Текст книги "Лаплас"

Королевская Академия

С 1699 года парижская Академия, реорганизованная государственным секретарем Поншартреном с одобрения Людовика XIV, приобрела значение высшего научного учреждения. Помимо значительного увеличения штата Академии, была введена лестница научной иерархии, позволившая вступать в Академию не только крупным ученым, но и талантливым молодым людям, подававшим надежду впоследствии перейти в высший разряд академиков. Учитывая большое политическое значение Академии и то, что кадры ученых пополнялись преимущественно за счет крепнувшего «третьего сословия», феодальная монархия позаботилась обеспечить за собой контроль за направлением деятельности Академии, чтобы не дать ей перерасти в учреждение, оппозиционное правящему классу. Для этого в Академии были введены должности почетных членов, предназначенные для тех представителей высшего дворянства, которые непрочь были прибавить к своим громким титулам еще и титул академика. Таким образом, в Академии были учреждены должности (ученые звания) почетных членов, членов-пенсионеров, сотрудников (associé) и учеников.

Почетные члены, по смыслу устава, должны были иметь репутацию людей, сведущих в математике и физике. Десять таких должностей сохранялись для тех высоких персон, которые к этому времени уже начали домогаться титула академика. Вначале он казался им слишком скромным, но, как они убедились впоследствии, он мог кое-что прибавить к их известности.

Не надо забывать, что в середине XVIII столетия естественные и физико-математические науки «вошли в моду». Иметь о них некоторое поверхностное понятие и делать вид, что понимаешь их значение, покровительствуешь им, считалось среди французской аристократии признаком хорошего тона. Граф де Сегюр, очень точно отразивший картину современного ему общества, пишет в своих мемуарах: «Королевский двор, как всегда, сохранял свое обычное чувство превосходства. Однако французские фавориты больше стараются служить моде, чем самому королю. Поэтому они находили возможным снисходить до посещения докладов Мармонтеля в надежде, что это возвысит их в общественном мнении».

Даламбер в письме к маркизу Аржансону, совмещавшему должности почетного члена Академии наук и Академии надписей, военного министра и министра почт, жаловался: «Меценатов в наше время развелось так много, что нет возможности всех их должным образом восхвалять и благодарить». Даламбер прибавлял при этом, что лучшим способом прославить себя будет не оказание покровительства ученому, а попытка заслужить славу лично, собственным трудом.

Среди почетных академиков наиболее просвещенными людьми были королевские сановники де Сежур, де Морво и Бошар де Сарон. Морво был химиком, а де Сежур и Бошар де Сарон – астрономами. Последний являлся президентом королевского парламента (высшего суда) в Париже, и Лаплас вскоре сделался его любимцем.

Подлинными академиками были пенсионеры. В этот разряд входили три геометра и по такому же количеству астрономов, механиков, анатомов, химиков и ботаников. Существовали еще должности казначея и секретаря. Полный штат Академии состоял примерно из семидесяти человек, из которых настоящих ученых насчитывалось сорок человек.

В эпоху, когда Лаплас вступал в Академию наук, ее непременным секретарем был (с 1773 года) выдающийся математик, экономист и публицист Жан Антуан де Кондорсе, впоследствии ставший еще более известным, как участник буржуазной французской революции.

К каждой секции Академии, состоявшей из трех пенсионеров, добавлялись две должности «сотрудников», восемь таких же вакансий на всю Академию было оставлено для иностранцев и четыре – для нештатных сотрудников. Ученики – не моложе двадцати лет – были персонально прикреплены к пенсионерам (у каждого пенсионера было по одному ученику). Таким образом, эти ученики играли в Академии роль современных аспирантов. В 1716 году звание ученика было упразднено и введено более высокое и обязывающее звание ад'юнкта. Сделано это было в целях борьбы с кумовством и для того, чтобы дать место способным молодым ученым. Академики-пенсионеры часто проводили в звание учеников своих внуков, племянников и других «родных человечков», не особенно заботясь о степени их талантливости.

Увеличенная по составу Академия не могла уже собираться в первоначальном помещении – королевской библиотеке, и Людовик XIV уступил ей занимаемые им прежде аппартаменты в старом Лувре.

Рядовые заседания Академии происходили еженедельно по средам и пятницам с 3 до 5 часов. Публичные заседания Академии происходили дважды в год: в начале весны и в пасхальный понедельник. Посещение всех заседаний было обязательным: того, кто пропускал заседания больше двух месяцев, король вычеркивал из списка академиков. Отпуск тоже давался королем. Новая организация Академии, как отмечают даже монархические ее историки, отражала аристократические формы правления королевской Франции до революции.

Роль младших членов Академии – сотрудников и ад'юнктов была самой жалкой в смысле их веса и влияния. Король сохранил за собой право назначать пенсионеров. Должности непременного секретаря и казначея были пожизненными. Президент, вице-президент, директор и вице-директор назначались из состава пенсионеров ежегодно. Директор или вице-директор председательствовали на обычных собраниях. Президент и вице-президент также назначались королем, но из числа почетных членов. Они осуществляли связь между королем и Академией. Таким образом, независимость Академии при короле была очень призрачна. Помещение в Лувре не было официально закреплено за Академией, и она фактически была на положении королевской приживалки.

Очень редко в президенты попадали люди действительно умные и сведущие. Одним из лучших таких представителей был маршал Вобан, известный своими военно-инженерными работами и занятиями политической экономией, навлекшими на него гнев короля. В большинстве случаев президентами назначались титулованные дворяне, не только не имевшие никакого отношения к науке, но и мало ею интересовавшиеся, попросту ловкие царедворцы или администраторы.

Заседания секций Академии происходили совместно и были закрытыми. По заранее выработанной программе пенсионеры делали доклады о своих открытиях или лабораторных опытах, почетные члены говорили свое «слово», а сотрудники сообщали о своих наблюдениях или других работах. Ученики имели право высказываться только после персонального приглашения. Последнее правило стало понемногу забываться, особенно после того, как бывших учеников переименовали в ад'юнктов – должность, которой на первых порах и добивался молодой Лаплас. Работы и заседания Академии еще не протекали в атмосфере публичности, как впоследствии. Правительство добивалось, чтобы посторонние лица не участвовали в заседаниях. Их допускали только по рекомендации непременного секретаря и лишь в тех случаях, когда они должны были доложить о своих открытиях или изобретениях. Официальные отчеты о заседаниях не публиковались, и известными становились лишь отдельные доклады, печатаемые время от времени. Полагали, что тайна, окружавшая работы Академии, поддерживала ее престиж. Лица, критически настроенные, не могли, таким образом, уличить академиков в их ошибках.

Наука была скрыта за такой же завесой, как и королевский двор, завесой, призванной скрыть от общественности низость властелинов и отсутствие гражданской доблести у научных гениев. Эти черты исключительной замкнутости, кастовости старой Академии наук и послужили потом причиной пламенных памфлетов Марата, тревоживших не одно имя, в том числе и имя Лапласа.

Не допуская в Академию простых смертных, дворянский режим сделал исключение для коронованных особ, рассматривавших Академию, как одну из «курьезных» достопримечательностей Парижа.

Так в 1777 году Лаплас был свидетелем того, как его другу Лавуазье пришлось демонстрировать свои опыты с углекислотой перед австрийским императором, путешествовавшим под именем графа Фалькенштейна. В 1782 году Лаплас присутствовал на приеме в Академии русского императора Павла. Приветственная речь была произнесена Кондорсе. На этот раз Академия не пожелала устраивать специальное заседание, и перед Павлом было продемонстрировано несколько текущих работ. Доклады сопровождались опытами по выяснению природы обоняния и по выделению зловонных испарений. Эти опыты, надо полагать, поразили не столько воображение царя, сколько его чувствительный нос.

Такова была обстановка дореволюционной Академии, куда стремился Лаплас и в которой он скоро стал одним из руководящих персонажей.

Две неудачи

Надежды Лапласа не оправдались – его забаллотировали, и должность ад'юнкт-геометра предоставили некоему Кузеню, человеку совершенно посредственному и впоследствии ничем не оправдавшему возлагавшихся на него надежд. Неудача Лапласа об'ясняется не тем, что его работы не были достаточно ценны или многочисленны, хотя отзывы академиков о них довольно сдержанны. Причина заключалась в том, что характер молодого человека многим его знавшим не мог внушить большой симпатии. Лаплас был очень уверен в себе и не стремился скрыть этого. Известную роль тут играла, конечно, и молодость.

Лагранж, с которым Лаплас, младший по возрасту, только начинал соперничать, писал непременному секретарю Академии Кондорсе: «Меня несколько удивляет то, что Вы мне пишете о Лапласе: это – недостаток, свойственный главным образом очень молодым людям – кичиться своими первыми успехами. Однако самонадеянность обычно уменьшается по мере того, как увеличиваются знания», но и впоследствии самоуверенность Лапласа отталкивала от него многих.

Другая характерная черта Лапласа, которая создавала ему много покровителей, но мало друзей, состояла в заискивании перед власть имущими. В своем стремлении угодить Лаплас не стеснялся, что не могло нравиться, в частности, и Даламберу. Устроив его преподавателем в военную школу и впоследствии помогая ему неоднократно, Даламбер отзывался о Лапласе несколько суховато. Впрочем, Лаплас скоро уже начал соперничать с ним самим и не раз уязвлял самолюбие Даламбера.

Неудача на выборах во французскую Академию наук сильно разочаровала Лапласа, но он твердо решил улучшить свое положение.

Прусский король Фридрих II прослыл философом и меценатом. Король выписал в свое время в Берлин великого Эйлера и знаменитого Лагранжа. Эйлер, ранее уже живший в России, в 1766 году вторично уехал из Берлина в петербургскую Академию наук, куда его «на любых условиях» настойчиво приглашала Екатерина II. В это время Эйлер был уже слеп, но сила его гения и воображения была такова, что он с прежней энергией продолжал разработку труднейших проблем, диктуя свои статьи сыну и ученикам. Как увидим, многие из работ Лапласа были развитием и усовершенствованием того, что поразительный по плодовитости швейцарец год за годом публиковал в изданиях петербургской Академии наук. После от'езда Эйлера в Петербург Лагранж состоял президентом берлинской Академии наук.

Немедленно после своей неудачи в Париже Лаплас начал хлопотать о приглашении его «на приличную пенсию» в берлинскую Академию наук и снова обратился за содействием к Даламберу. Несмотря на то, что Лаплас ему не очень нравился как человек, Даламбер взял на себя эту заботу и начал переписку с Лагранжем. Рекомендуя Лапласа, Даламбер отзывался о нем довольно холодно, холоднее, чем этого заслуживал талантливый юноша. Все же он писал: «Этот молодой человек горит желанием заниматься математикой, и я думаю, что у него достаточно таланта, чтобы выделиться в этой области».

Лагранж не имел оснований противиться переходу Лапласа в Берлин, но искренне не советовал ему это делать. В своем ответе Даламберу Лагранж писал, что условия в берлинской Академии наук совсем не блестящи и недаром больной Эйлер променял покровительство «короля-философа» на туманную столицу России, где крепостничество и самодурство бесконечных царицыных фаворитов находились в своем апогее.

Действительно «король-философ» платил Эйлеру, светочу своей Академии, мизерное содержание, оставшееся ничтожным даже после того, как Лагранж, гостя в Берлине, выпросил для него у монарха жалкую прибавку. «Чистая математика» мало интересовала Фридриха, и он с открытым подозрением относился к пользе дифференциального исчисления. На что мог рассчитывать при таких условиях молодой француз, еще не получивший никакой известности?

Пока тянулись эти переговоры, Лаплас и сам вступил в научную переписку со старшим по возрасту Лагранжем, и их научная судьба с этих пор тесно переплелась между собой.

Лаплас и Лагранж работали в одной области, и у них надолго установилось своего рода соревнование. Работы их часто так тесно связывались, что рассматривать их отдельно почти невозможно. Один из них нередко высказывал идеи, которые затем использовал и расширял другой. То один из них углублял методы и анализ, предложенные другим, то, наоборот, и между ними начиналась научная конкуренция, доходившая иногда и до корректного, но настойчивого спора о приоритете открытия данного явления или метода исследования.

В 1759 году Лагранж, по рекомендации Эйлера, восхищенного его талантом и работоспособностью, был избран в берлинскую Академию наук, но переехал туда лишь в 1766 году, после от'езда Эйлера в Россию.

Сделавшись президентом берлинской Академии наук, он получил несколько премий от парижской Академии наук за свои исследования по небесной механике – по теории движения Луны и спутников Юпитера.

Уже после смерти Фридриха II в 1787 году Лагранж отклонил приглашения, сделанные ему королевствами Неаполя и Сардинии, а также герцогством Тосканским, и переехал в Париж, где и прожил до своей смерти.

Основной заслугой Лагранжа является созданная им ко времени переезда в Париж «аналитическая механика» удивительная по стройности мысли и красоте изложения. Основные законы равновесия и движения тел Лагранж выразил несколькими знаменитыми уравнениями, носящими теперь его имя.

Характеры Лагранжа и Лапласа были весьма различны. Спокойный и добродушный Лагранж вызывал самое восторженное восхищение у всех, кто его знал. Завязавшаяся в 70-х годах переписка Лагранжа с Лапласом касается исключительно научной работы и обмена мыслями и выводами. Ни политическая жизнь, ни личные события в них не отражены: оба они с головой были погружены в научную работу, события же, волновавшие всю Европу и заставившие каждого француза определить свое место среди борющихся партий, произошли значительно позднее.

Переписка двух величайших людей своего века – Лагранжа и Лапласа – не дает ничего для уяснения их личной жизни, хотя чрезвычайно ярко вскрывает мировоззрение Лапласа как ученого. Возникшая, в связи со стремлением Лапласа в Берлин, его переписка с Лагранжем становилась все оживленней.

Дело приглашения Лапласа в берлинскую Академию наук тянулось несколько месяцев и было, наконец, прекращено, так как уже в следующем после начала хлопот году (1773) двадцатичетырехлетний Лаплас был избран в парижскую Академию наук, правда, не как геометр, чего ему хотелось, а как ад'юнкт-механик. Избранием в Академию полоса небольших затруднений в жизни Лапласа была закончена: молодой ученый получил официальное признание и возможность усиленной научной работы, хотя назначенное ему содержание было все еще очень скудным.

Лестница успехов

Можно себе представить гордость юноши, когда он впервые отправился на заседание Академии, открытое только для избранных. Аппартаменты Академии помещались в первом этаже Лувра и выходили окнами на широкий внутренний двор. Нужно было подняться по лестнице Генриха II, потом пройти через бывший «Зал правительства», разбитый на мелкие комнатки с коридором между ними, шириной шагов в двенадцать, и отсюда в «Зал Генриха II», в котором происходили заседания Академии. Пройдя через следующий «Зал семи каминов», посетитель доходил до комнат, отведенных для опытов анатомов и механиков. «Зал семи каминов» был разбит тогда на две комнаты, в одной из которых красовались скелеты крупных четвероногих – слонов и верблюдов, большие земные и небесные глобусы и находилась часть библиотеки. В другой комнате помещалась главная часть библиотеки. В 1785 году «его величество милостиво пожаловал» Академии подвал, в котором велел устроить кунсткамеру, доступную для публичного обозрения.

Знакомство с Бошар де Сароном, состоявшееся при содействии Даламбера, вскоре помогло Лапласу улучшить свое положение и найти в лице Бошара издателя своих трудов, а через одиннадцать лет получить место экзаминатора в королевском корпусе артиллеристов; это место занимал раньше известный математик Безу, и оно давало приличное жалованье. Смерть Безу позволила Лапласу получить сносное материальное обеспечение. Ко времени знакомства с Лапласом Бошар де Сарон прошел длинный путь государственных должностей. Он был сведущим математиком и астрономом и в 1779 году был назначен в Академию наук почетным членом. Им были опубликованы некоторые научные работы (в 1761 и 1769 гг.). Бошар де Сарон принимал участие в вычислениях астрономов и иногда давал им средства на опубликование трудов или на приобретение новых инструментов. Кроме Лапласа, покровительством Бошар де Capoнa пользовались и другие астрономы.

В начале 1776 года военная школа, куда пять лет назад Даламбер устроил Лапласа, была совершенно реорганизована, и Лаплас должен был оставить свою должность. Однако ему назначили (вероятно, не без хлопот с его стороны) пенсию в размере 600 ливров «за услуги, оказанные в качестве профессора математики».

В 1785 году Лаплас был назначен пенсионером на место скончавшегося Леруа, т. е. стал полноправным членом Академии наук. Назначение Лапласа пенсионером состоялось в связи с новой реорганизацией Академии. По королевскому указу от 23 апреля 1785 года Академия наук была разбита на восемь разрядов: геометрии, астрономии, механики, физики, анатомии, химии и металлургии, ботаники и агрономии, естественной истории и минералогии. В каждый разряд назначалось по три пенсионера и по три сотрудника. Кроме них, назначались непременный секретарь и казначей, двенадцать почетных академиков и двенадцать нештатных «сотрудников». Восемь мест «сотрудников» было оставлено для иностранцев. В разряд механики были назначены пенсионерами Лаплас и два аббата – Боссю и Рошон. В разряд геометрии, куда первоначально метил Лаплас, среди других назначили Борда и Кузеня. Разряд астрономии составили Лемонье, Лаланд и Лежантиль (пенсионеры), Кассини и Дажеле (сотрудники). Друг Лапласа – астроном Байи попал в разряд физики, а среди химиков близкими ему людьми являлись пенсионер Лавуазье и сотрудник Бертолле. Вскоре Лавуазье был назначен директором Академии.

Еще в самом начале пребывания в Академии наук Лаплас написал свою основную работу по вопросу об устойчивости солнечной системы; она имела значение не только для астрономии, но дала богатую пищу и для философской дискуссии. Попутно он выполнил ряд ценных работ по чистой математике и физике.

Работы Лапласа по чистой математике, сравнительно немногочисленные, относятся К двум периодам; к ранней молодости (1771–1777) и к поздним годам (1809). Они касаются преимущественно так называемой теории интегрирования уравнений в частных производных. Некоторые из данных им методов применяются до сих пор и носят имя Лапласа.

Другие работы Лапласа по математике, о которых речь будет дальше, связаны с теорией тяготения и с теорией вероятностей. Они касались теории определителей, теории алгебраических уравнений и теории конечных разностей. Гораздо важнее была развитая Лапласом теория потенциала и открытие шаровых функций, играющих теперь большую роль в естествознании.

Среди второстепенных работ Лапласа хорошо известны его исследования о теплоте и электричестве, сделанные им совместно с Лавуазье, с которым он в период 1779–1784 годов был очень близок.

Гениальный родоначальник современной научной химии был богатым человеком, имел большую собственную лабораторию и не жалел средств на производство опытов в таком масштабе и с такой точностью, которые не снились его предшественникам.

Лавуазье, поддерживаемый Бертолле, Фуркруа и Гиттоном де Морво, вел горячую и упорную борьбу с защитниками старых взглядов, ведущих свое начало от алхимии и мистицизма. До какой степени разгорались страсти в этой борьбе, можно судить по тому, что в Германии был торжественно сожжен портрет Лавуазье, как вредного научного шарлатана. Лаплас не только решительно поддерживал великого химика своими трудами и авторитетом, но и лично оказывал на него огромное влияние.

Лаплас и Лавуазье занялись вопросом о теплоемкости тел, о так называемой скрытой теплоте плавления, т. е. о том количестве тепла, Которое надо затратить, чтобы твердое тело перевести в жидкое состояние. Они же определяли теплоемкость тел, т. е. количество тепла, которое нужно им сообщить, чтобы единицу их массы нагреть на один градус. Для определения теплоемкости тел они устроили прибор – «ледяной калориметр», до сих пор иногда употребляющийся наряду с более совершенным калориметром Бунзена (предложен лет на восемьдесят позднее). Этим прибором Лаплас и Лавуазье измерили теплоемкость ряда тел и, кажется, это был единственный случай, когда Лаплас соприкоснулся вплотную с наблюдением и экспериментом. Вероятно, лабораторная часть работы лежала практически на Лавуазье и его помощниках. Их данные по расширению твердых тел были первыми, пригодными для практики. Для измерения самого расширения они впервые применили зрительную трубу. Эти опыты долгое время, однако, не обращали на себя внимания ученых.

В 1783 году Лаплас вместе с Лавуазье принимал участие в опытах по горению водорода в кислороде. Он помогал Лавуазье и в обосновании теории теплоты и в борьбе с устаревшей гипотезой о флогистоне.

В туманных представлениях химиков старого закала флогистон был «жидкостью», особым тонким веществом, выделяющимся из тел при горении и нагревании. Опыты и теоретические рассуждения Лапласа и Лавуазье положили начало правильному взгляду на процессы горения и окисления тел. В частности, в некоторых высказываниях Лапласа мелькает правильный взгляд на теплоту, как на один из видов движения материи.

В марте 1780 года Париж посетил Вольта. В связи с исследованием атмосферного электричества он демонстрировал в Академии следующий опыт. Он испарял в сосуде воду и доказал, что водяной пар заряжается положительным, а металлический сосуд отрицательным электричеством. Одновременно с ним эти опыты произвели Лаплас и Лавуазье, и можно считать, что все трое одновременно и совместно явились первыми исследователями происхождения атмосферного электричества. Через шестьдесят три года их опыт был повторен гениальным Фарадеем.

В эти непосредственно предшествующие революции годы Лаплас уделил некоторое время вопросам, связанным с социальной гигиеной.

Так, например, в 1785 году Лаплас участвовал в комиссии Академии, которая под руководством Байи обследовала состояние больницы для бедных, известной под названием «Дом милосердия». Комиссия была назначена потому, что городской архитектор Пойе предлагал перевести больницу в другое помещение, но администрация больницы всячески Препятствовала обследованию. Отчет комиссии рисует самую жуткую и омерзительную картину безобразий и издевательств, чинимых над больными. Это был очаг заразы и царство ужасающей смертности. Больных оспой укладывали по шестеро на одну кровать в полтора метра шириной. На такую же кровать помещали вповалку тифозных и беременных, детей и взрослых. Нечистоты валялись тут же, в палатах, и на них лежали те, для кого нехватало постелей. Стоит ли добавлять, что доклад Академии не привел ни к каким переменам, и «Дом милосердия» или, вернее, «Дом истязаний» просуществовал в том же виде еще шестьдесят лет.

В 1786 году Лаплас в комиссии того же состава обследовал антисанитарное состояние парижских боен. Ряд столетий бойни находились в самом городе, распространяя заразу, грязь, зловоние. Доклад правительству, назначившему эту комиссию, с требованием вынести бойни за город, также остался безрезультатным. Лишь через пятнадцать лет Наполеон освободил столицу от боен.

Годы, следовавшие за вступлением в Академию наук до самой революции 1789 года, текли для Лапласа тихо и спокойно. За это время им были выполнены и напечатаны его главные работы, в частности – по небесной механике, хотя вторичное опубликование их в виде обобщенной сводки в «Небесной механике» началось лишь после революции и продолжалось много лет.

В марте 1788 года, в возрасте тридцати девяти лет, Лаплас женился на Шарлотте де Курти, красивой женщине с живым и мягким характером. Она всячески стремилась обеспечить мужу наилучшие условия для работы. Она была гостеприимна, и в доме Лапласа с удовольствием проводили время его многочисленные знакомые и ученики. Через год после женитьбы Шарлотта Лаплас родила сына, которому дали имя Шарль Эмиль Пьер Жозеф.