Лаплас
Шрифт:
Покорность института Наполеону дала королю основание в порядке административного произвола исключать из академий людей, неугодных новому режиму. Такие ученые, как Монж, Карно, Гитон де Морво, Лаканаль и другие, были изгнаны из Академии. В остальном устав института был сохранен почти без изменения. Этот устав, пополненный введением в 1832 году разряда «гуманитарных наук» (закрытого Наполеоном), действует во Франции по настоящее время.
Не проявляя попрежнему большой политической активности, Лаплас все же несколько раз выступал в палате пэров с речами, не имевшими большого значения, но доказывавшими желание Лапласа заслужить репутацию убежденного монархиста. За несколько месяцев до своей смерти Лаплас, сославшись на болезнь, отказался председательствовать и обсуждать в заседании института протест против введения Карлом X цензуры произведений печати. Когда протест этот
Реакционное поведение Лапласа вызвало град насмешек в печати, и Сен-Симон, негодуя на него и подобных ему, писал: «Господа, изучающие неорганизованную материю, бесконечно малые величины, алгебру и арифметику, кто дал вам право занимать теперь передовые научные позиции?.. Вы вынесли из науки только одно наблюдение, именно, что тот, кто льстит великим мира, пользуется их благосклонностью и щедротами».
Говорят, что эти справедливые обвинения ухудшили течение болезни Лапласа, но, зная, что Лаплас всегда держал «нос по ветру» и мало реагировал на обвинения, даже более серьезные, этим слухам трудно поверить. Разве в первый раз Лаплас и его друзья меняли свое знамя?
Любопытно, что Шарль Лаплас унаследовал от своего отца, кроме способностей (не давших, однако, ничего ценного для человечества), ту же ловкость всплывать на поверхность при всех политических переворотах, которыми было богато к его время. В 1809 году Шарль окончил военную школу и, как офицер артиллерии, участвовал в войнах императора, а некоторое время был его ад'ютантом. Из уважения к заслугам отца он попал в 1827 году в палату пэров, а в 1830 году безболезненно присоединился к июльской монархии, сделавшей его генерал-лейтенантом. Переворот 1851–1852 года генерал Шарль Лаплас принял с привычным радушием и немедленно получил от Наполеона III должность сенатора. Умер он восьмидесяти пяти лет от роду – еще более глубоким стариком, чем его знаменитый отец.
Работы по звуку и свету
Политические перемены ни в малейшей мере не повлияли на научную работу Лапласа. С прежним энтузиазмом и усидчивостью старик работал над теорией вероятностей, изучал теорию света и звуковых колебаний и за год до своей смерти подготовлял к печати пятый том «Небесной механики». Маркиз не менее горячо относился к исследовательской работе, чем канцлер империи или учитель провинциальной Бомонской школы.
Изучению звука Лаплас посвятил много труда. Интерес к этой области физики, которой Лаплас занимался преимущественно в начале реставрации Бурбонов, возник у него еще в 1809 году, когда немецкий ученый Хладни приезжал в Париж и знакомил французский институт со своими работами. Лаплас и Бертолле представили Хладей Наполеону, перед которым ученый повторил свои знаменитые опыты и продемонстрировал клавицилиндр – прибор, состоявший из деревянных стержней, которые при помощи особой клавиатуры прижимались к вращавшемуся стеклянному цилиндру и издавали непрерывные, медленно нарастающие и убывающие звуки. Устройство цилиндра Хладни держал в секрете. Изобретатель нашел способ делать видимыми колебания вибрирующих и издающих звук пластинок. Он насыпал на пластинку песок, после чего проводил по ее ребру смычком; песок собирался на пластинке в правильные геометрические фигуры, носящие теперь его имя. Наполеон подарил немецкому ученому некоторую сумму, и его фраза: «Хладни дал нам видеть звуки» – повторялась всей Европой.
Правда, эти опыты мало способствовали развитию акустики (науке о звуке), но, по отзыву Хладни, они произвели большое впечатление на французских ученых, в особенности на Лапласа.
Действительно, кому как не ему, великому геометру и механику, было особенно любопытно видеть, как явление звука, выражаясь в правильных механических колебаниях твердых тел и воздуха, образует симметричные фигуры, доступные математическому анализу. Это привлекло Лапласа к изучению звука, а с его легкой руки акустикой занялись и его ученики, в особенности Био, сильно продвинувший ее вперед.
Скорость распространения звука в воздухе была выведена еще Ньютоном, но его формула не соответствовала опытам. Попытки объяснить причину этих расхождений были неудачны, пока за это дело не взялся Лаплас, правильное об'яснение которого сохранило силу до наших дней.
По словам Ле Конта, Лаплас уже в 1800 году заметил, что изменения температуры воздуха, связанные с изменениями его плотности в звуковых волнах, изменяют упругость воздуха больше, чем его плотность; это должно повышать скорость звука. Свою мысль он тогда
Интересно, что отношение этих теплоемкостей долго не могли определить с точностью, и выводы Лапласа, опередившие экспериментальную физику, некоторые физики пытались оспаривать в течение половины столетия, пока не убедились в своей неправоте.
Работу по звуку Лаплас закончил в 1816 году, и его формула имеет сейчас обширное применение в метеорологии, физике и химии (например, при определении атомности газовых молекул).
В свете современной науки иначе приходится расценивать исследование Лапласа и его друзей по теории света. Описываемый период был периодом жестокой борьбы двух теорий света – старой теории истечения света, выдвинутой Ньютоном, и новой – волновой теории света, защищаемой молодым физиком Френелем.
Ньютон считал, что свет представляет собой истечение вещественных частиц с поверхности светящегося тела. Лаплас, как убежденный ньютонианец, и в своем воззрении на свет усвоил точку зрения Ньютона: он придерживался теории истечения.
В начале XIX столетия был открыт ряд световых явлений, не совместимых со старой теорией истечения света и вызвавших ожесточенную борьбу за признание новой теории. Она утверждала, что свет распространяется в среде мирового эфира посредством волн.
Эта волновая теория Декарта, разработанная затем Гюйгенсом и Эйлером, была оставлена. Поэтому ее можно было считать новой теорией. Толчок к развитию новых мыслей дали новые исследования ряда световых явлений. [15] Изучение световых явлений протекало особенно успешно в Аркейльском обществе, где Малюс, Био и Апаго произвели ряд исследований.
15
Цветов тонких пластинок, явлений диффракции, интерференции и поляризации.
Лаплас, приняв участие в разгорающейся борьбе, выступил на защиту теории истечения, но упрекать его за это, как часто делают, не совсем основательно. Лаплас восстал против волновой теории света, выдвинутой Френелем, не за ее новизну, а потому, что она ему казалась менее обоснованной. Его взгляд подтверждался конкретными исследованиями.
В 1809 году Лаплас об'яснял преломление света притяжением световых молекул частицами преломляющего тела и отсюда очень удачно об'яснил явления двойного лучепреломления, наблюдаемого в некоторых кристаллах. [16]
16
Двойным лучепреломлением называется следующее явление, наблюдаемое в некоторых кристаллах: пропускаемый через кристалл один луч света выходит из него уже в виде двух разных световых лучей.
Био развил эту теорию и применил ее также к явлениям поляризации, открытой им независимо от Малюса. Защитники волновой теории не могли добиться такого успеха, тем более, что Лапласу и Био удалось об'яснить своей теорией даже те явления оптики, которые открывались позднее, чем они эту теорию выдвинули. Однако в их руках теория истечения дошла до того предела, до которого ее можно было довести, и все же об'единить все об'ясненные ею явления единым принципом она не могла.
Френель же, на сторону которого активно перешел Апаго, добился в конце концов успехов, исходя из волновой теории. Ему пришлось, однако, допустить, что направление колебаний в световом луче перпендикулярно направлению распространения света. Многим, в особенности Лапласу и Пуассону, эта мысль показалась нелепой. Впрочем, и сам Френель положил эту мысль в основу своей теории лишь в 1821 году, убедившись вполне в ее плодотворности и допустимости с механической точки зрения. Есть свидетельства, что Лаплас своим авторитетом задержал опубликование окончательной работы Френеля и блестящий отзыв о ней комиссии института, состоявшей из Апаго, Ампера и Фурье. Действительно, заключение комиссии было вынесено в 1822 году, а вышло в свет только в год смерти Лапласа (1827). Однако о поперечности световых колебаний, многим казавшейся чудовищной, и комиссия и ее глава высказываются еще очень осторожно.