Laplace, Pierre-Simon

Pierre-Simon de Laplace
fr.  Pierre Simon Laplace

Laplace i senatskanslerns uniform. Fragment av ett porträtt av Jean-Baptiste Guérin , 1838
Födelsedatum 23 mars 1749( 1749-03-23 ​​)
Födelseort Beaumont-en-Auge , Normandie
Dödsdatum 5 mars 1827 (77 år gammal)( 1827-03-05 )
En plats för döden Paris
Land  Frankrike
Vetenskaplig sfär matematik , mekanik , fysik , astronomi
Arbetsplats
Alma mater Universitetet i Caen Basse-Normandie
vetenskaplig rådgivare Jean Leron D'Alembert
Känd som "Himmelmekanikens fader "
Utmärkelser och priser
Riddare Storkorset av Hederslegionens Orden Storofficer för hederslegionen Riddare av hederslegionens orden
Riddare av återföreningsorden
Medlem av Royal Society of London
Autograf
Wikiquote logotyp Citat på Wikiquote
Wikisources logotyp Jobbar på Wikisource
 Mediafiler på Wikimedia Commons
Politiska ståndpunkter
Föregångare:
Nicolas-Marie Quinette 		Frankrikes inrikesminister
12 november - 25 december 1799 		Efterträdare:
Lucien Bonaparte

Pierre-Simon, markis de Laplace ( fransk  Pierre-Simon de Laplace ; 23 mars 1749  - 5 mars 1827 ) - fransk matematiker , mekaniker , fysiker och astronom ; känd för sitt arbete inom himlamekaniken , differentialekvationer , en av skaparna av sannolikhetsteorin . Fördelarna med Laplace inom området ren och tillämpad matematik, och särskilt inom astronomi, är enorma: han förbättrade nästan alla delar av dessa vetenskaper.

Laplace var medlem av sex vetenskapsakademier och kungliga sällskap, inklusive St. Petersburg Academy (1802) och medlem av French Geographical Society . Hans namn finns med i listan över Frankrikes största vetenskapsmän , placerad på första våningen i Eiffeltornet .

Biografi

Född i en rik bondefamilj i Beaumont-en-Auge, i Normandie . Laplaces far var en tid borgmästare i denna stad. Familjen hade också en äldre syster, Marie-Anne. Pojken studerade på benediktinskolan , varifrån han dock kom ut som en övertygad ateist . Rika grannar hjälpte en kapabel ung man att komma in på universitetet i Caen 1765 [1] .

Memoarerna " Sur le calcul intégral aux différences infiniment petites et aux différences finies " (1766) som skickades av honom till Turin och trycktes där väckte vetenskapsmäns uppmärksamhet, och Laplace bjöds in till Paris. Där skickade han D'Alembert en memoarbok om mekanikens allmänna principer. Han uppskattade omedelbart den unge mannen och hjälpte honom att få jobb som matematiklärare vid Militärhögskolan.

Efter att ha löst livets angelägenheter, började Laplace omedelbart storma "det största problemet med himlamekaniken ": studiet av solsystemets stabilitet . Samtidigt publicerade han viktiga arbeten om teorin om determinanter , sannolikhetsteori , matematisk fysik och andra.

1773, genom att på ett mästerligt sätt tillämpa matematisk analys , visade Laplace att planeternas banor är stabila, och deras genomsnittliga avstånd från solen förändras inte från ömsesidig påverkan (även om den upplever periodiska fluktuationer). Även Newton och Euler var inte säkra på detta. Det visade sig visserligen senare att Laplace inte tog hänsyn till tidvattenfriktion, vilket saktar ner rotationen, och andra viktiga faktorer. För detta arbete valdes den 24-årige Laplace till adjungerad till Paris Academy of Sciences .

1785 valdes Laplace till fullvärdig medlem av Paris Academy of Sciences. Samma år, vid ett av proven, uppskattade Laplace mycket kunskapen hos den 16-årige sökande Bonaparte . Därefter var deras förhållande alltid varmt. 12 år senare rekommenderade Laplace general Bonaparte till Frankrikes institut (som vetenskapsakademin då kallades) [2] .

Under de revolutionära åren tog Laplace en ledande del i arbetet i kommissionen för införandet av det metriska systemet och föreläste vid Normalskolan. I alla skeden av det turbulenta politiska livet i det dåvarande Frankrike kom Laplace aldrig i konflikt med myndigheterna, som nästan undantagslöst överöste honom med heder. Laplaces gemensamma ursprung skyddade honom inte bara från revolutionens förtryck, utan tillät honom också att ockupera höga positioner. Han annonserade aldrig sina politiska åsikter.

Under den jakobinska terrorn 1793-1794 stängdes Vetenskapsakademien, och alla "moderater", inklusive Laplace, uteslöts från kommissionen för mått och vikter. Astronomen Jean Bailly , en nära vän till Laplace, fångades och avrättades med giljotin. Laplace och hans familj lämnade Paris för Melun , där han började arbeta med Celestial Mechanics och Exposition of the System of the World. Efter nedgången och avrättningen av Robespierre återställdes akademin (under namnet "National Institute of Sciences and Arts"), Laplace fick i uppdrag att leda Longitudbyrån (som det franska astronomiska institutet kallas). Vikt- och måttkommissionen återupptog arbetet och avslutade det framgångsrikt 1795, den huvudsakliga längdenheten kallades metern på förslag av Laplace [3] .

Från 1795 föreläste Laplace om sannolikhetsteorin vid den nyöppnade Normal School , där han var inbjuden som professor i matematik, tillsammans med Lagrange , genom dekret av National Convention .

År 1796 publicerades Exposition of the System of the World, en populär skiss av resultaten som senare publicerades i Celestial Mechanics, utan formler och livfullt uttalade; boken var allmänt känd, bara under författarens liv trycktes den om 4 gånger, översatt till många språk i världen. År 1799 publicerades de två första volymerna av Laplaces huvudverk, den klassiska himlamekaniken (det var Laplace som introducerade denna term). Den här boken beskriver planeternas rörelser, deras möjliga former, teorin om tidvatten. Arbetet med monografin varade i 26 år: volym III publicerades 1802, volym IV - 1805, volym V - 1823-1825. Presentationsstilen var onödigt koncis, författaren ersatte många beräkningar med orden "det är lätt att se att ...". Men analysens djup och innehållsrikedomen gjorde detta verk till en uppslagsbok för astronomer från 1800-talet. I en av anteckningarna beskrev Laplace i förbigående den berömda hypotesen om solsystemets ursprung från en gasnebulosa, som tidigare lagts fram av Kant . I den tredje upplagan av Celestial Mechanics (1813) utökade Laplace presentationen av sin kosmogoniska hypotes avsevärt.

Napoleon belönade Laplace med titeln greve av riket och alla tänkbara order och positioner. Han försökte till och med som inrikesminister, men efter 6 veckor valde han att erkänna sitt misstag. Laplace introducerade i ledningen, som Napoleon senare uttryckte det, "det oändligas ande", det vill säga smålighet. Men i utbyte mot den förlorade ministerposten utsåg Napoleon Laplace till senator. Bland de order som minister Laplace lyckades göra var en order om att bevilja pension till änkan efter den avrättade Bailly [4] . Titeln som greve som gavs till honom under kejsardömets år, ändrade Laplace kort efter restaureringen av bourbonerna till titeln markis (1817) och medlem av kammaren av kamrater .

1812 dök den sista monografin av den 63-åriga Laplace upp – den storslagna analytiska sannolikhetsteorin, där Laplace också sammanfattade alla sina egna och andras resultat. År 1814 publicerade han en populär utläggning av detta verk, An Essay on the Philosophy of Probability, vars andra och fjärde upplaga fungerade som en introduktion till andra och tredje upplagorna av The Analytic Theory of Probability. "Experience in the Philosophy of Probability Theory" publicerades i rysk översättning 1908, återutgiven 1999.

I april 1823 firade vetenskapsakademin i Paris högtidligt 50-årsdagen av Laplaces antagning till akademin.

Laplace dog av en förkylning den 5 mars 1827 på sitt eget gods nära Paris, 78 år gammal.

Familj

År 1788 gifte sig den 39-åriga Laplace med Marie-Charlotte de Courty de Romange ( Marie-Anne-Charlotte de Courty de Romange ), en artonårig flicka från en adlig familj i Besançon . Bröllopet firades i Saint-Sulpice i Paris. Paret fick två barn - sonen Charles-Emile (1789-1874), blivande general, och dottern Sophie-Suzanne (1792-1813). Charles-Emile hade inga ättlingar; tvärtom hade hans dotter, trots sin tidiga död, en dotter från vilken talrika avkommor härstammade.

Vetenskaplig verksamhet

Matematik

Vid lösning av tillämpade problem utvecklade Laplace metoder för matematisk fysik, som används flitigt i vår tid. Särskilt viktiga resultat avser potentiell teori och specialfunktioner. Laplace-transformen och Laplace-ekvationen är uppkallade efter honom .

Han avancerade linjär algebra långt; i synnerhet gav Laplace en expansion av bestämningsfaktorn i minderåriga .

Laplace utökade och systematiserade den matematiska grunden för sannolikhetsteorin , introducerade genererande funktioner. Den första boken i "Analytisk sannolikhetsteori" ägnas åt matematiska grunder; Sannolikhetsteorin börjar i den andra boken, som tillämpas på diskreta slumpvariabler. På samma plats - beviset för Moivres begränsande satser - Laplace och tillämpningar på matematisk bearbetning av observationer, befolkningsstatistik och "moralvetenskaper".

Laplace utvecklade också teorin om fel och approximationer genom minsta kvadraters metod .

Astronomi

I Celestial Mechanics sammanfattade Laplace både sin egen forskning inom detta område och sina föregångares arbete, med början i Newton. Han gav en omfattande analys av de kända rörelserna hos solsystemets kroppar på grundval av lagen om universell gravitation och bevisade dess stabilitet i betydelsen av den praktiska invariansen av planeternas medelavstånd från solen och obetydligheten av fluktuationerna hos de återstående elementen i deras banor. Tillsammans med en massa speciella resultat om enskilda planeters, satelliters och kometers rörelser, planeternas figurer, teorin om tidvatten etc., var det viktigaste den allmänna slutsatsen som motbevisade åsikten (som delades av Newton) att upprätthållandet av den nuvarande formen av solsystemet kräver ingripande av några - några främmande övernaturliga krafter.

Laplace bevisade solsystemets stabilitet , bestående av det faktum att på grund av planeternas rörelse i en riktning, små excentriciteter och små ömsesidiga lutningar i deras banor, måste det finnas en oföränderlighet av planeternas genomsnittliga avstånd från solen , och fluktuationerna hos andra element i banorna måste hållas inom mycket snäva gränser.

Laplace föreslog den första matematiskt sunda kosmogoniska hypotesen för bildandet av solsystemets alla kroppar, som bär hans namn: Laplaces hypotes . Han var också den första som antydde att några av de nebulosor som observerades på himlen faktiskt är galaxer som vår egen Vintergatan .

Han förde störningsteorin långt fram och visade övertygande att alla avvikelser av planeternas position från de som förutspås av Newtons lagar (närmare bestämt förutspåddes av lösningen av tvåkroppsproblemet) förklaras av planeternas ömsesidiga inflytande, vilket kan tas i beaktande med samma Newtons lagar. Redan 1695 upptäckte Halley att Jupiter gradvis accelererar och närmar sig solen under flera århundraden, medan Saturnus tvärtom saktar ner och rör sig bort från solen. Vissa forskare trodde att Jupiter så småningom skulle falla in i solen. Laplace upptäckte orsakerna till dessa förskjutningar ( ojämlikheter ) - planeternas ömsesidiga inflytande, och visade att detta inte är något annat än periodiska fluktuationer, och allt återgår till sin ursprungliga position vart 929:e år [5] .

Innan upptäckterna av Laplace försökte många vetenskapsmän förklara teorins avvikelser från observationer genom eterns rörelse, tyngdkraftens ändliga hastighet och andra icke-Newtonska faktorer; Laplace begravde sådana försök under lång tid. Han, som tidigare Clairaut , förkunnade: inom himmelsk mekanik finns det inga andra krafter än newtonska, och han underbyggde denna tes med förnuft.

Laplace upptäckte att accelerationen i månens rörelse, som förbryllade alla astronomer ( sekulär ojämlikhet ), också är en periodisk förändring i månbanans excentricitet , och den uppstår under påverkan av attraktionen av stora planeter. Månens förskjutning, beräknad av honom under påverkan av dessa faktorer, stämde väl överens med observationer.

Baserat på ojämlikheterna i månens rörelse förfinade Laplace kompressionen av jordens sfäroid. I allmänhet gjorde de studier som Laplace utförde i vår satellits rörelse det möjligt att sammanställa mer exakta tabeller över månen, vilket i sin tur bidrog till lösningen av navigeringsproblemet att bestämma longitud till havs.

Laplace var den första som konstruerade en exakt teori om rörelsen hos Jupiters galileiska satelliter , vars banor ständigt avviker från de Keplerska på grund av ömsesidig påverkan . Han gav också en förklaring av " Wargentina- relationen " mellan satelliternas omloppsvinklar i termer av Newtons lagar. Denna förklaring har kallats " Laplace-resonansen " [6] .

Efter att ha beräknat jämviktsförhållandena för Saturnus ring , visade Laplace att de är möjliga endast med en snabb rotation av planeten runt dess axel, och detta bevisades verkligen senare av observationer av William Herschel .

Laplace utvecklade teorin om tidvatten med hjälp av tjugo års observationer av havsnivån i Brest .

Före sin tid förutspådde Laplace i sin Exposition of the System of the World (1796) faktiskt " svarta hål ":

Om diametern på en lysande stjärna med samma täthet som jorden var tvåhundrafemtio gånger solens diameter, så kunde på grund av stjärnans attraktion inte en enda av de strålar som sänds ut av den nå oss; därför är det möjligt att den största av de lysande kropparna är osynliga av denna anledning.

— Laplace PS , 1795, Le Systeme du Monde, vol. II, Paris]

Denna djärva gissning togs dock bort från den fjärde upplagan.

Fysik

Laplace äger den barometriska formeln , som relaterar luftens densitet, höjd över havet, luftfuktighet och acceleration av fritt fall. Han studerade också geodesi och teorin om refraktion .

Tillsammans med Antoine Lavoisier 1779-1784. vetenskapsmannen behandlade teorin om värme, uppfann iskalorimetern . Laplace publicerade ett antal artiklar om teorin om kapilläritet och upprättade en lag för kapillärtryck.

1809 behandlade Laplace problemen med akustiken ; han härledde en formel för ljudets hastighet i luft. Viktig forskning relaterar också till hydrodynamik .

Laplace satte Biot-Savart-lagen i den matematiska formen av en elementär interaktion mellan ett elektriskt strömelement och en magnetiserad punkt.

Han föreslog en metod för att bestämma utbredningshastigheten för gravitationssamverkan mellan kroppar [7] .

Filosofiska synpunkter

Dialogen mellan Laplace och Napoleon är allmänt känd:

"Du skrev en så enorm bok om världens system och du nämnde aldrig dess Skapare!
"Sire, jag behövde inte den hypotesen.

Originaltext  (fr.)[ visaDölj] "M. Laplace, på mig dit que vous avez écrit ce volumineux ouvrage sur le système de l'Univers sans faire une seule fois mention de son Créateur."

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

— Laplaces dialog med Napoleon

Men Herve Fay [8] [9] skrev följande 1884:

Faktum är att Laplace aldrig sa detta. Här är vad jag tror faktiskt hände. Newton, som trodde att de urgamla störningarna som han beskrev i sin teori så småningom skulle förstöra solsystemet, säger någonstans att Gud måste ingripa då och då för att hela ondskan och på något sätt hålla systemet igång. Detta är dock en ren gissning, inspirerad av Newtons ofullständiga undersökning av förutsättningarna för stabiliteten i vår lilla värld. Vetenskapen vid den tiden var fortfarande otillräckligt utvecklad för att fullständigt kartlägga dessa förhållanden. Men Laplace, som hittade dem genom djup analys, svarade förste konsuln att Newton förgäves hade krävt gudomligt ingripande för att då och då ställa in världens maskin (la machine du monde), och att han, Laplace, inte gjorde det. behöver en sådan erkännande. Därför betraktade Laplace inte Gud som en hypotes, utan hans ingripande på en viss plats.

Laplaces unga kollega, astronomen François Arago , som 1827 höll ett tal till hans ära inför den franska vetenskapsakademin, berättade för Faye att en förvrängd version av Laplaces samtal med Napoleon redan cirkulerade mot slutet av Laplaces liv. Fai skrev [8] [9] :

M. Arago försäkrade mig om att Laplace, som kort före sin död varnades för att denna berättelse skulle publiceras i en biografisk samling, bad honom kräva att förlaget skulle ta bort den. Det var nödvändigt att antingen förklara eller ta bort det, och det andra sättet var det enklaste. Men tyvärr togs det inte bort och förklarades inte.

Ändå hade Laplace ett starkt rykte som ateist [10] . Flera källor citerar en fortsättning på Napoleons samtal med Laplace; enligt dem berättade Napoleon senare för Laplace Lagranges svar : Gud är en underbar hypotes, den förklarar mycket. Laplace invände torrt mot detta: "Denna hypotes, sir, förklarar faktiskt allt i allmänhet, men tillåter inte att någonting förutsägs" [11] .

Laplace var en anhängare av absolut determinism . Han hävdade att om någon intelligent varelse kunde känna till positionerna och hastigheterna för alla partiklar i världen någon gång, skulle den kunna förutsäga alla världshändelser med fullständig noggrannhet. En sådan hypotetisk varelse fick senare namnet Laplaces demon . Det felaktiga i en sådan förutbestämning noterades långt före tillkomsten av den probabilistiska kvantmekaniken  - så tidigt som i början av 1900-talet upptäckte Henri Poincaré i grunden oförutsägbara processer där en obetydlig förändring i initialtillståndet orsakar godtyckligt stora avvikelser i sluttillståndet över tid [12] .

Personliga egenskaper

Samtida noterade Laplaces välvilja mot unga vetenskapsmän, hans ständiga beredskap att hjälpa. Hans inställning till sina kollegor var mycket mer återhållsam, samtida förebråade ofta Laplace för arrogans, ignorering av prioritetsfrågor - i sina skrifter hänvisade han ofta inte till upptäckarna [13] .

Laplace var en av det franska frimureriets framstående figurer . Han var hedersstormästare i Grand Orient of France [14] .

Utmärkelser

Minne

För att hedra forskaren heter:

Laplace begravdes på Père Lachaise-kyrkogården i Paris, men 1888 överfördes hans kvarlevor till Saint-Julien-de-Mayloc ( franska:  St Julien de Mailloc ) i kantonen Orbec och begravdes på nytt på familjens gods. Graven ligger på en kulle med utsikt över byn.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Det finns ett antagande att Laplace var den oäkta sonen till en lokal adelsman: se Lishevsky V.P. Berättelser om vetenskapsmän. M.: Nauka, 1986, s. 72. Två omständigheter talar för detta antagande: närvaron av rika mecenater och den ömsesidiga likgiltigheten, som når gränsen för alienation, mellan Laplace och hans föräldrar, som många noterat.
  2. ↑ Casado, 2015 , sid. 97-98.
  3. ↑ Casado, 2015 , sid. 80-87.
  4. ↑ Casado, 2015 , sid. 100.
  5. ↑ Stillwell D. Matematik och dess historia. - Moskva-Izhevsk: Institutet för datorforskning, 2004, s. 235-237.
  6. ↑ Stuart, 2018 , sid. 180.
  7. ↑ Laplace P. S. Uttalande om världens system. — M.: Nauka, 1982, sid. 309
  8. ↑ 1 2 Faye, Hervé (1884), Sur l'origine du monde: théories cosmogoniques des anciens et des modernes . Paris: Gauthier-Villars, s. 109-111
  9. ↑ 1 2 Pasquier, Ernest (1898). "Les hypothèses cosmogoniques ( svit )" Arkiverad 3 juli 2013 på Wayback Machine . Revue néo-scholastique , 5o année, nr 18 , pp. 124-125, fotnot 1
  10. ↑ Casado, 2015 , sid. 156.
  11. ↑ Livio, Mario . Var Gud en matematiker? Kapitel 5. - M. : AST, 2016. - 384 sid. — (Vetenskapens gyllene fond). - ISBN 978-5-17-095136-9 .
  12. ↑ Casado, 2015 , sid. 145-146.
  13. ↑ Casado, 2015 , sid. 155-156.
  14. ↑ Moramarco M. Frimureriet förr och nu

Proceedings

Litteratur

 1700-tals mekanik
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 • Thomas Jung
  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk
Släktforskning och nekropol