Интересовался этой научной проблемой и Д’аламбер, а, вслед за ним, и Лаплас. Случилось так, что ученик очень быстро затмил своего учителя и покровителя. Уже к 1773 году Лаплас, проведя сложный математический анализ, установил, что вековые ускорения «средних» движений Юпитера и Сатурна равны нулю, а, следовательно, «добавочное» ускорение этих планет время от времени меняет знак. Также на основании своих расчетов Пьер Симон сделал вывод, что взаимное воздействие планет друг на друга не может привести к нарушению целостности Солнечной системы.

Но на этом проблема вековых ускорений была решена не полностью. Оставалось найти объяснения для изменений в движении Луны. Через десять лет Лаплас вновь вернулся к этому вопросу и на этот раз одержал полную победу. В 1784 году он вновь представил Академии наук работу, посвященную вековым ускорениям. В ней он показал, что ускорения Юпитера и Сатурна вызваны их гравитационным взаимодействием и изменяются периодически (с периодом 929,5 лет). Также он объяснил и вековое ускорение Луны. Оказалось, что оно тоже носит периодический характер, и в основе этого явления лежит изменение эксцентриситета орбиты [49]Земли, который, в свою очередь, меняется под действием других планет. На основании своей теории движения Луны Лаплас смог также довольно точно вычислить расстояние от Земли до Солнца и величину сжатия Земли у полюсов. В 1787 году ученый опубликовал работу, в которой еще раз коснулся вопроса устойчивости Солнечной системы. В ней он расширил и дополнил свои предыдущие результаты, показав, что основные характеристики движения планет либо остаются неизменными, либо изменяются обратимо и периодически. И хотя впоследствии другие ученые, например Пуанкаре, не раз возвращались к данной проблеме, включая в расчеты все более новые факторы, считается, что именно Лаплас доказал стабильность Солнечной системы.

И в дальнейшем Пьер Лаплас не утратил интереса к небесной механике. Так, в 1789 году он создал первую полную теорию движения спутников Юпитера. Эта работа была важна не только с точки зрения астрономии. Как мы помним, еще Галилей пытался разработать метод определения географической долготы с помощью данных о движении спутников Юпитера. Во времена Лапласа этот метод был единственным. Но таблицы движения спутников устарели. Таким образом, теория Лапласа позволила решить и прикладную проблему: на ее основании были составлены новые, гораздо более точные таблицы движения спутников Юпитера. Ученый проводил исследования и в других областях небесной механики. Он внес свой вклад в изучение фигур небесных тел, разработку методов определения орбит планет и комет, исследовал перемещение полюса Земли, разработал динамическую теорию приливов. Все результаты своих исследований Лаплас собрал в пятитомном труде «Трактат о небесной механике», первые два тома которого были опубликованы в 1798 и 1799 годах, а последний – в 1825 году.

Следует уделить внимание и уже упоминавшейся небулярной гипотезе Лапласа. Согласно ей Солнечная система образовалась из вращающейся горячей газовой туманности, которая окружала молодое Солнце и, постепенно остывая, сжималась под действием сил тяготения. По мере уменьшения размеров туманности скорость ее вращения увеличивалась. Центробежные силы стали сравнимы с силами тяготения, и в результате образовался околосолнечный диск, впоследствии разделившийся на кольца. Из-за силы взаимного притяжения составляющие части кольца, в конце концов, образовали планеты. Гипотеза Лапласа оставалась популярной на протяжении ста лет. В наше время она утратила свою состоятельность, но отдельные ее положения составляют основу современных представлений о происхождении Солнечной системы.

Кроме заслуг в астрономии, Пьеру Лапласу принадлежит целый ряд достижений в других областях науки. С самого начала своей научной деятельности Лаплас публиковал результаты своих математических исследований. Он стал одним из основателей строгой теории вероятности, разработал математическую «теорию ошибок», математически обосновал найденный Гауссом и Лежандром метод наименьших квадратов. В 1812 году Пьер Симон опубликовал результаты своих математических исследований в ставшем классическим труде «Аналитическая теория вероятности».

В 1780 году Лаплас вместе с Лавуазье занялся вопросом сравнения процессов, происходящих в живых и в неживых системах. Используя изобретенный ими ледяной калориметр, ученые в частности показали, что процесс дыхания является одной из форм окисления. Для Лавуазье эти опыты были только частью целой серии работ, которые великий химик провел, изучая процессы горения, окисления и дыхания. Но для Лапласа данная область стала совершенно новой, и изучение процессов дыхания положило начало его физическим исследованиям. Он внес серьезный вклад в изучение капиллярных явлений, развитие теории потенциала, вывел формулу для вычисления скорости распространения звука в воздухе, стал одним из создателей теории движения тел с переменной массой, которая лежит в основе современной теории движений ракет.

Последние годы Пьер Лаплас провел в городке Аркель близ Парижа. Он продолжал работать над изданием «Трактата о небесной механике». Зимой 1827 года Лаплас заболел. Утром 5 марта 1827 года его не стало. По легенде, перед смертью ученый сказал: «То, что мы знаем, так ничтожно по сравнению с тем, чего мы не знаем». Несмотря на весьма неоднозначное отношение к ученому в научной среде, академики не могли не почтить его научный талант. Заседание Академии, назначенное на этот день, не состоялось по причине траура. Шесть месяцев место Пьера Симона Лапласа в Академии оставалось вакантным.

АМПЕР АНДРЕ МАРИ

(1775 г. – 1836 г.)

Андре Мари Ампер был выходцем из состоятельной и образованной семьи. Прадед ученого, Жан Жозеф, работал вначале каменотесом, а затем занимался сложными строительными и реставрационными работами. Он смог сколотить небольшое состояние, которое унаследовал его сын, женившийся на дворянке. Жан Жак Ампер, отец Андре Мари, получил хорошее образование, отличался передовыми взглядами, имел обширную библиотеку. Он вел довольно прибыльную торговлю шелками. Мать Андре, Жанна Сарсе, также происходила из богатой купеческой семьи.

Семья владела двумя домами: в Лионе и в Полемье – небольшом поместье в 10 километрах от Лиона. Андре Мари, второй ребенок в семье, родился 22 января 1775 года. Первые десять лет его жизни прошли в основном в Лионе, и только на лето семья перебиралась за город. Андре был настоящим вундеркиндом, он очень рано самостоятельно научился читать и считать.

С 1782 года дом в Полемье стал основным местом жительства семьи. Жан Жак лично занимался образованием сына, который никогда не ходил в школу. В 12 лет Андре Мари уже читал сложные математические трактаты. Для того чтобы иметь возможность читать труды Эйлера, Бернулли и других ученых, мальчик буквально за несколько недель выучил латынь. В 13 лет он отправил в Лионскую академию свою первую математическую работу. В это же время Ампер занимался собственными ботаническими исследованиями, конструировал воздушных змеев, работал над созданием международного языка и даже писал поэму. К 14 годам талантливый юноша полностью прочитал двадцать восемь томов французской «Энциклопедии». По свидетельствам друга и биографа Ампера Араго, Андре обладал феноменальной памятью и впоследствии неоднократно цитировал обширные отрывки из «Энциклопедии».

Но безоблачной жизни Ампера не суждено было продолжаться слишком долго. Два горестных события, буквально одно за другим, обрушились на, казалось бы, прочное благополучие его семьи.

В 1792 году умерла от туберкулеза Антуанетта, горячо любимая старшая сестра Андре. А через год был казнен Жан Жак Ампер. До революции 1789 года он занимал должность королевского прокурора и королевского советника в Лионе. Он и его семья приветствовали падение Бастилии, но придерживались умеренных взглядов. Когда к власти пришли якобинцы, в Лионе установился террор. Вскоре в городе вспыхнул жирондистский мятеж. Ампер-старший, находясь в должности судьи, приказал арестовать одного из лидеров якобинцев, при этом он на самом деле пытался спасти его от гнева толпы. Но когда мятеж был подавлен, Жан Жак был приговорен к смерти и 24 ноября 1793 года гильотинирован. Почти все его имущество было конфисковано.