые притяжением Луны, играют большую роль в мореплавании. Роль их велика и в изменении земной поверхности. Вычислить заранее время наступления прилива и его высоту — задача очень трудная. Но Лаплас и ее решение продвинул далеко вперед.
Даже простое перечисление других важнейших проблем механики, астрономии и физики, в которые Лаплас сделал крупнейшие вклады, проложив пути для следующих за ним поколений ученых, заняло бы еще несколько страниц. Упомянем лишь еще о том, что Лаплас значительно усовершенствовал математическую теорию вероятности, которая находит себе сейчас все более широкое применение в самых различных областях практической жизни.
Наиболее характерная черта работ Лапласа — это его стремление довести свою теорию до практического применения. Этим Лаплас дорог нашей современности. Его гениальные математические исследования указывают пути всем современным ученым — математикам, механикам, астрономам, физикам и статистикам.
Некоторые работы Лапласа, как, например, его гипотеза о происхождении вселенной, теперь признаются ошибочными благодаря дальнейшему развитию науки и выяснению новых фактов, не известных Лапласу. Однако, это не умаляет их ценности. Они сыграли свою огромную историческую роль в развитии науки. Именно Лапласу первому удалось строго материалистически, без малейшей сделки с религией, подойти к вопросу о происхождении вселенной. В его работах мы видим высшую точку развития механического материализма XVIII столетия. Выводы этого мировоззрения потребовали значительных поправок. Механический материализм, как метод и мировоззрение, превзойден диалектическим материализмом, основанным учителями марксизма — Марксом и Энгельсом.
Но труды Лапласа, как и его единомышленников, сделали свое исторически полезное дело. Они показали всю силу человеческой мысли и материальность всего существующего. Они подготовили почву для дальнейшего победного шествия материалистического миросозерцания.
Комментариев нет:
Отправить комментарий