Пьер Симон Лаплас. Его жизнь и научная деятельность
Шрифт:
Лаплас доказал также, что океан и атмосфера, несмотря на свою подвижность, несмотря на свои течения относительно движений земной оси или ее экватора, представляют нечто как бы составляющее с Землей единое целое.
Вообще можно сказать, что Лаплас не только умел решать трудные вопросы астрономии, но также целенаправленно выбирал для своих исследований самые важные и существенные задачи. К числу таких, бесспорно, принадлежит вопрос: всегда ли земная ось выходит на поверхность Земли в одних и тех же точках, то есть полюсы Земли, соответствующие каждый год различным звездам, не перемещаются ли так же и на земной поверхности? Если бы последнее предположение действительно имело место, то вместе с полюсами изменял бы свое положение экватор, переменялись бы географические широты, климат каждой страны подвергался бы изменениям, потому что различные места поверхности приближались бы попеременно к полюсам. Лаплас доказал, что вследствие закона тяготения полюсы не могут изменять своего положения на земной поверхности.
В прошедшем столетии во Франции не умели даже изготавливать астрономических инструментов. Пальма первенства в этом принадлежала англичанам. Когда Гершель производил свои открытия, то во Франции никто не мог проверить этих открытий. Лаплас, однако, при помощи одного математического анализа
Араго по этому поводу справедливо говорит: «Итак, умственные глаза могут заменять сильные телескопы и приводить к важным астрономическим открытиям».
Таковы были открытия Лапласа в области астрономии. Везде он стремился доказать устойчивость замечаемого порядка во вселенной. Если взор его с неба обращался на Землю, то и здесь исследования геометра не изменяли этому главному его направлению.
Явление прилива и отлива древние с отчаянием называли могилой человеческого любопытства. Лаплас хорошо сознавал, что между явлениями приливов и отливов и притягательной силой Солнца на поверхность жидкости существует непременная связь. Проникнутый этой мыслью, он в течение двадцати лет производил наблюдения в Бресте и, следя внимательно за колебанием уровня океана, вывел, что 75 Лун весят столько же, сколько наша Земля. Он рассмотрел теорию приливов и отливов с новой точки зрения и решил утвердительно вопрос об устойчивом равновесии морей. Если бы волны находились в неустойчивом равновесии, то ветры и землетрясения могли бы поднимать их до самых высоких гор; ужасные наводнения угрожали бы нам в будущем. Лаплас доказал, что устойчивость равновесия океана сохраняется в том случае, когда плотность жидкой массы менее плотности Земли. Понятны успокоительные для нас последствия решения этого вопроса.
По теории Бюффона и Бальи, пользовавшейся в то время большою популярностью, Земля должна была замерзнуть, и притом в скором времени. Лаплас отнесся к этой теории по-своему: он стремился определить числовую величину скорости охлаждения нашего шара. Процесс самого охлаждения был так красноречиво описан Бюффоном, что представлял собою какой-то ученый роман. Лаплас подошел к решению этого вопроса следующим путем. Тела сжимаются от холода; по основным законам механики, с уменьшением размеров тела скорость вращения его увеличивается. Время обращения Земли вокруг ее оси называется сутками; если Земля действительно охлаждается, то сутки должны становиться все короче. Нам представляется возможность решить этот вопрос, определив величины дуг, проходимых Луной в каждые сутки в различные столетия. Таблицы расширения и сжатия тел от перемены температуры и астрономические летописи греков, арабов и новейших времен убеждают нас в том, что в две тысячи лет средняя температура Земли не изменилась даже на одну сотую градуса Цельсиева термометра. Вот она – истинная логика фактов.
Приводя здесь научные труды Лапласа, наиболее характеризующие его ученую деятельность, мы, насколько было возможно, старались указать на особенность его приемов. В них проявляется какая-то удивительная меткость ума ясного, деятельного, расчетливого и холодного. Он прежде всего любит порядок; все, что ему противоречит, привлекает его внимание, и он стремится подчинить это противоречие закону – покорить рассуждению. Научные труды его отличались удивительной тщательностью, все они написаны простым, но изысканным языком. В умственной работе, как и во всякой другой деятельности, проявляется также характер и вообще индивидуальные особенности человека.
Сама, так сказать, манера работать у различных ученых различна. Араго говорит: «Эйлер, Д’Аламбер и Лагранж владели в одинаковой степени математическим гением; однако работали и писали они совершенно различно. Эйлер вычислял с необыкновенной легкостью; вычисления были его стихией, всякий физический вопрос, которым он занимался, он спешил привести к вычислению». Араго сравнивает его в этом отношении с орлом, который постоянно стремится в высшие слои атмосферы.
Д’Аламбер писал Лагранжу: «у меня не в характере заниматься продолжительно одним и тем же предметом. Я оставляю его и принимаюсь за него снова по воле моей фантазии. И такой способ занятий нимало не вредит моим успехам». В противоположность ему Лагранж долго не мог оторваться от занятий каким-нибудь одним предметом; он говорит о себе: «Я занимаюсь математикой спокойно и в тишине. И когда меня ничто и никто не торопит, то я работаю более для своего удовольствия, а не по обязанности; я похожу на вельмож, охотников строиться: я строю, ломаю, перестраиваю до тех пор, пока не выйдет что-нибудь такое, чем я останусь хоть несколько доволен».
Лаплас рожден был для того, чтобы все усовершенствовать, расширять пределы нашего знания, приводить вопросы к строгому окончательному решению. Фурье говорит: «Если бы астрономию можно было закончить, Лаплас бы ее закончил».
Лаплас всегда стремился к тому, чтобы людям принадлежали только результаты его деятельности; о себе самом, о внутренней стороне своей жизни, он всегда и везде умалчивает. Как в жизни, так и в науке величайшая осторожность составляет его отличительную черту; редко поверяет он миру свои гипотезы, большею частью говоря только о том, что ему положительно известно; он излагает свои открытия языком, который в литературном отношении считается образцовым. Везде и всегда он является перед нами в полной форме.
Разделяя мнение, что слог характеризует человека, приведем несколько выдержек из сочинения Лапласа.
«Астрономия, – говорит Лаплас, – возвышенностью своего предмета и совершенством своих теорий представляет самый лучший памятник человеческого ума и самое благородное проявление его духовных сил. Человек долгое время под влиянием иллюзий чувств и самолюбия считал себя центром вселенной; он думал, что вокруг Земли, им обитаемой, вращаются все светила небесные, и был наказан за свое пустое тщеславие тем страхом, который испытывал перед ними. Наконец вековые труды человечества сняли завесу с системы мира, и вся вселенная предстала перед человеком в истинном свете. Человек осмотрелся и увидел себя на планете, представляющей ничтожную песчинку сравнительно со всей вселенной. Великие результаты такого открытия способны, однако, утешить человека в его разочаровании; как ни мала Земля, а все же, находясь на этой ничтожной по своим размерам планете, он постиг великие тайны вселенной. Будем же ревностно сохранять сокровища человеческих знаний, будем стараться увеличить запас того, что составляет возвышенное наслаждение мыслящих существ. Эти знания, сверх того, оказали важные услуги мореплаванию и географии; но величайшее благодеяние их для человечества заключается в том, что они рассеяли страх человека перед чудесами неба и искоренили заблуждения, происходившие от незнания истинного отношения человека к природе; эти заблуждения и этот страх возродились бы тотчас, если бы вдруг какими-нибудь судьбами погас светоч науки».
Далее в своем сочинении «Изложение системы мира» Лаплас высказывает следующее мнение о способе нахождения истины:
«Сгорая от нетерпения узнать причины явлений, ученый, одаренный живым воображением, часто предвидит то, чего нельзя вывести из запаса существующих наблюдений. Без сомнения, самый верный путь от явлений восходит к причинам; однако история науки убеждает нас в том, что люди, открывшие законы природы, не всегда шли долгим и трудным путем. Они вверялись своему воображению. Но как много заблуждений открывает нам этот опасный путь! Воображение рисует нам причину, которой противоречат факты; мы перетолковываем последние, подгоняя их к нашей гипотезе, мы искажаем таким образом природу в угоду нашему воображению; время неумолимо разрушает такую работу, и вечным остается только то, что не противоречит наблюдению. Успехи в науках создаются только теми истинными философами, в которых мы находим счастливое соединение могучего воображения с большою строгостью в мышлении и тщательностью в опытах и наблюдениях; душу всякого такого философа волнует попеременно то страстное желание угадать причины явлений, то страх ошибиться именно вследствие такого желания».
В этих словах сказалось отношение к науке самого Лапласа. Отношение живое и честное. В своей истории астрономии он с сокрушением говорит об ошибках и заблуждениях, в которые впадали иногда великие умы, и восторгается великими проявлениями человеческого ума. Но всем этим чувствам он как-то не поддается, выражает их урывками, сдержанно и замечательно сильно. Какая же связь между грандиозной научной деятельностью Лапласа и его жизнью? Мы видели его главное стремление в науке доказать устойчивость, порядок. В области науки можно различить два рода трудов: одни требуют окрыления фантазии – вдохновения, другие – упорной, ровной и непрерывной работы мысли. Когда Лаплас вступил на поприще научной деятельности, великий закон тяготения был открыт Ньютоном; Декарт, Ньютон и Лейбниц установили новые методы в математике. Ему оставалось только продолжить начатое. Но это еще не значит, что ему не пришлось преодолевать никаких трудностей; последние, напротив, были громадны. Его предшественники в области точных наук завоевали новые области, а ему пришлось покорять их своей власти. Такая научная деятельность требует всех свойств мудрого правления; таким мудрым правителем является нам Лаплас в своих сочинениях. Он сдержан в словах, осторожен в поступках, упорен и тверд, но честолюбие его ненасытно и глубоко. Он идет шагом, но верным шагом, оправдывая пословицу «Тише едешь – дальше будешь». Он родился в бедной среде и весьма рано начал заниматься наукой; в науке он сразу почувствовал свои силы, а то, что он видел вокруг себя, наносило раны его гордости; с презрением отвернулся он от жизни и не отводил глаз от своих книг. Астрономия и математика привлекли его внимание, и он принялся за ту работу, которая представлялась ему в этой области в тот момент; эта работа наложила свою печать на личность Лапласа, уяснением которой мы и займемся.
Глава II. В самом себе и среди других
Жизнь и характер Лапласа. – Отношение Лапласа к Араго, Бувару, Бальи.
Пьер Симон Лаплас родился 24 марта 1749 года в Бомоне на Оже, местечке департамента Кальвадос в Нормандии. К сожалению, биографию Лапласа приходится начинать указанием пробела, относящегося к его раннему детству; этим пробелом мы обязаны воле самого Лапласа; он никогда не любил говорить о своем детстве и первой молодости и упорно скрывал все, что относилось к этому времени его жизни. Великий астроном и математик не пожелал, чтобы мы знали его слабым и беззащитным ребенком и могли бы проследить тот путь, каким он дошел до той степени развития, какую он обнаружил перед людьми, когда стал им известен. Но, скрыв от нас свое детство, он выдал нам свои взгляды на жизнь, свое отношение к людям, о которых мы будем говорить впоследствии. Итак, Лаплас явился перед нами уже молодым человеком, одаренным замечательною памятью; и необыкновенно быстрым пониманием. Мы видим, что он в совершенстве знал древние языки и с успехом занимался литературой. Все области знания, казалось, привлекали его расцветающий гений. Он готовился быть теологом и имел самый блестящий успех на этом поприще, проявив большой ораторский талант и изворотливость ума в спорах о различных предметах богословия. Однако Лаплас вскоре оставил и богословие, и литературу и предался одной математике; в этой области он сразу почувствовал свои силы и ему захотелось более широкого поприща; его стало тянуть в столицу. В то время самым влиятельным математиком был Д’Аламбер. Он дал понять Королевской академии в Турине, что молодой Лагранж, которого она недостаточно ценила, – первоклассный математик; королю прусскому он же внушил должное почтение к великому Эйлеру. Взоры молодого Лапласа также устремились к Д’Аламберу: не поможет ли тот и ему выйти из неизвестности. Он приехал в Париж с запасом всевозможных рекомендаций. Но Д’Аламбер не обратил на них никакого внимания и даже не принял Лапласа. Тогда Лапласу пришла счастливая мысль изложить свои мысли об основных законах механики и послать их Д’Аламберу. Позднее Лаплас любил вспоминать об этом и часто сообщал математику Фурье отрывки из этого своего письма к Д’Аламберу. Фурье в своем похвальном слове Лапласу говорит, что в них много было глубоких мыслей, поэтому неудивительно, что Д’Аламбер после такой рекомендации принял Лапласа с распростертыми объятиями и через несколько дней предоставил ему место профессора в Париже, в Военной школе. Лаплас, став таким образом на свою дорогу, неуклонно пошел к намеченной им цели, не останавливаясь и не сворачивая в сторону. Гений Лапласа отличался большим постоянством и твердостью. Он в то время уже был прекрасно знаком с современным ему состоянием математики. Это было известно всем, но никто не знал, каким чудом теолог превратился в математика. Тогда же он избрал своей специальностью астрономию и решил один важный вопрос из теоретической астрономии. Только в этой науке находил полное удовлетворение гордый дух Лапласа.