Между взятием Бастилии (1789) и переворотом, который привел к власти Бонапарта (1799), Лаплас провел десять лет интенсивной политической деятельности, прерывавшейся только на время якобинского периода (1793-1794). Он принял участие в работе Комиссии мер и весов, работал в Бюро долгот, руководил Парижской обсерваторией и совершенствовал астрономические и геодезические наблюдения, стремясь к реформе системы измерения. Он также был назначен членом отделения физических и математических наук Института Франции, который пришел на смену распущенной королевской Парижской академии наук. Лаплас также участвовал в создании двух образовательных учреждений, которые полностью изменили систему высшего образования Франции. Он был преподавателем математики в Высшей нормальной школе, где провел десять уроков для будущих учителей, а также в Политехнической школе, где получала образование научная элита страны в течение всего XIX века.
Влияние Лапласа не было утрачено и когда Бонапарт взял бразды правления в свои руки, провозгласив себя первым консулом и императором. Ученый и в эти годы оставался политической фигурой и даже был назначен министром внутренних дел. В течение этих лет, несмотря на активное участие в политике, он не забросил научную деятельность. Напротив, Лаплас стремился вдохнуть во французскую науку новую жизнь. Научная зрелость Лапласа совпала с восхождением Наполеона, при этом они оба послужили друг другу.
ГЛАВА 4
Происхождение Солнечной системы
«Изложение системы мира» было опубликовано в 1796 году. В этом произведении Лаплас представил широкой публике различные аспекты своего видения величественной картины мира: устойчивая Вселенная, управляемая законом всемирного тяготения Ньютона. Он пытался объяснить появление Солнечной системы, не апеллируя к понятию Бога. Его теория, с тех пор развитая и дополненная, используется и сегодня при объяснении образования звезд.
Часто говорят, что Лаплас начал писать две книги, о которых мы поговорим в этой главе («Изложение системы мира» и «Небесная механика»), во время своего уединения в Мелёне. Но более вероятно, что первый труд ученый написал при подготовке лекций в Нормальной школе. Эта популяризаторская книга была идеальным дополнением к его десяти урокам, учитывая, что у него не было времени изложить вопросы небесной механики, которой он был так увлечен. Опубликованная в 1796 году работа сразу же стала настольной книгой и много раз переиздавалась (четыре раза только при жизни автора: в 1799,1808,1813 и 1824 годах), она была переведена на немецкий язык в 1797 году, на английский — в 1809-м и даже на русский и китайский.
Целью этого труда было представить образованной общественности, но необязательно специалистам, достижения в области небесной механики. Лаплас изложил основные результаты, вообще не используя формул и графиков. Структура работы была подчинена главной идее: исследовать систему мира, то есть известную Вселенную и Солнечную систему, опираясь исключительно на закон всемирного тяготения Ньютона. Название труда сразу же заставляет вспомнить о книге III «Начал» Ньютона, которая носит название «О системе мира». Лапласу удалось совершить синтез и сформировать систему, в которой ни одно событие не было случайным. Его книга стала плодом популяризаторского разума века Просвещения. Она является ключом, отпирающим двери в увлекательный мир астрономии и механики Ньютона, как они выглядели в эпоху Просвещения.
НОВЫЕ И СВЕРХНОВЫЕ ЗВЕЗДЫ, УВИДЕННЫЕ ЛАПЛАСОМ
С давних времен человек наблюдает на небесах звезды, сияние которых ощутимо меняется за короткий период времени. Приведем лишь один пример: в 1054 году китайские астрономы зафиксировали вспышку звезды, которая была видна даже днем в течение нескольких недель. Самой знаменитой новой звездой, или сверхновой, безусловно, является та, которую заметил Тихо Браге в 1572 году. В«Изложении системы мира» Лаплас пишет:
Реконструкция вспышки сверхновой, которую наблюдал Тихо Браге в 1572 году.
«Иногда были видны звезды, появляющиеся почти внезапно и после периода яркого блеска исчезающие. Такой была знаменитая звезда, наблюдавшаяся в 1572 году в созвездии Кассиопеи. За короткое время она достигла яркости, превышающей яркость самых прекрасных звезд и даже Юпитера.
Затем ее свет ослабел, и через 16 месяцев после ее открытия она исчезла, не изменив своего положения на небе».
Представив общий план книги, Лаплас открыл нам фантастические картины. Если в течение прекрасной ночи, когда горизонт открыт, внимательно наблюдать за небесным спектаклем, мы заметим, что в каждое мгновение там происходят изменения. Посреди бесконечного множества сияющих точек, которыми усеян небесный свод и которые сохраняют более или менее постоянное взаимное расположение, можно увидеть несколько звезд, движущихся в поясе небесной сферы, названном зодиакальным. Это планеты (или, с греческого, «движущиеся звезды», «странники»). К планетам, видимым невооруженным глазом (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн), нужно добавить небесное тело, открытое благодаря телескопу (Уран). В начале XIX века список небесных тел, благодаря мощным линзам, пополнили планетоиды и астероиды.
Лаплас исходил из видимых траекторий планет, чтобы объяснить принципы их движения. Он подчеркивал, что исключительно благодаря теории системы мира человеческий разум смог подняться по крутой лестнице и возвыситься над чувственным обманом, преодолеть путь от геоцентризма к гелиоцентризму. Он напомнил о том, что существуют чрезвычайные небесные явления, такие как появление комет, которые движутся во всех направлениях, не учитывая плоскости эклиптики или направления траекторий планет. Ученый также заявил, что белое свечение Млечного Пути, поясом охватившее небесный свод, — это огромная туманность. Таким образом, Лаплас описал в книге все небесные объекты, от самых маленьких до гигантских.
Изложив закон всемирного тяготения, ученый предупредил читателя: «Мы увидим, что этот великий закон природы представляет все небесные явления вплоть до самых малых подробностей». Он не прибегал к математическим формулировкам и графикам, объясняя, что планеты реагируют не только на постоянное притяжение Солнца, но и на силу притяжения соседних звезд. Эти конкурирующие воздействия вызывают небольшие возмущения в движении небесных тел, однако влияние Солнца доминирует. В этой отлично сыгранной симфонии можно уловить несколько фальшивых нот, но Лаплас взял на себя обязательство доказать (мы это увидели в главе 2), что этот диссонанс не представляет опасности для устойчивости системы мира.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ:
ГИПОТЕЗА О ГАЗОВОЙ ТУМАННОСТИ
Первое издание 1796 года Лаплас завершил короткой главой под названием «Размышления о системе мира и о будущих успехах астрономии», в которой сделал предположения о происхождении Солнечной системы. В последующих изданиях он переместил эти предположения в примечания (Примечание VII и последнее), следуя примеру Ньютона, который перенес многие из своих предположений в приложение к «Оптике». В 1813 году, в третьем издании, это примечание превратилось в полноценную теорию о происхождении Солнечной системы, представленную по всем правилам. На нескольких страницах Лаплас отважился обратиться к космологии. В то время чисто рациональные объяснения происхождения мира встречались нечасто, поэтому можно себе представить, какой эффект произвела эта гипотеза, исходившая от величайшего специалиста в небесной механике. В 1796 году Лаплас даже не мог и предположить, насколько знаменитой и успешной станет его простая гипотеза. Его «мировой миф» — употребляя слова Декарта — пошел дальше Ньютона; речь шла о понимании структуры Вселенной исходя из ее происхождения и развития.
