Пьер Симон Лаплас. Его жизнь и научная деятельность

Глава IV. Общие итоги

Заслуги Лапласа в области физики. – Гипотеза Лапласа о происхождении Солнечной системы.

Нам известно, что Лаплас работал также в области физики; труды его по физике очень многосторонни, но по значению своему уступают заслугам в области астрономии. В XII книге Небесной механики мы находим гипотезу Лапласа относительно законов теплоты; она заключается в следующем. Тело состоит из частичек, из которых каждая своим притяжением держит вокруг себя известное количество теплорода; частички тела притягивают друг друга так же, как притягивают теплород; но сами частички теплорода взаимно отталкиваются.

В газах частички так отдалены одна от другой, что их взаимное притяжение почти нечувствительно, вследствие чего эти вещества постоянно стремятся к расширению под влиянием взаимного отталкивания теплородных частичек. Лаплас предполагает, что теплород постоянно лучеиспускается между частичками; энергия этого внутреннего лучеиспускания есть температура газа.

Из сказанного видно уже, что гипотеза Лапласа вся построена на предположении вещественности теплоты и не согласуема с какой бы то ни было теорией волнообразного движения.

Большего внимания заслуживают исследования Лапласа, относящиеся к скорости звука. Он первым заметил, что обыкновенный закон изменений в упругости воздуха, зависящих от его сжатия, не может относиться к таким быстрым колебаниям, из которых состоит звук; дело в том, что внезапное сжатие воздуха производит известную теплоту, от которой еще более увеличивается эластичность воздуха. Лаплас в 1816 году открыл теорему, из которой можно определить это добавочное увеличение эластичности. Вычисленная при помощи его теоремы скорость звука довольно точно согласовалась с результатами лучших, прежде сделанных опытов, и подтвердила еще более точные опыты, произведенные впоследствии.

Общий характер деятельности Лапласа в физике заметен уже из того немногого, что мы здесь сказали; его опыты, наблюдения и отдельные теоремы имеют большое значение, но его гипотезы относительно теплоты, звука и света противоречат волнообразной теории, которую, казалось, так естественно было принять творцу небесной механики. Юнг в своей критике жалуется на то, что человек, так высоко стоявший в ученом мире, как Лаплас, употребил свое влияние на распространение заблуждения и не обратил внимания на факты, блистательно подтвердившие теорию волнообразных движений.

В опытной физике мы находим калориметр Лавуазье и Лапласа. Наука соединила имена этих двух ученых, так глубоко различных во всех других отношениях. Постоянное общение с Лавуазье и Бертолле значительно способствовало многосторонности Лапласа. Воззрения Лавуазье, творца современной химии, были, как все новое, встречены нападками и бранью. В Германии произошло сожжение портрета Лавуазье, и только математики Лаплас, Менье и Монж явились в то время сторонниками новой теории.

Лавуазье был секретарем Комиссии мер и весов, в которой принимали участие Лаплас, Борда, Лагранж и другие.

В заключение мы познакомим читателя с гипотезой Лапласа относительно происхождения Солнечной системы. Это, конечно, вопрос, решение которого, строго говоря, никогда нельзя будет проверить. О таких гипотезах можно только судить по той степени, в которой они удовлетворяют наш ум. Заслуживает внимания тот знаменательный факт, что в своих воззрениях на происхождение мира сошлись два гения, Кант и Лаплас, в разное время и совершенно независимо друг от друга. Кант в своем сочинении «Естественная история неба» стремился объяснить происхождение планетной системы. Это было в 1755 году, когда Лаплас был еще юношей. Мы приведем рассуждение Канта, не представляющее никаких затруднений для понимания. Кант придерживался того мнения, что вопрос о происхождении небесных тел и исследование причины их движения не принадлежит к числу труднейших. Он говорит: «Небесные тела суть шарообразные массы, это убеждает нас в том, что образование их должно обусловливаться простыми, несложными процессами. Движения небесных светил имеют такой же характер. Они – не что иное, как беспрепятственное продолжение движений от однажды полученного толчка; это движение под влиянием силы тяготения, сосредоточенной в центре, становится кругообразным. Сверх того, пространство, в котором они движутся, неизмеримо велико; это дает свободу движению и представляет нам возможность наблюдать его особенности. Мне кажется, здесь все дело обставлено так ясно, что можно сказать без преувеличения, дайте мне вещество, и я вам из него создам мир. Это, разумеется, следует понимать так: дайте мне вещество, и я объясню вам, как из него мог образоваться мир. Потому что как скоро дано вещество, одаренное в значительной степени силою тяготения, то не трудно узнать причины, которые вообще могли содействовать созданию вселенной. Известно, при каких условиях тела принимают шарообразную форму; легко также понять, что необходимо для того, чтобы свободно движущееся тело могло описывать круговую линию вокруг притягивающего его центра. Все это может быть сведено к простейшим и чисто механическим причинам. Но можно ли сказать о каком-нибудь самом ничтожном растении и животном: дайте мне вещество, и я объясню вам, как оно произошло? Можно с достоверностью сказать, что человек прежде угадает тайны мироздания, чем будет в состоянии свести к механическим причинам образование самого простейшего растения».

В своей гипотезе Кант исходит из того состояния вещей, в котором элементы материи рассеяны по всему мировому пространству. Сам процесс образования планет изложен Кантом довольно туманно, поэтому мы не будем его здесь излагать, а прямо перейдем к Лапласу, который выражает те же взгляды, только несравненно более ясным языком. Лаплас пришел к своей гипотезе, как и кенигсбергский мудрец, при размышлении о направлении движений тел солнечного мира: и тому, и другому бросилось в глаза, что направление это одинаково у Солнца, Земли, Марса, Юпитера, Луны. Лаплас насчитал в Солнечной системе 43 движения с одинаковым направлением и нашел, что вероятность такого совпадения громадна; он был убежден, что оно обусловливается общностью причины. Более подробное изложение гипотезы Лапласа было бы непонятно читателям, мало знакомым с математикой и механикой.

Исходя из упомянутой общей мысли, Лаплас развил свою теорию происхождения планет и их движений. Физик Плато посредством остроумного физического опыта демонстрировал гипотезу Лапласа. Плато брал сосуд с водою и прибавлял в него алкоголь до тех пор, пока смесь не приобретала удельный вес, равный весу оливкового масла. В эту смесь он вводил осторожно оливковое масло, которое принимало тотчас форму шара. Каждая новая капля, вводимая в смесь, сливалась с этим шаром, размеры которого, таким образом, возрастали. Когда последние достигли значительной величины, через шар пропустили тонкий стержень и привели его во вращательное движение; при этом тотчас произошло сжатие у полюсов вращения, это сжатие возрастало вместе со скоростью вращения, и наконец от масляной массы отделилось кольцо, которое вращалось в том же направлении, как и шар. Но это еще не все; с увеличением скорости вращения кольцо разорвалось и распалось на отдельные шарики, последние стали вращаться в том же направлении, что и шар, от которого они отделились. Таково наглядное изображение гипотезы Лапласа. Кольцо Сатурна он считал одним из веских доказательств справедливости своих воззрений.

Лаплас допускает образование нашей Солнечной системы из туманного пятна, размерами своими далеко превосходящего пределы этой системы в настоящее время.

Как ни кратко изложили мы гипотезу Лапласа, а все же легко усмотреть, что она скорее возбуждает нашу любознательность, чем ее удовлетворяет. Вообще мы должны относиться к такого рода гипотезам, как относился к своей гипотезе сам Лаплас: он поместил ее в приложениях к своей «Небесной механике», строго отделив от всего проверенного и доказанного.

К сожалению, мы должны отказаться от дальнейшего изложения других многочисленных заслуг Лапласа в области астрономии и математики, которые были бы непонятны для непосвященных. Лаплас занимался также с большим успехом теорией вероятности, о которой написал глубоко философский трактат.