Страница 120 из 127
Поскольку фигура Земли не является сферической, то в уравнениях, описывающих притяжение Луны Землёй, притяжение Земли нельзя просто заменить притяжением материальной точки. В формулы, представляющие движение Луны, должны войти члены, зависящие от величины сжатия Земли. Эту величину Лаплас вычислил по движениям Луны с точностью, близкой к той, с какой она была определена в результате многочисленных экспедиций, предпринятых в отдалённые страны для измерения градуса дуги меридиана. По величине сжатия Лаплас рассчитал упругость вещества, из которого состоит Земля, а также нарастание его плотности с глубиной.
Первые догадки о том, что морские приливы и отливы связаны с движениями Солнца и Луны, восходят к античности. Кеплер дал верную интерпретацию этого явления в той мере, в какой он подошёл к пониманию принципа тяготения. Первую научную теорию приливов солдал Ньютон. Бернулли, Эйлер, Маклорен, Даламбер развили и уточнили её. Следующий большой шаг был сделан Лапласом.
В его распоряжении находился обширный материал, собранный за десятилетия непрерывных наблюдений над приливами в Брестском порту я математически обработанный учеником Лапласа Буваром с применением методов теории вероятностей, значительно улучшенных самим Лапласом. Таким материалом прежде никто не располагал. Теория Лапласа стала самой полной и точно соответствовала наблюдениям. Лаплас создал динамическую теорию приливов, где рассматривались не только вариации силы, с которой водная масса притягивается Солнцем и Луной, но и вынужденные колебания водной массы. Занимаясь теорией приливов, Лаплас имел в виду и практическую пользу, которую могла бы принести такая теория судоводителям и лоцманам.
Невозможно перечислить всё, чем небесная механика и её математический аппарат обязаны Лапласу. Свои результаты, разбросанные в многочисленных статьях и сообщениях (некоторые из них не были опубликованы) он объединил в пятитомном «Трактате о небесной механике» (1799—1825 гг.), в котором подвёл итоги всему развитию этой науки до начала XIX в. Но «Трактат» — это не только обзор; в нем Лаплас высказал в завершённой и окончательной форме многие мысли, которые в его статьях были изложены, по его мнению, недостаточно чётко.
* * *
В 1773 г. Лаплас был принят в Академию наук адъюнктом (низший ранг в тогдашней королевской Академии), а в 1785 г. стал «пенсионером», т.е. «полным» академиком. В 1788 г. он женился на Шарлотте де Курти. У них было двое детей — сын, впоследствии генерал-артиллерист, и дочь, умершая сравнительно рано. По воспоминаниям друзей Лапласа, в семейной жизни он был счастлив. Госпожа Лаплас была красивая женщина с живым и мягким характером, глубоко уважавшая своего гениального мужа и старавшаяся создать дома условия для его научных занятий. Молодые учёные, с которыми Лаплас охотно общался во второй половине жизни (многие из них потом стали знаменитыми), находили в его доме самый радушный приём, а госпожа Лаплас была их доброй покровительницей.
Лаплас стоял в стороне от революционных событий, разразившихся во Франции в 1789 г. Некоторое время он принимал участие в работе комиссии по установлению новой системы мер и весов, созданной в 1790 г под председательством Лагранжа, но в бурном 1793 г. вместе с Лавуазье был выведен из неё за «недостаток республиканских добродетелей и ненависти к королям». Лавуазье погиб на гильотине, а Лаплас переехал с семьёй в городок Мелен, недалеко от Парижа, где было спокойнее. В Мелене Лаплас написал «Изложение системы мира» — популярный очерк небесной механики в традициях французских просветителей, явившийся, по-видимому, прообразом его будущего «Трактата о небесной механике». «Изложение системы мира» вышло в свет в 1796 г. и было переведено на многие европейские языки. Написанная чётко и ясно, рукой одного из творцов небесной механики книга без единого чертежа и математического уравнения знакомила читателя с самыми сложными проблемами этой науки. Её заключали исторический очерк развития астрономии и примечания, в последнем из которых Лаплас представил свою, ставшую впоследствии знаменитой, гипотезу о происхождении солнечной системы.
Осенью 1794 г. Лаплас вернулся в Париж и принял участие в организации Нормальной школы (Ecole normale superieure) — высшего учебного заведения, которое должно было готовить высококвалифицированных преподавателей для школ и высших учебных заведений. Она должна была стать основным звеном в реформе образования, задуманной революционными деятелями Конвента. Франция остро нуждалась в большом количестве образованных людей, а старая система учебных заведений была неудовлетворительной: в ней наука была оторвана от преподавания. В Нормальной школе к преподаванию привлекали крупнейших учёных. Лаплас читал там курс математики. Из учеников Нормальной школы и созданной тогда же с участием Лапласа Политехнической школы вышли прекрасные специалисты и известные учёные, многие из которых были слушателями Лапласа.
В 1795 г. Лаплас был в числе первых членов и организаторов «Бюро долгот» (Bureau des Longitudes) — учреждения, основанного для ежегодного издания астрономических эфемерид — «Co
После опубликования его «Небесной механики» Лаплас приобрёл всемирную известность великого учёного, стал членом английского Королевского общества и вошёл в большинство европейских академий.
* * *
Определение географической широты не представляет особых трудностей для наблюдателя, вооружённого соответствующими приборами. Определение долготы значительно сложнее. Нужды мореплавания, географии, картографии настойчиво требовали разрешения этой проблемы. В течение XVIII в. в результате многочисленных экспедиций была определена фигура Земли, были разработаны методы определения долготы по положению Луны на небосводе, по затмениям спутников Юпитера. Создание хронометра, позволившего «хранить» в пути точное время пункта, принятого за начальную точку отсчёта долгот, открыло перед мореплавателями новые возможности. Были усовершенствованы астрономические навигационные приборы.
Титульный лист труда П. С. Лапласа
«Изложение системы мира», с которого сделан
перевод настоящего издания.
Специальным декретом Парижская обсерватория была передана в распоряжение Бюро долгот, на которое была возложена задача издавать морской астрономический ежегодник, улучшать астрономические и геодезические таблицы, совершенствовать навигационные приборы и проводить специальные курсы для астрономов, моряков, геодезистов. В этой работе Лаплас принимал самое деятельное участие.
* * *
Во Франции, как и в других странах, существовала своя, исторически сложившаяся, достаточно сложная и неудобная система мер и весов, к тому же не унифицированная — в одних областях государства охотнее пользовались одними мерами, в других — другими. Соотношения между мерами были сложными, пересчёт из одних единиц в другие — труден; этим часто злоупотребляли недобросовестные люди. То же, в той или иной степени, относилось и к денежной системе. Надёжных эталонов мер и весов не существовало. По настоятельным просьбам представителей третьего сословия Учредительное собрание создало Комиссию мер и весов и поставило перед ней задачу — выработать единообразную и рациональную систему единиц мер и весов. Работа по установлению новой метрической (десятичной) системы мер и весов под руководством Лапласа, бывшего её неутомимым пропагандистом, была закончена в 1799 г. Метрическая система мер, принятая впервые во Франции, как и предсказывали её создатели, в дальнейшем распространилась по всему миру; в большинстве государств она принята официально, но и там, где сохранилась своя, архаическая система мер, наряду с нею используется и метрическая.