Текст
Б.А.ВОРОНиОВ-ВЕЛЬЯМИНОВ
ЛАПЛАС
ПЬЕР СИМОН ЛАПЛАС 1749-1827
(Портрет относится к 10-м годам XIX в.)
Б. А. ВОРОНЦОВ-ВЕЛЬЯМИНОВ
ЛАПЛАС
Издание второе, дополненное и переработанное
МОСКВА «НАУКА»
ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
19 8 5
ББК 22.6г
В 75
УДК 92 Лаплас: 5
Рецензенты:
академик /1. Л. Нарочницкий, кандидат физико-математических наук А. И. Еремеева кандидат физико-математических наук II. Г. Куликовский
Воронцов-Вельяминов Б. А.
В 75 Лаплас.— 2-е изд., дои. и перераб.— М.: Паука, Главная редакция физико-математической литературы, 1985 г.— 288 с.
Популярный рассказ о жпгшт и научной деятельности одного из крупнейших ученых XVIII—XIX веков Пьера Симона Лаплас ), предложившего широко известную гипотезу нронсхождепмя Земли и планер. Образ Лапласа воссоздан на широком историческом ф'ше бермой .эпохи Франции того времени.
Для широкого круга читателей, интересующихся историей естествознания.
1705010000—110
1 053(02)-85 103-83
ББК 22.6г
52 (09)
© Издательство «Наука» Главная редакция физико-математической литературы, 1985
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ ........................................... 8
ВВЕДЕНИЕ .............................................. 9
МОЛОДЫЕ ГОДЫ .......................................... Ю
На родине......................................... 10
В коллеже......................................... 13
Переезд в Париж................................... 17
В ПАРИЖЕ................................ 20
Королевская Академия.............................. 20
Две неудачи....................................... 23
Лестница успехов.................................. 26
Ледяная модель кометных ядер, работы ио электричеству и санитарии............................... 29
АСТРОНОМИЯ ДО ЛАПЛАСА ................................ 33
Новая астрономия Коперника и Кеплера.............. 33
От Кеплера и Декарта до Ньютона................... 36
Ньютон. Всемирное тяготение . .................... 38
Успехи ныотоиианства.............................. 44
ЛАПЛАС В МЕЛЕНЕ И_«ПЗЛО/ЬЕПИЕ СИСТЕМЫ МИРА»......... 49
История издания «Наложения системы мири» .... 49
Содержание «Изложения системы ,мира->............. 50
Теория возмущений................................. 51
Возмущение кометных движений...................... 57
Возмущения и кольца планет........................ 58
Спутники Юпитера.................................. 62
Вековое ускорение Луны............................ 63
Устойчивость Солнечной системы.................... 66
Расстояние от Земли до Солнца..................... 69
Форма и вращение Земли............................ 72
Теория приливов .................................. 75
Природа тяготения................................. 78
Паука, люди и методы.............................. 80
Незаконченные открытия............................ 81
Великое и мелочное................................ 84
Астрономия и математика........................... 91
Еще о математике Лапласа.......................... 94
Методы познания................................... 95
ВЕЛИКИЕ ПЕРЕМЕНЫ..................................... 100
Заря революции................................... 100
Академия в начале революции...................... 101
Лаплас и Байи.................................... 104
Марат бичует Академию и Лапласа.................. 107
5
Революция углубляется............................. 109
Метрическая комиссия.............................. 111
Лаплас в Мелене пишет «Изложение системы мира» . . . ИЗ
Паука, война и революция.......................... 114
Космогония до Лапласа............................. 118
Взгляды Декарта................................... 119
Ньютон о Вселенной................................ 121
Гипотеза Бюффона . ................................ 123
Гипотеза Канта ................................... 125
Подход Лапласа к космогонической проблеме ..... 132
Космогоническая гипотеза Лапласа и наблюдения
В. Гершеля.................................... 134
Исходные данные о Солнечной системе................ 136
Рождение планет по Лапласу....................... 137
Вращение планет и рождение спутников............ 139
Опыт Плато....................................... . 140
История публикации Лапласом его гипотезы о происхождении Солнечной системы ...................... 141
О движении п происхождении комет . ................ 148
Зодиакальный свет и другие явления ........ 149
Представления Лапласа о звездах и туманностях и их изменение .................................... 150
О названии «гипотеза Канта — Лапласа» ...... 152
Идея эволюции.................................... 153
Лаплас о жизни во Вселенной..................... 154
Лаплас о черных дырах............................ 155
Прогноз Лапласа о развитии астрономии........... 156
а ГОДЫ ТЕРМИДОРИАНСКОЙ КОНТРРЕВОЛЮЦИИ............... 158
Начало реакции.................................. 158
Лаплас — педагог . ............................. 158
Бюро долгот и Палата мер и вессз............... 160
Учреждение Института............................ 161
«Изложение системы мира» и «Небесная механика» . . . 163
ИМПЕРАТОР ЩГЕОМЕТР.................................. 164
Наполеон сближается с Институтом.................. 164
Неудачный министр ............................... 170
Отставка Лапласа ................................ 174
Новые награды . ................................ 176
В ЗЕНИТЕ СЛАВЫ........................................ 180
Институт при Наполеоне............................ 180
Лаплас в Институте . ............................. 183
Лаплас и его ученики............................ 185
Аркепльское общество.............................. 191
Теория вероятностей .............................. 193
Теория вероятностей в применении к судам ..... 196
Несколько слов о философии Лапласа............... 197
Лаплас и Петербургская академия паук.............. 198
Теория капиллярности ............................ 202
Работы по звуку и свету.......................... 203
ПОСЛЕДНЕЕ ДЕСЯТИЛЕТИЕ.............................. 207
В эпоху реставрации .............................. 207
Лаплас в домашней обстановке ................... 211
Смерть , ....................................... 213
6
Лаплас как материалист........................... 215
Заключенно....................................... 218
И1ЛАС И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА.......................... 221
Краткий обзор основных проблем небесной механики после Лапласа................................. 221
Открытия новых небесных тел и новых черт Солнечной системы....................................... 224
Обратные обращения и вращения................ 226
Теоретические возражения против гипотезы Лапласа 230
ЭДТКПЙ От,ЛОР ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ КОСМОГОНИИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ И СУДЬБА ИДЕЙ ЛАПЛАСА .... 234
Рош продолжает труд Лапласа (попытка математизации гипотезы)..................................... 234
Дж. Дарвин создает теорию приливной эволюции системы Земля — Луна............................... 235
Тупики и поиски выхода в рамках механической планетной космогонии................................ 240
Космогонические работы Джинса.................... 244
Гипотеза О. 10. Шмидта........................... 248
Гипотеза Вайцзеккера............................. 252
Гипотезы В. Г. Фесенкова ........................ 254
Гипотеза Хойла................................... 257
Гипотеза Койпера................................. 258
Гипотеза Мак-Кри................................. 260
Гипотезы Камерона и Шацмапа...................... 262
Гипотезы о происхождении малых тел Солнечной системы — астероидов, комет и тел. создавших своими ударами кратеры на планетах и спутниках . . . 263
Проблема множественности и обитаемости планетных систем сегодня ............................... 269
О месте п роли космогонии Лапласа в истории астрономии и развитии научного мировоззрения .... 271
ПЕСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.................... 275
КАЗАТЕЛЬ ИМЕН...................................... 277
ПРЕДИСЛОВИЕ
Первое издание этой книги было осуществлено в Москве в 1937 г. в серии «Жизнь Замечательных Людей» при участии ныне покойного литературного редактора Розенталя. Настоящее, второе издание переработано и значительно дополнено автором в связи с наступившей эрой космических исследований и всеволновой астрофизики, что во многом изменило наши представления об окружающей нас Вселенной. Выше стал и уровень читателей. За истекшие десятилетия появились и новые исследования творчества П. С. Лапласа.
Настоящая биография Лапласа, по-видимому, остается наиболее многосторонней, но по-прежнему популярной и не имеет в виду узких специалистов.
Значительно увеличено в ней число иллюстраций, отражающих в основном развитие науки после Лапласа.
Автор приносит большую благодарность своему давнему коллеге и другу профессору Б. Ю. Левину, одному из ведущих современных космогонистов и исследователей малых тел Солнечной системы, который предоставил автору свой обширный архив — копии личных и иных работ и ксерокопии новых зарубежных публикаций, посвященных истории космогонии.
Автор благодарен также редактору книги кандидату физико-математических наук, специалисту в области истории астрономии А. И. Еремеевой и своим коллегам по Государственному астрономическому институту им. П. К. Штернберга, взявшим па себя труд вычитки рукописи на всех стадиях работы, поскольку к этому времени у автора резко ухудшилось зрение.
ВВЕДЕНИЕ
Полтора века, удовлетворяя человеческую любознательность, лекторы и писатели, ученые и философы, говоря о мироздании, называют имя великого астронома Лапласа. Не менее известен Лаплас как выдающийся физик. математик и механик.
Будучи чрезвычайно многосторонним ученым, Лаплас положил больше всего сил и труда на разработку небесной механики, на объяснение движений и фигур небесных светил, исходя из закона всемирного тяготения, открытого Ньютоном.
Он стремился дать полное решение грандиозной проблемы механики, связанной с движением тел Солнечной системы, и привести теорию к такому близкому совпадению с наблюдениями, чтобы в поправках, не основанных на теории, не было нужды.
Разрешить, уничтожить малейшие противоречия между теорией тяготения и наблюдаемыми явлениями, устранить малейшие сомнения во всеобщности и строгости ее законов, сделать астрономию точнейшей из паук, какой она в скором времени и стала,— вот что волновало ум Лапласа, чему он в основном посвятпл свою жизнь и чему были подчинены все остальные его стремления.
Говоря собственными словами Лапласа, «астрономия, рассматриваемая как целое, совершенством своих теорий представляет лучший памятник человеческому гению». И надо сказать, что краеугольным камнем такого памятника являются труды самого Лапласа.
Бурной была та обстановка, в которой жил и работал Лаплас. Переходы от феодально-самодержавной к буржуазно-конституционной монархии, от республики крупной буржуазии к якобинской мелкобуржуазной диктатуре и через контрреволюционную термидорианскую директорию к военно-буржуазному деспотизму наполеоновской империи, а затем к реставрации Бурбонов — таковы основные вехи событий, свидетелем и участником которых был Лаплас. Две трети столетия неукротимого стремления к высотам научного знания, непрерывного научного труда, а вместе с тем хитроумных комбинаций лицемерия, приспособленчества в целях политической и научной карьеры отделяли крестьянского парнишку Пьера Симона от маркиза Лапласа — властителя Парижской академии наук.
МОЛОДЫЕ ГОДЫ
лл РОДИНЕ
Маленькое местечко Бомон, где 23 *) марта 1749 г. родился Лаплас, расположено па живописном берегу мелководной речушки Ож в Нижней Нормандии.
Здесь некогда ступили па берег Франции завоеватели-норманны; через Нижнюю Нормандию поддерживалась связь Британских островов с европейским материком. Именно в этой части материка норманны осели особенно прочно, и хотя они быстро ассимилировались, все же внешний облик, а отчасти и язык жителей Нижней Нормандии до сих пор носят явные следы скандинавских влияний. Атлетическая фигура со светлыми волосами и продолговатым лицом, па котором выделялись большие светло-голубые глаза — эти характерные черты отличали внешность Лапласа, сына коренного нормандского крестьянина.
Родина Лапласа — один из наиболее типичных районов Нижней Нормандии. На побережье Кальвадоса высятся мощные гранитные утесы, постепенно рушащиеся под ударами громадных волн морского прилива. Нормандский берег стонет от набегов волн и прибоя. Ударяясь о берег, волны отбрасываются назад и с бешеной силой, полные брызг и морской пены, устремляются в сторону, образуя опасные течения. Эти течения, достигая скорости 16 километров в час, по своей грандиозности мало уступают знаменитому скандинавскому Мальштрему.
В детстве Лапласу не раз случалось посещать эти места на побережье, неподалеку от которого находилась его родная деревня. Может быть, там, глядя на титанический круговорот воды, он впервые задался мыслью о причине морских приливов, теории которых впоследствии он уделил так много внимания.
Плодородная местность была заселена довольно густо, но больших городов не было: деревни и местечки с населением в несколько сот жителей да мелкие провинциальные городки, из которых: самыми значительными являлись Кап и Шербур. Но в этих городках не было никаких научных или культурных центров, которые могли бы привлечь внимание юного Лапласа.
*) Эту дату указывает в своей «Астрономической библиографии» Лаланд (1803) и некоторые другие источники. По известному литературно-биографическому словарю Поггендорфа — 28.1)1.— Примеч. peij.
10
Гавнины Орпа и Кальвадоса, покрытые сочными травами, были очень удобны для разведения лошадей и крупного рогатого скота. Влажный климат и хорошо удобренная почва позволяли получать первосортные корма, славившиеся далеко за пределами Кальвадоса. Здесь сеяли рожь, гречиху и овес, но главным занятием населения было скотоводство. Иа лугах Ожа с давних времен разводили породистый молочный скот, занимались производством
Долина Кальвадоса в Нормандии — родина Пьера Лапласа
сыров и в особенности масла, широко известного во всей Франции, а также в Великобритании, куда оно экспортировалось через многочисленные нормандские порты. Великолепная порода местного рогатого скота получила название «ожеронской» и привлекала внимание всех европейских скотоводов. Эти же районы поставляли во Францию и прекрасных лошадей, которых целыми табунами гнали на ярмарки Алансона, Меля пли Се, Промышленность Нижней Нормандии была слабо развита, и с рабочими, экономическое положение которых в дореволюционной Франции было очень тяжелым, Лапласу пе приходилось сталкиваться в своей жизни.
Нелегкой была и жизнь деревни. Крайпе редко крестьянин был полным собственником земли, которую он обрабатывал своим трудом. Преобладающей же формой кресть
11
янского землепользования была так называемая цензива, т. е. земля, верховным собственником которой являлся сеньор и за которую он получал невысокий ценз (ренту, аренду). Большинство сеньоров (помещиков, дворян) жило в городах, и интерес их к своим поместьям определялся размером дохода, получаемого за счет эксплуатации крестьян.
Сеньору-помещику полагалось платить ренту и нести феодальные повинности, а казне — налоги, число которых росло и систематически разоряло крестьян. Не менее тяжким гнетом ложились на крестьян и натуральные повинности: прокладка и ремонт дорог, поставка продовольствия и кормов для вечно передвигающихся королевских войск, так называемая десятина, вымогавшаяся церковью.
Крестьянину очень редко удавалось, устроив сына в сельскую школу, послать его затем в город, где он мог бы учиться дальше и отвоевывать себе место в рядах буржуазной интеллигенции: стать судейским чиновником, адвокатом или врачом. Лишь к концу XVIII в. такие явления стали встречаться чаще; таланты, вышедшие из парода, несмотря на все рогатки, заставляли уступать себе место. Например, в Парижской академии наук почти половина выдающихся ученых конца XVIII столетия вышла из народной среды. Ио кому в деревне легче было добиться удачи, как не зажиточному хозяину? Трудно думать, что при таких условиях отец Лапласа — «небогатый бомонский крестьянин», как писали буржуазные биографы ученого,— был рядовым забитьш тружеником.
О юности Лапласа, обо всем периоде его жизни до появления в Париже не сохранилось почти никаких сведений, и не случайно. Лаплас ле только не стремился посвятить в воспоминания отроческих лет своих друзей и знакомых, ио, наоборот, всячески скрывал свое происхождение, стыдясь его. Признанный гений и вельможа предпочитал не обнажать убогую обстановку своего детства. В этом отношении Лаплас сильно отличался от многих своих современников-ученых, вышедших из народной среды и охотно подчеркивавших свое происхождение. В дальнейшем Лаплас прекратил сношения со своими родителями. Он не любил их, не вспоминал о них, да и они не очень стремились напомнить ему о своем существовании.
Невольно напрашивается мысль, что в детстве Лапласа была какая-то нераскрытая тайна. Покровительство, которое еще в самых юных годах было оказано ему в Бомоне
12
неизвестными *) состоятельными людьми, отчасти поддерживает эту мысль. Меценаты-покровители, берущие на себя содержание и обучение крестьянского мальчика, в котором еще трудно угадать будущего гения, встречались среди провинциальных феодалов не так-то часто.
Как бы то пи было, юный Пьер оказался в коллеже — средней школе, процветавшей в Бомоне под ревностным руководством монахов-бенедиктинцев.
В КОЛЛЕЖЕ
Монашеский орден бенедиктинцев был самым многочисленным н влиятельным в Европе. Еще перед самой революцией в руках бенедиктинцев были сосредоточены огромные материальные богатства. Стремясь насаждать «духовное» воспитание и вербовать себе идеологически вооруженных последователей, бенедиктинцы основывали свои собственные многочисленные школы, в которых очень рано стали допускать преподавание светских наук. Существенной чертой ордена являлось то. что в него по уставу принимались только дворяне и среди других монашеских орденов орден бенедиктинцев был наиболее аристократическим. Ученики бомонского коллежа также большей частью набирались из дворянской среды или из наиболее зажиточной части населения. В середине XVIII в. бенедиктинский коллеж в Бомоне уже не был духовной школой, н образование в нем давалось преимущественно светское, ио под внимательнейшим надзором «святых отцов».
Прекрасная память п блестящие способности молодого Пьера позволили ему почти на лету усвоить науки, преподаваемые в провинциальной школе. Древние языки, особенно латинский, на котором он впоследствии свободно писал, классическую литературу и математику Пьер освоил без труда. Некоторое время было посвящено в школе теологии и богословию. Эти предметы преподносились ученикам в форме казуистических дискуссий на абстрактно-религиозные темы. Юноша Лаплас мало интересовался религией, и еще тогда, присмотревшись к закулисной стороне жизни служителей церковного культа, он сделался убежденным атеистом. Однако впоследствии Лаплас охотно поддерживал разговоры на богословские темы и с большим остроумием разбирал тонкие богослов
*) Неизвестными также потому, что Лаплас упорно замалчивал имепа своих покровителей.
13
ские вопросы: их казуистика забавляла его, он находил в них остроумные формально-логические комбинации, своего рода математическую игру понятиями.
Еще в коллеже Лаплас приступил к самостоятельному изучению более сложных математических сочинении, лежавших вне кругозора его педагогов. Тогда же он основательно ознакомился с работами Ньютона по механике и во теории всемирного тяготения, которая только начинала распространяться во Франции. В семнадцать лет юный Пьер Лаплас выполнил свою первую самостоятельную научную работу по математике.
Уже в это время потихоньку от наставников Лаплас ознакомился со взглядами великих деятелей эпохи Просвещения. основоположников механистического материализма: Даламбера, Дидро. Гельвеция, Гольбаха и других. «Большая энциклопедия паук, искусств и ремесел», открывшая человечеству новые основы мировоззрения в области естествознания и общественных явлений, произвела на него большое впечатление. Позднее, уже после переезда в Париж, талантливый юноша ознакомился с «Системой природы» Гольбаха — «библией материализма», как любили тогда называть эту книгу.
Беспощадная критика религии и теологии всех оттенков, систематическое изложение основ материалистических представлений о природе и общественных отношениях оказали огромное влияние на молодого человека. Уже с этих пор Лаплас на всю жизнь делается воинствующим последователем французских материалистов XVIII в. В своей практической работе Лаплас не только постоянно излагает их мысли, их философию, во развивает их дальше — до того предела, до которого позволяли их довести тогдашний уровень науки и ограниченность основных предпосылок этого мировоззрения.
Механика Ньютона, завершителем которой явился Лаплас, возникла в процессе борьбы формирующейся в недрах феодализма буржуазии с феодальным строем и католической церковью. Развитие производительных сил требовало развития науки, и буржуазия на первых порах сделала пауку своим союзником в этой борьбе.
В противовес католическому мировоззрению и религии вообще стала оформляться философия французских писателей XVIII в., опиравшаяся на быстрый рост научных достижений. Умеренная в начале века, во второй его по-
*) Книга увидена свет в 1770 г.
14
Довиле эта философия становится все более радикальной л доходит до откровенного материализма. В середине XV11I столетия Дидро, Гельвеций, Гольбах и Даламбер развивают критику религии и теологии и предлагают положительную программу материализма и атеизма.
К этому времени, благодаря трудам Ньютона, Эйлера, Клсро и Даламбера, механика достигла высокого совершенства. Ряд еще недавно загадочных движений небесных светил был объяснен и введен в рамки единого закона тяготения. Этим законом были удачно объединены столь разнообразные явления Вселенной, что у французских материалистов зародилась надежда, а потом и уверенность, что все многообразие неорганического и органического мира, а может быть, и общественные явления можно так же, как астрономию, свести к немногим неизменным законам природы. Они надеялись, что методы победоносной небесной механики, предсказывающей движения небесных тел на много лет вперед, можно будет перенести и на другие области знания и жизни и свести все к механическому передвижению и количественной перегруппировке неизменных элементов вечно и единственно существующей материи. «Дух» и «мировой разум» были изгнаны этой философией из Вселенной. Объективное существование материи делалось независимым от факта нашего сознания. Однако материализм того времени был, как видим, преимущественно механистическим, потому что из всех естественных наук известной законченности достигла к тому времени только механика, точное—механика твердых тел (земных и небесных), именно — механика тяготения. Химия находилась в начальной стадии развития, в ней придерживались еще флогистонной теории. Биология была вообще в зачаточном состоянии.
Французские материалисты, мечтая перенести методы небесной механики на жизнь общества, все происходящее в нем считали детерминированным, т. е. имеющим физическую причину; необходимое с механической точки зрения движение атомов могло, по их мнению, изменить ход истории человеческого общества. Беспомощность их механистического детерминизма заключалась во взгляде на развитие общества как на совокупность непредвиденных случайных событий, хотя и подверженных не раскрытым еще законам механики. Поэтому, сделав некоторые успехи в области физики, философы XVIII в. вынуждены были совсем отказаться от анализа и объяснения, когда дело касалось биологических и особенно социальных яв
45
лений. Если добавить к этому отсутствие ясных представлений об эволюции в природе, то станет попятным несовершенство той философии, под влиянием которой с юных лет находился Лаплас.
К сожалению, как уже отмечалось, отсутствие сколько-нибудь подробных сведений об отроческих годах великого ученого не позволяет проследить, как формировалось это мировоззрение у Лапласа, какие встречи и события определили ту или иную черту его последующих интересов и устремлений. Одно несомненно: это мировоззрение складывалось при содействии тех, кто взял юного Лапласа под свое покровительство. Вряд ли приходится сомневаться, что именно эти, возможно, передовые для своего времени люди оказывали на пего идеологическое влияние, что именно они помогли ему ознакомиться с новейшей литературой. Не в библиотеке же аббатства Лаплас мог достать новинки материалистической философской литературы, дорогие, часто редкие и привезенные из других стран издания, посвященные глубоко специальным областям естествознания. Школа бенедиктинцев в Бомоне вряд ли сколько-нибудь интересовалась трудами Эйлера. Клс-ро, Лагранжа и Даламбера и еще меньше стремилась знакомить с ними своих учеников.
Уже в шестнадцать-семнадцать лет Лаплас предстает перед нами человеком с довольно обширными знаниями и определившимися философскими взглядами. Но вместе с тем. поглощая книги и овладевая наукой. Лаплас уже в эту пору проявлял исключительную практичность в житейских делах, породившую в дальнейшем его умение приспосабливаться к любым политическим условиям.
Он сумел до конца использовать все возможности той карьеры, которую открывали перед ним его покровители. Только что окончив коллеж, юноша, пользуясь рекомендациями, добивается назначения на должность преподавателя математики в военной школе Бомона; школа помещалась в обветшалых зданиях того же аббатства, в котором находился и его коллеж.
Военное искусство, в особенности артиллерия и фортификация, уже тогда нуждалось в применении математики и механики, и в военных школах, кроме уставов, фехтования, тактики и т. п., стали вводить математические пауки. Однако в рядовой военной школе, где преподавал Лаплас, математические курсы были элементарными и пе могли дать удовлетворения его пылкому уму и растущим знаниям. Правда, он мог вести в свободное время самостоя
16
тельные научные исследования, но кто мог их оценить, кто мог увидеть в них всю силу его гения? И какова была возможность дальнейшей карьеры в этом захолустье?
ПЕРЕЕЗД В ПАРИЖ
Молодой Лаплас искал выхода своим силам, приложения знаниям, общения с математическими умами своего времени, мечтал о научной работе и удачной житейской
Жап Даламбер (1717—1783)
карьере. Юношу тянуло в Париж — туда, где в Академии наук, основанной в 1666 г. министром Людовика XIV 4’ольбером, собрался цвет не только французской, но и 'ировой научной мысли. Парижская академия паук юреживала в этот период свой высший расцвет. Здесь обралась целая плеяда гениев в области математики и юхавики, открывавших человечеству все новые и новые
17
страницы знания и подводивших прочный фундамент под крепнущее материалистическое мировоззрение.
Наиболее влиятельным лицом в Академии в то время был Ж. Даламбер. Творец «Аналитической механики», один из корифеев «Энциклопедии», он пользовался огромным почетом. К Даламберу благоволили европейские монархи. Как и Вольтер, он гостил в Берлине у короля Фридриха II, императрица Екатерина II из далекого Петербурга оживленно обменивалась с ним письмами. Впрочем ... у монархов наука была в моде только до начала революции ...
Едва устроившись в Париже, Лаплас, вооруженный рекомендательными письмами, направился в Академию наук, желая видеть Даламбера, говорить с ним, заслужить его внимание. Могут ли рекомендации его бомонских покровителей не произвести впечатление на кавалера Даламбера — сына генерала Детуша, правда, незаконного — от придворной фрейлины.
Действительность, однако, не оправдала надежд молодого провинциала. Даламбер недаром был энциклопедистом и борцом за новое мировоззрение. Никакие хвалебные рекомендации не могли вызвать его внимания к человеку, пока он не удостоверялся в личных достоинствах кандидата.
Переслав Даламберу свои рекомендации, Лаплас долго и безуспешно пытался привлечь внимание великого геометра или хотя бы добиться длительной беседы с ним. Все было тщетно. Ни в Академии, пи дома встреча с Да-ламбером не удавалась. Иногда Лапласу попросту говорили, что господина Даламбера нет дома.
Однажды, продолжая охоту за Даламбером, Лаплас ждал в приемной возвращения ученого. Вдруг ему пришла в голову блестящая мысль. Он сел за стол, очинил перо и быстро изложил Даламберу свои взгляды на основные принципы механики и вероятное развитие этой науки в ближайшем будущем.
Письмо Лапласа произвело на Даламбера огромное впечатление. Такой эрудиции и глубины мысли он еще не встречал. На следующий же день Даламбер ответил Лапласу: «Милостивый Государь! Вы имели случай убедиться, как мало я обращаю внимания на рекомендации, но Вам опп были совершенно не нужны. Вы зарекомендовали себя сами, и этого мне совершенно достаточно. Моя помощь — к Вашим услугам. Приходите же, я жду Вас». Юноша не заставил себя ждать.
18
Через несколько дней, благодаря Даламберу, Лаплас стал профессором математики в Королевской военной диколе в Париже. Лаплас любил вспоминать этот случай и часто рассказывал своему другу Фурье содержание своего письма. Фурье впоследствии подтверждал, что в этом письме Лаплас высказал много действительно глу-« боких мыслей.
Итак, Лаплас устроился, наконец, в Париже, получил доступ в Академию, но материальное его положение было весьма плачевно. Живя одиноко, он едва сводил концы с концами.
Это пе помешало ему усидчиво заниматься наукой. В течение двух лет Лаплас забрасывал Академию наук работами по математике и механике, всегда глубокими и оригинальными. Уже в это время он написал ряд исследований но теории вероятностей, по чистой математике и по небесной механике, которая скоро стала главным предметом его занятий.
Небесная механика, т. е. изучение движений небесных тел на основе закона всемирного тяготения, была одной из наиболее трудных и сложных областей как астрономии, так и науки вообще. Даже для простого ознакомления с нею требовалось прекрасное знание как результатов наблюдательной астрономии, так и сложнейших методов математического анализа и механики, в те времена еще далеко не совершенных.
Во всех этих областях молодой провинциал чувствовал себя уже совершенно свободно. Естественно, что Лапласу хотелось поскорее получить официальное место в Академии — обеспечить себе возможность научной работы и одновременно улучшить свое материальное положение. Почему бы ему, блестящему молодому геометру, как называли тогда всех работавших в областях, близких Лапласу,— почему бы ему не быть избранным в Академию, хотя бы и на первую ступень научной иерархии? Что из того, что ему только двадцать три года? Ведь Эйлер в возрасте двадцати одного года был уже приглашен в Берлинскую академию наук, сам Даламбер двадцати четырех лет был принят в Парижскую академию наук, а Клеро попал туда даже восемпадцатмлетним юношей.
Ближайший случай представился в 1772 г., и кандидатура Лапласа была поставлена на баллотировку. Освободилось место так называемого адъюпкт-геометра — самая младшая научная степень в Академии.
В ПАРИЖЕ
КОРОЛЕВСКАЯ АКАДЕМИЯ
С 1699 г. 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 не прочь были прибавить к своим громким титулам еще и титул академика. Таким образом, в Академии были учреждены должности (ученые звания) почетных членов, членов-пенсионеров, сотрудников (associe) и учеников.
Почетные члены, по уставу, 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 отт казался им слишком скромным, по, как они убедились впоследствии, он .мог кое-что прибавить к их известности.
Не надо забывать, что в середине XVIII в. естественные и физико-математические науки «вошли в моду». Иметь о пих хотя бы поверх костное понятое и делать вид, что понимаешь их значение, покровительствуешь им, считалось среди французской аристократии признаком хорошего топа. Граф де Сежур. 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».
20
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 так называемые пенсионеры Академии. 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 паук, ее непременным секретарем был (с 1773 г.) выдающийся математик, экономист и публицист Жан Антуан де Кондорсе, впоследствии ставший еще более известным как одни из деятелей буржуазной французской революции.
К каждой секции Академии, в которой состояло три пенсионера, добавлялись две должности сотрудников, восемь таких же вакансий па всю Академию было оставлено для иностранцев н четыре — для нештатных сотрудников. Ученики — не моложе двадцати лет — были персонально прикреплены к пенсионерам (у каждого пенсионера было по одному ученику или, выражаясь современным языком, аспиранту). В 1716 г. звание ученика было упразднено и введено более высокое и обязывающее звание адъюнкта. 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
21
библиотеке, и Людовик XIV уступил ей занимаемые им прежде апартаменты в старом Лувре.
Рабочие заседания Академии проводились 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 Францией до революции.
Роль младших членов Академии — сотрудников и адъюнктов — была самой жалкой в смысле их веса и влияния. Король сохранил за собой право назначать пенсионеров. Должности непременного секретаря и казначея были пожизненными. 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 весьма призрачной. 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 среди них 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 пауке, 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 произносили свое сслово», 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 адъюнктов — 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 ие 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, печатавшиеся время от времени. Полагали, что тайна, окружавшая работы Академии, поддерживала ее престиж. Лица, критически настроенные, не могли, таким образом, уличить академиков в ошибках.
Наука была скрыта такой же завесой, как и королевский двор. 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 посторонних, дворянский режим сделал исключение для коронованных особ, рассматривавших Академию как одну из «курьезных» достопримечательностей Парижа. Так, в 1777 г. Лаплас был свидетелем того, как его другу Лавуазье пришлось демонстрировать свои опыты с углекислотой перед австрийским императором. В 1782 г. Лаплас присутствовал на приеме в Академии будущего русского императора Павла I. Приветственная речь была произнесена Кондорсе. Па 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 будущего царя, сколько его чувствительный нос.
Такова была обстановка дореволюционной Академии, куда стремился Лаплас и в которой он скоро стал одним из руководящих деятелей.
ДВЕ НЕУДАЧИ
Надежды Лапласа не оправдались — его забаллотировали. и должность адъюпкт-геометра предоставили некоему Кузеню, человеку весьма посредственному и впоследствии ничем не оправдавшему возлагавшихся па пего надежд. Неудача Лапласа объясняется не тем, что его работы были недостаточно ценными или многочисленными, хотя
23
отзывы академиков о них носили довольно сдержанный характер. Причина заключалась в том, что молодой человек многим его знавшим не мог внушить большой симпатии. Лаплас был очень самоуверенным человеком и не стремился скрыть этого. Известную роль тут играла, конечно, п 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 помогала ему находить 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 п не раз уязвлял самолюбие Даламбера.
, Пеудача па выборах в Парижскую академию наук .сильно разочаровала Лапласа, но он твердо решил улуч-'шнть свое положение.
Прусский король Фридрих II прослыл философом и меценатом. Король привлек в свое время в Берлин великого Леонарда -Эйлера и знаменитого Лагранжа. Эйлер, ранее уже живший в России, в 17(56 г. вторично уехал из Перлина в Петербургскую академию паук, куда ею «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 п ученикам. Как мы увидим, многие из Лапласа были развитием и усовершенствованием ’ , что поразительный по плодовитости швейцарец год за годом публиковал в изданиях Петербургской академии паук. После отъезда Эйлера в Петербург президентом Берлинской академии наук стал Лагранж.
Немедленно после своей неудачи в Париже Лаплас напал хлопотать о приглашении его «на приличную пенсию» в Берлинскую академию паук и снова обратился за
24
' содействием к Даламберу. Несмотря на то, что Лаплас ему не очень нравился как человек, Даламбер взял на себя эту заботу и начал переписку с Лаграпжем. 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 переезду Лапласа в Берлин, ио искренне не советовал ему это делать. В своем ответе Даламберу Лагранж писал, что условия в Берлинской академии паук совсем не блестящи, и недаром больной Эйлер променял покровительство «короля-философа» на туманную столицу России, где процветало крепостничество и где самодурство бесконечных царпцыных фаворитов находилось 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 пего у монарха жалкую прибавку. «Чистая математика» мало интересовала Фридриха, и он с открытым презрением 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 Лаграпжем, и их научные судьбы с этих пор тесно переплелись между собой.
Лаплас и Лагранж работали в одной области, и между ними долгие годы шло своего рода соревнование. Работы их часто оказывались так тесно связанными, что рассматривать их ио отдельности почти невозможно. Один из пнх нередко высказывал идеи, которые затем использовал и расширял другой. То Лагранж углублял методы и анализ, предложенные Лапласом, то наоборот, и между ними начиналась научная конкуренция, доходившая иногда и до настойчивого, хотя и корректного спора о приоритете в открытии данного явления или метода исследования.
В 1759 г. Лагранж, по рекомендации Эйлера, восхищенного его талантом и работоспособностью, был избран в Берлинскую академию наук, которую он и возглавил в 176(5 г., после отъезда Эйлера в Россию.
Сделавшись президентом Академии наук в Берлине, оп получил несколько премий от Парижской академии
25
паук за свои исследования по небесной механике — по теории движения Луны и спутников Юпитера.
Уже после смерти Фридриха II в 1787 г. 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 ней не отражены: оба они с головой были погружены в научную работу, события же, взволновавшие всю Европу и заставившие каждого француза определить свое место среди борющихся партий, произошли значительно позднее.
Переписка двух величайших ученых своего века — Лагранжа и Лапласа — не дает ничего для уяснения их личной жизни, хотя чрезвычайно ярко демонстрирует мировоззрение Лапласа как ученого. Возникшая в связи со стремлением Лапласа переехать в Берлин его переписка с Лагранжем становилась все оживленней.
Вопрос о приглашении Лапласа в Берлинскую академию наук решался несколько месяцев п наконец потерял актуальность, так как уже в следующем после начала хлопот году (1773) двадцатичетырехлетппй Лаплас был избран в Парижскую академию ваук, правда, не как геометр, чего ему хотелось, а как адьюнкт-мехавик. Избранием в Академию полоса первых затруднений в жизни Лапласа закончилась: молодой ученый получил официальное признание и возможность усиленной научной работы, хотя назначенное ему содержание было еще очень скудным.
ЛЕСТНИЦА УСПЕХОВ
Можно себе представить гордость юноши, когда он впервые отправился на заседание Академии, открытое только для избранных. Апартаменты Академии паходи-
26
лись в первом этаже Лувра и выходили окнами па широкий внутренний двор. Нужно было подняться по лестнице Генриха II, потом пройти через бывший зал Правительства, разбитый на небольшие комнаты 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 разделен 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 основная часть библиотеки. В 1785 г. «его величество милостиво пожаловал» Академии подвал, в котором велел устроить кунсткамеру, доступную для публичного обозрения.
Знакомство с Бошаром 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 экзаменатора в Королевском корпусе артиллеристов; это место занимал раньше известный математик Безу, и оно давало приличное жалование. Смерть Безу позволила Лапласу улучшить свое материальное обеспечение. Ко времени знакомства с Лапласом Бошар де Сарон имел за спиной длинный ряд государственных должностей. Он был сведущим математиком и астрономом, опубликовал ряд научных работ и в 1779 г. был назначен в Академию наук почетным членом. Бошар де Сарон принимал участие в вычислениях астрономов и иногда давал им средства на опубликование трудов или на приобретение новых инструментов. Кроме Лапласа покровительством Бошара де Сарона пользовались и другие астрономы.
В начале 1776 г. военная школа, куда пять лет назад Даламбер устроил Лапласа, была 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-математика».
В 1785 г. 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 г. Академия наук была разбита на восемь разрядов: геометрии, астрономии,
27-
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. Как и рапьше, 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 Лемопье, Лаланд и Лежангиль (пенсионеры), Кассини и Дажеле (сотрудники). Друг Лапласа — астропом 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 паук 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 теории интегрирования уравнений в частных производных. Некоторые из предложенных им методов применяются до сих пор и носят имя Лапласа.
Другие работы Лапласа по математике, о которых речь пойдет ниже, связаны с теорией тяготения и с теорией вероятностей. Они касались теории определителей, теории алгебраических уравнений и теории конечных разностей. Гораздо важнее была развитая им теория потенциала и открытие шаровых функций, играющих теперь большую роль в естествознании.
Среди второстепенных работ Лапласа хорошо известны его исследования теплоты и электричества, проведенные им совместно с Лавуазье, с которым он в период 1779— 1784 годов был очень близок.
Гениальный родоначальник современной научной химии был богатым человеком, имел собственную лабораторию и не жалел средств па производство опытов в таком масштабе и с такой точностью, которые не спились его предшественникам.
28
Лавуазье, поддерживаемый Бертолле, Фуркруа и Гит-тоном де Морво, вел горячую и упорную борьбу с защитниками старых взглядов, унаследованных 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 пе только решительно поддерживал великого химика своими трудами и авторитетом, по п лично оказывал на него огромное влияние.
Лаплас и Лавуазье занялись вопросом 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 сообщить телу, чтобы единицу сто массы нагреть па 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 ,'1анлас 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 ого помощниках. Пх данные по расширению твердых тол были первыми пригодными для практики. Для измерения самого расширения они впервые применили зрительную трубу. Эти опыты долгое время, однако, не привлекали внимания ученых.
ЛЕДЯНАЯ МОДЕЛЬ КОМЕТНЫХ ЯДЕР. РАБОТЫ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ И САНИТАРИИ
Хотя Лаплас занимался прежде всего применением математики к задачам других наук и рассмотрел, в частности, проблему происхождения короткоперподических комет с позиций небесной механики, здесь оп проявил себя, пожалуй, как астрофизик. Лишь через полтора века после выхода в свет его «Изложения системы мира» (1796 г.) астрономическому миру стало известно, что одно из первых применений .законов физики к астрономии было осуществлено гением Лапласа, тогда как вообще началом астрофизики считают 70-е годы XIX в., а физическая модель кометных ядер как твердых тел, состоящих в основном из замерзших газов, считается выдвинутой американцем Ф.Л.Уипплом (модель, ставшая теперь общепринятой).
29
Основное вещество ядра кометы — замерзшая вода, тающая под лучами Солнца, т, е. лед. Эта, так называемая ледяная модель кометных ядер впервые объяснила их распад и исчезновение, происхождение их громадных газовых оболочек и гигантских хвостов. Между тем, первое суждение о природе кометного ядра высказал Лаплас ла основе опытов, произведенных вместе с Лавуазье, и разработанных ими новых представлений о природе теплоты в 80-е годы XVIII в.
В 1836 г. Ф. Бессель в Германии выдвинул идею о том, что ядро кометы Галлея состоит из летучих веществ, легко переходящих в состояние возгонки, и с некоторым сомнением указал на то, что такую же мысль высказал до него еще Лаплас. Советский астроном Б. Ю. Левин в своем исследовании, опубликованном в 1983 г., выяснил причину этой неуверенности. Оказалось, что при жизни Лапласа его «Изложение системы мира» издавалось в Париже 5 раз с 1796 по 1824 годы, причем каждое издание пересматривалось самим автором. В «Предуведомлении» к пятому изданию Лаплас сообщал о своем намерении написать специальный трактат о «явлениях, зависящих от молекулярного действия». В этой связи он целиком исключил из пятого издания три главы книги четвертой. Но новый трактат на эту тему Лаплас написать не успел. Эти главы восстановлены в шестом посмертном издании 1835-36 годов, что оговорено в «Предуведомлении» к нему.
Кроме этих трех глав, Лаплас исключил из пятого издания часть главы шестой в книге второй, посвященной кометам. В ней говорится о поглощении и выделении скрытой теплоты плавления и испарения и о роли этого явления в кометах. Этот вопрос рассматривается в третьем (1808 г.) и четвертом (1813 г.) изданиях, но отсутствует в двух первых.
Изъятие этого раздела из пятого издания осталось незамеченным при подготовке шестого издания. Это обстоятельство и вызывало сомнение Бесселя в том, что он видел упомянутое выше представление о ядрах- комет у Лапласа. В последующих изданиях и переводах на другие языки трудов Лапласа использовалось шестое издание, и потому от астрономов ускользнула идея Лапласа о «ледяном» ядре комет. Главный вывод из опытов Лавуазье и Лапласа над испарением и таянием тел содержится в следующем отрывке из четвертого издания «Изложения системы мира» (с. 132): «Большие изменения имеют место иа кометах и главным образом па тех, которые подходят близко к Солн-
30
nv ji своих перигелиях. Туманности, которые их окружают, являются результатом испарения жидкостей на ик поверхности. Охлаждение, которое при этом получается, должно умерять чрезмерный жар, связанный с их близостью к Солнцу; а конденсация тех же испаряющихся жидкостей, когда кометы удаляются, частично восполняет убывание тепла, которое должно создаваться этим удалением...»
Забвение выводов Лапласа и Бесселя о возможности водяного состава кометных ядер замедлило развитие представлений о природе последних. Наличие льда в ядрах подтвердилось спектрально в 80-х годах XX в., но вообще — за XX век дело продвинулось очень мало, если не считать идеи Уиппла о том, что лед этот «грязный», смешанный с пылью.
В 1783 г. Лаплас вместе с Лавуазье принимал участие в опытах по горению водорода в кислороде. Он помогал Лавуазье и в обосновании теории теплоты и в борьбе з устаревшей гипотезой о флогистоне.
В туманных представлениях химиков старого закала флогистон был «жидкостью», особым тонким веществом, выделяющимся из тел при нагревании и горении. Опыты и теоретические рассуждения Лапласа и Лавуазье положили начало правильному объяснению процессов горения и окисления тел. В частности, в некоторых высказываниях Лапласа мелькает правильное представление о теплоте как об одном из видов движения материи.
В марте 1780 г. Пария; посетил Вольта. В связи с исследованием атмосферного электричества он демонстрировал в Академии следующий опыт. Он испарял в сосуде воду и доказывал, что водяной пар заряжается положительным, а металлический сосуд отрицательным электричеством. Одновременно с пим эти опыты произвели Лаплас и Лавуазье, и можно считать, что все трое одновременно явились первыми исследователями происхождения атмосферного электричества. Через шестьдесят три года их опыт был повторен гениальным Фарадеем.
В эти непосредственно предшествующие рволюции годы Лаплас уделил некоторое время вопросам, связанным е социальной гигиеной. Так, в 1785 г. Лаплас участвовал в комиссии Академии, которая под руководством Байи обследовала состояние больницы для бедных, известной иод названием «Дом милосердия». Комиссия была назначена потому, что городской архитектор Попе предлагал перенести больницу в другое помещение, по администрация
31
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 не хватало постелей. Стоит ли добавлять, что доклад Академии не привел пи к каким переменам, и «Дом милосердия» или, вернее, «Дом истязаний» просуществовал в том же виде еще шестьдесят лет.
В 1786 г. Лаплас в комиссии того же состава обследовал санитарное состояние парижских боен. Ряд столетий они 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 от них столицу.
Годы, следовавшие за вступлением Лапласа в Академию наук до самой революции 1789 г., текли для него тихо и спокойно. За это время он выполнил и опубликовал свои главные работы, в частности — по небесной механике, хотя повторное издание их в виде обобщенной сводки в «Небесной механике» началось лишь после революции и продолжалось много лет.
В марте 1788 г. в возрасте тридцати девяти лет Лаплас женился тга Шарлотте де Куртп, 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.
АСТРОНОМИЯ ДО ЛАПЛАСА
НОВАЯ АСТРОНОМИЯ КОПЕРНИКА И КЕПЛЕРА
За два столетия до Лапласа Николай Коперник произвел революцию в астрономии и во всем мировоззрении. Он «сдвинул» Землю с того центрального и неподвижного места, которое в течение тысячелетий она занимала в глазах человечества.
Смелостью своей мысли Коперник низвел Землю в разряд планет, совершающих свой круговой бег около лучезарного Солнца. В их ряду он назначил Земле третье место по ее расстоянию от Солнца и, допустив ее вращение вокруг наклонной оси, объяснил все основные небесные явления, известные человечеству в ту пору. Кажущийся путь Солнца среди созвездий в течение года по линии, называемой эклиптикой, смена времен года, восход и заход звезд, Солнца и Луны — все стало естественным следствием суточного и годичного движений Земли. Замысловатое петлеобразное движение планет среди созвездий Коперник объяснил сочетанием движения Земли и планет. Мы видим эти планеты с движущейся Земли и потому смотрим на них, тоже не остающихся в покое, все время из разных мест пространства.
Коперник все же не мог еще отрешиться от мистической идеи о «совершенстве» небес. Он допускал для планет лишь «совершенное» круговое движение, и комбинацией таких круговых движений приблизительно согласовал данные наблюдений со своей теорией. В этом вопросе Коперник не отошел от традиционной точки зрения, утвержденной авторитетом Птолемея, которого, несмотря на его «языческое вероисповедание», через тысячу лет после смерти канонизировала (узаконила) в области науки церковь.
Новым идеям Коперника церковь объявила войну не на жизнь, а на смерть, и его последователи, обвиненные в ереси, шли в тюрьмы, на пытки, на костры. Несмотря на все гонения, мировоззрение Коперника, поддержанное философией Джордано Бруно, телескопическими открытиями и публицистикой Галилея, одержало верх в этой жестокой борьбе, и к середине XVII в. число людей, уверовавших в эту истину, число коперниканцев, стало значительным. Это уже не была схоластическая мудрость средневековья. Критерий практики, точного эксперимента, введенный Галилеём в пауку, все больше стал входить в обиход исследователей.
2 Б. А. Воронцов-Вельяминов
Современник Галилея Кеплер в начале XVII в. решил согласовать теорию Коперника с богатейшими рядами наблюдений, оставленными ему в наследство искуснейшим наблюдателем Тихо Краю.
Теория Коперника в том виде, в каком она вышла из рук своего творца, не вполне согласовалась с наблюдениями. Предполагавшая в своей первоначальной форме круговое движение планет, она не являлась надежным средством для предвычисления их видимого положения на небе. Между тем растущие потребности мореплавания и картографии требовали улучшения таких предвычислений, например для определения местонахождения корабля в необозримых просторах океана, и яркие светила-планеты, видимые для глаза как яркие звезды, были очень удобны для этой цели. Однако, ни отмирающая теория Птолемея, ни новая теория Коперника не давали нужной точности при вычислении положений планет на небе.
В поисках причины этого разногласия между теорией и наблюдениями Кеплер открыл свои знаменитые законы движения планет. Он убедился в том, что движение планет происходит вокруг Солнца не по кругам, а по эллипсам, и что Солнце находится в одном из фокусов этих эллипсов. Напомним, что фокусами эллипса называются две такие точки, сумма расстояний которых от любой точки эллипса есть величина постоянная. Вместе с тем Кеплер убедился, что движение планет, в том числе и Земли, происходит по этим путям (орбитам) не равномерно, а так, что радиус, проведенный от Солнца к планете (радиус-вектор), своим движением описывает площадь, пропорциональную времени. Это означает, что, находясь ближе всего к Солнцу (в перигелии), планета движется быстрее, а находясь от него дальше всего (в афелии), движется медлсшпее.
Эти два закона вполне определили истинный характер движения каждой планеты и, устранив из небесного пространства «совершенное» круговое движение, сделали мировоззрение Коперника более близким как к объективной истине, так и к здравому смыслу и практическим запросам.
В поисках правильных числовых соотношений между размерами орбит, по которым несутся в пространстве планеты, и временами (периодами) их обращения около Солнца Кеплер открыл свой третий закон: квадраты периодов обращения планет около Солнца относятся как кубы их средних расстояний от Солнца. Тем самым была окончательно установлена закономерность структуры Солнечной системы: ведь третий закон Кеплера позволяет по паблю-
34
даемому периоду обращения планеты вокруг Солнца вычислить ее относительное расстояние от него. Заметим, что средним расстоянием планеты от Солнца является большая полуось (а) описываемой ею эллиптической орбиты. (На рис. 1 это половина расстояния АП, где А — наиболее удаленная от Солнца точка орбиты, афелий, а П — ближайшая точка орбиты, перигелий.)
Для полной характеристики орбиты данной планеты потребовалось ввести понятие о шести величинах — так называемых элементах орбиты (см. рис. 1). Одним из них i-вляется большая полуось а орбиты, выражаемая в единицах большой полуоси земной орбиты. Последнюю поэтому называют «астрономической единицей».
Рис. 1. Элементы планетных орбит
Второй элемент определяет степень вытянутости эллипса и измеряется величиной его эксцентриситета е. Для круговой орбиты эксцентриситет равен пулю и растет с увеличением вытянутости эллипса. При эксцентриситете, равном единице, эллипс становится бесконечно вытянутым, так что если один фокус остается на месте, то другой отодвигается в бесконечность. Такая, уже разомкнутая, кривая называется параболой (рис. 2).
Третий элемент — угол i, под которым плоскость планетного эллипса наклонена к плоскости земной орбиты (плоскости эклиптики); он называется наклонением.
Четвертый элемент определяет положение в пространстве той линии, по которой пересекаются плоскости орбит планеты и Земли (линия узлов). Он измеряется углом Q в плоскости эклиптики, который отсчитывают от некоторого неизменного направления, идущего от Солнца.
2*
35
Пятый элемент — угол со, который образует с линией узлов направление от Солнца па перигелий планетной орбиты. Этот элемент называют расстоянием перигелия от
узла.
Шестой элемент представляет собой момент времени То одного из прохождений планеты через перигелий при своем орбитальном движении.
Зная шесть элементов орбиты, которые вначале счита
ли постоянными, легко представить себе мысленно, как расположена орбита данной планеты по отношению к Солн-
цу и к орбите Земли. Знание шести элементов орбиты позволяет, как доказал сам Кеплер, всегда строго рассчитать, в какой точке своего пути находится планета в любой момент будущего или прошедшего времени. Зная, где в то же время находится па своей орбите Земля, легко рассчитать, как должна быть видна планета с нее в этот момент, в каком созвездии и на каком расстоянии от Земли. Когда были исследованы спутники, обращающиеся вокруг своих планет подобно тому, как Луна обращается вокруг Земли, то оказалось, что их движение также подчиняется законам Кеплера, если только в них слово «Солн-
Рис. 2. Конические сечения
це» заменить словами «своя планета». Например, системы многочисленных спутников Юпитера и Сатурна являются как бы уменьшенными копиями Солнечной системы. Луна тоже двйжется по законам Кеплера, и в фокусе ее эллиптической орбиты находится Земля. Когда на гигантском удалении от Солнечной системы были открыты двойные звезды, из которых меньшая (по массе) обращается вокруг большей, то и тут оказались в силе законы Кеплера. Очевидно, движения тел. происходящие везде по законам Кеплера, всеобщи и обусловлены одной причиной.
ОТ КЕПЛЕРА И ДЕКАРТА ДО НЬЮТОНА
Кеплер открыл законы движения планет, но он еще не объяснил их причины. Почему, например, именно Солнце находится в фокусе всех планетных орбит? Кеплер срав-
36
пивал Солнце с магнитом по его действию па планеты и полагал, что вращающееся Солнце своими лучами увлекает планеты в движение по орбитам. Правда, он понимал, что тут кроется какая-то иная причина, но не мог даже описать ее — четкое понятие силы и взаимодействия было лишь позднее введено Ньютоном. Кеплер писал: «Физики, навострите ваши уши, ведь здесь предпринимается замысел насчет вторжения в вашу область». Но вторгнуться в эту область никто не мог, потому что из всех понятий механики были разработаны только простейшие понятия статики (учения о равновесии) и кинематики (пауки о движении), а в работах Галилея лишь начали закладываться основы динамики. Но в полной мере динамика — учение о силах и их взаимодействии, была создана лишь гением Ньютона.
В таких условиях большое впечатление произвела на современников теория вихрей, выдвинутая во Франции Декартом в 1644 г.
Декарт, к которому нам придется еще не раз возвращаться. полагал, что мировое пространство заполнено особым легким, подвижным веществом, образующим гигантские вихри. В центральной части каждого такого вихря сгущается светоносное вещество, образующее небесные светила. Вихри Декарта, которые он называет небесами, окружают все небесные тела, причем каждое из них окружено одним таким вихрем. Эти вихревые потоки увлекают и приводят в движение все тела, попадающие в сферу вихря. Так, солнечный вихрь увлекает в своем движении все планеты с их спутниками, а вихрь, окружающий Землю, вовлекает в круговое движение около Земли ее спутник Луну. Так же движутся вокруг своих планет и другие спутники, причем в каждом вихре тело, находящееся ближе к центру, вращается вокруг него быстрее, чем более далекое (это сходно с тем, как речные водовороты кружат соломинки, захваченные течением воды). Этим Декарт объяснял своим современникам тот поражавший их факт, что чем ближе планеты к Солнцу, тем короче периоды их обращения — всего 88 дней для Меркурия, 225 дней для Венеры, год для Земли и т. д. вплоть до долгих тридцати лет, в течение которых Сатурн совершает один свой оборот вокруг центрального светила.
Конечно, такие взгляды являлись огромным шагом вперед по сравнению со средневековыми воззрениями, так выпукло обрисованными в строфах «Божественной комедии» Данте и позднее в поэме Тассо «Освобожденный Иерусалим»:
37
«... Планеты ниже стройные вертятся, Что ангелами в ход приведены.
Так что в пути но могут заблуждаться...»
Эллиптическое движение планет по известным уже тогда законам Кеплера Декарт мог объяснить лишь очень неясно, говоря, что под действием давления соседних вихрей и вследствие других причин вихри могут принимать сплюснутую или эллиптическую форму. Проще говоря, теория вихрей Декарта совершенно не могла объяснить движения планет по законам Кеплера.
Система философских и научных взглядов Декарта получила название картезианства: Декарт подписывал свои сочинения латинизированной формой своей фамилии — Картезиус. Картезианское мировоззрение быстро получило широкое распространение, особенно во Франции, и еще в первой половине XVIII в., непосредственно перед появлением Лапласа на научной арене, картезианство имело там своих горячих последователей.
В идеях Декарта не допускается существования дальнодействия, а само пространство, по его понятиям, является материальным в физическом смысле этого слова. Взаимодействие тел. в частности приведение их в состояние движения, может произойти только при непосредственном их соприкосновении. Такое соприкосновение может осуществляться и посредством промежуточной среды, роль которой у Декарта выполняли вихри. Дальнодействие — действие на расстоянии в пустоте — отвергалось его философией и всей его физической теорией мироздания. Таким образом, примитивная материалистическая точка зрения на взаимодействие небесных тел выражена в мировоззрении Декарта по сравнению с его предшественниками наиболее четко.
Парижская академия наук во второй половине XVII в. и даже в начале XVIII в. являлась оплотом картезианских идей.
НЬЮТОН. ВСЕМИРНОЕ ТЯГОТЕНИЕ
В Англии, где идеи француза Декарта не оставили столь сильных следов, как на родине философа, развитие научного мышления шло иным путем и увенчалось гениальными работами Ньютона. В 1687 г. появилось его сочинение «Математические начала натуральной философии», которое с небывалой дотоле ясностью и четкостью определило новое научное мировоззрение. Здесь давалось исчерпы
38
вающее на первый взгляд объяснение величайшего множества явлений природы, исходя из немногих четких принципов. Кроме того, тут же предлагался и новый метод научного исследования природы, метод индукции *). Этой работой Ньютона были предопределены, как известно, основные линии дальнейшего развития всей астрономии и физики вплоть до начала XX в. и отчасти даже позднее. Понятие причинности всех явлений природы обрело после этого твердую почву и вдохновило исследователей на дальнейшее углубление полученных результатов. Успехи Ньютона в значительной мере определялись тем, что ему независимо от Лейбница и почти одновременно с ним удалось изобрести могущественное средство математического анализа — исчисление бесконечно малых. Другими словами, Ньютон изобрел основы дифференциального и интегрального исчислений. Только при посредстве этого метода Ньютон мог шагнуть гораздо дальше, чем его предшественники. С тех пор дифференциальное и интегральное исчисления являются незаменимым способом математической трактовки различных явлений природы.
Анализируя законы, найденные Кеплером непосредственно из наблюдений (или, как говорят, эмпирически), учитывая эллиптичность планетных орбит. Ньютон доказал, что планеты испытывают ускорение, всегда направленное к Солнцу и изменяющееся обратно пропорционально квадрату расстояния планет от Солнца. Так же изменяется ускорение и в движении одной и той же планеты, когда при движении по эллипсу меняется ее расстояние от Солнца. Пользуясь сформулированными им понятиями массы и силы, Ньютон доказал, что сила взаимного тяготения между планетой и Солнцем пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Ньютон доказал также — и это чрезвычайно важно,— что если между двумя телами действует сила тяготения, то тело с меньшей массой должно двигаться около тела с большей массой именно по законам Кеплера, а не как-либо иначе. Мало того, выведенные им законы движения под действием тяготения оказались имеющими очень общий характер; законы же Кеплера получили объяснение как частный случай этих более общих законов.
*) Под индукцией понимается метод рассуждения или исследования, идущего от частного к общему, от отдельных фактов и явлений к общим выводам и . законам.
39
Таким образом, Ньютон установил основные законы механики:
1. Всякое тело под действием тяготения к другому (большей массы) должно описывать около него одно из конических сечений (см. рис. 2). Коническими сечениями являются кривые, получаемые при пересечении поверхности конуса плоскостью. В число их входят: окружность, эллипс, парабола и гипербола (рис. 2), из которых две последние кривые незамкнуты.
2. Закон, устанавливающий, что площади, описываемые радиусом-вектором, пропорциональны времени, оказался справедливым для движения по любой из перечисленных кривых.
3. Выражение третьего закона Кеплера, связывающее размеры орбит и периоды обращения, должно быть более сложным, в него должны войти массы Солнца и планет. Вследствие того, что масса Солнца гораздо больше массы всех планет, вместе взятых, различие между выражением третьего закона, установленным Кеплером, и выражением того же закона, найденным Ньютоном, очень незначительно. Однако именно это различие позволяет на основании наблюдаемого движения тел вычислить их массу.
Ньютон развил также способы вычисления орбиты планеты по наблюденным положениям ее на небе среди звезд, т. е. способы определения элементов орбиты. Зная элементы орбиты, можно наперед вычислить, в какой точке неба планета будет видна с Земли в тот или другой момент.
Далее, Ньютон сделал еще одно замечательное открытие: он доказал, что тяготение Луны к Земле имеет ту же природу, что н тяготение к ней обычных предметов, находящихся у ее поверхности. Другими словами, он доказал, что сила тяготения — та же сила, которую до тех пор называли тяжестью и наблюдали ее проявление в падении предметов па Землю. Так, большинство движений, наблюдаемых на Земле, связывалось воедино с разнообразнейшими движениями всех тел Солнечной системы и находило себе общую причину: свойство взаимного притяжения всех частиц материи, действующее во всех случаях по одному и тому же закону.
Обнаружилось, что движение спутников вокруг своих планет происходит в согласии с тем же законом тяготения. Во второй половине XIX в. было строго доказано, что и далеко за пределами Солнечной системы закон тяготения сохраняет свою силу: ему подчиняется движение далеких двойных звезд друг около друга. Недаром поэтому закон
40
тяготения получил название всемирного. Рассматриваемый как причина, он объяснил не только качественно, но и количественно все основные движения планет и их спутников в Солнечной системе. С этих пор картина мироздания получила законченную ясность. В науке не осталось больше места для астрологии — лжеучения о мнимом влиянии небесных светил на судьбы людей и народов и о возможнос-nt якобы предсказывать судьбу по взаимному расположению планет.
Рис. 3. Движение полюса мира по небесной сфере
Тем же законом тяготения Ньютон удачно объяснил’ основные черты двух явлений, стоящих на первый взгляд; особняком.
Периодическое возникновение приливов и отливов в земных океанах оказалось естественным следствием различия в величине силы, с которой Луна притягивает к себе ближайшие и далекие части Земли и ее океанов.
С давних пор было известно открытое еще Гиппархом (II в. до н. э.) систематическое перемещение среди звезд полюса мира — точки, вокруг которой происходит видимое суточное вращение небосвода, обуславливающее восход и заход светил (рис. 3). Благодаря этому явлению, с течением времени некоторые созвездия перестают быть
41
видимыми в данной местности, и на смену им появляются другие. Так, рассчитано, что через несколько тысячелетий в Европе можно будет наблюдать созвездие Южного Креста, которым сейчас могут любоваться только жители южного полушария Земли и жители тропических стран.
Вместе с полюсом мира перемещается перпендикуляр
ная к ней плоскость небесного экватора и точка ее пересече-
ния с эклиптикой -г- линией кажущегося годичного пе-
Рис. 4. Явление прецессии
ремещенпя Солнца среди созвездий. Эта точка, называемая точкой весеннего равноденствия. медленно и равномерно смещается по направлению к западу. Солнце, видимым образом перемещаясь по эклиптике в обратном направлении, попадает каждый год в эту точку раньше, чем через одни полный оборот Земли вокруг Солнца. Поэтому описанное явление назвали предварением равноденствий (21 марта день равен ночи па всей Земле), пли прецессией.
Коперник,создав свою си
стему мира, правильно объяснил явление прецессии тем. что ось вращения Земли медленно поворачивается в пространстве. Она описывает при этом конус (рис. 4) с периодом в 26 тыс. лет. Причина
прецессии, т. е. движения земной осн по конусу, однако, оставалась загадочной. Объяснение прецессии дал Ньютон. Применив своп законы механики к вращающейся Земле, он пришел к убеждению, что вследствие развивающейся при вращении центробежной силы Земля должна быть сплюснута у полюсов, имея вдоль своего экватора как бы выступ *). Именно этой сплюснутостью Земли и вызывается прецессия. Луна и Солнце, находясь обычно не в плоскости земного экватора и действуя на избыток
*) Между прочим, это теоретическое заключение Ньютона горячо оспаривалось французскими учеными, определявшими в 1718 г. путем измерений размеры и форму Земли. Они пришли к выводу, что Земля вытянута у полюсов. Впоследствии оказалось, что результат французских ученых был вызван неточностью их измерений. Новые измерения, произведенные в середине XVIII в., подтвердили правильность вывода Ньютона.
42
массы, расположенной вдоль него (благодаря упомянутому сжатию), стремятся повернуть ось Земли. Но Земля вращается вокруг своей оси, и, сопротивляясь этому «насилию» со стороны Луны и Солнца, земная ось, в согласии с законами механики, описывает при этом конус. Общеизвестно, что Землю можно сравнить с вращающимся волчком. Если надавить сбоку па ось вращающегося волчка. она станет описывать в пространстве конус подобный тому, какой описывает ось Земли.
Открыв закон всемирного тяготения и объяснив им количественно почти все движения, известные астрономам, Ньютон не стремился выяснить природу этого тяготения и глубже проникнуть в его сущность. Вскоре стало принято считать, что тяготение может молниеносно передаваться через пустоту, действовать на огромных расстояниях без посредства какой-либо вещественной среды. Сам Ньютон сказал знаменитую фразу о природе тяготения: «Гипотез я не строю, ибо все то, что не может быть выведено из явлений, должно быть названо гипотезой».
Понять закон тяготения современникам Ньютона было нелегко, особенно тем из них, которые находились под влиянием философии Декарта. Многие крупнейшие ученые, даже позднейшей эпохи, не могли понять тяготения и признать его существование. Например, Лейбниц, соперник Ньютона в области изобретения дифференциального и интегрального исчислений, писал Гюйгенсу: «Я не понимаю, как Ньютон представляет себе тяжесть или притяжение. По его мнению, по-видимому, это не что иное, как некое необъяснимое нематериальное качество». Гюйгенс, тогда уже широко известный своими работами по математике, физике и астрономии, отвечал Лейбницу: «Что касается причины приливов, которую дает Ньютон, то она меня не удовлетворяет нисколько, как и все другие его теории, которые он строит на своем принципе притяжения, кажущемся мне нелепым».
Еще в 1730 г. Иоганн Бернулли получил премию от Парижской академии наук за попытку выяснить причину эллиптичности орбит планет, совершенно игнорируя закон тяготения. Недоверие, с которым к теории Ньютона относились на континенте, стало ослабевать, когда расширенная Парижская академия приняла в свой состав много молодых ученых, более восприимчивых к новым идеям.
В 1727 г. молодой Вольтер, вернувшись из Англии, со свойственным ему остроумным сарказмом так описал
43
антагонизм научных взглядов, разделивших передовые страны его времени на два лагеря: «Если француз приедет в Лондон, он найдет здесь большое различие в философии, а также во многих других вопросах. В Париже он оставил мир полным вещества, здесь он находит его пустым. В Париже Вселенная наполнена эфирными вихрями, тогда как тут в том же пространстве действуют невидимые силы. В Париже давление Луны на море вызывает отлив и прилив — в Англии же, наоборот, море тяготеет к Лупе. У картезианцев все достигается давлением, что. по правде говоря, не вполне ясно, у ныотонианцев все объясняется притяжением, что, однако, немногим яснее. Наконец, в Париже Землю считают вытянутой у полюсов, как яйцо, а в Лондоне она сжата, как тыква...»
УСПЕХИ НЫОТОНИАНСТВА
Ньютон вполне строго разрешил проблему двух тел, т. е. вопрос о том, каково должно быть относительное движение двух тел под действием взаимного тяготения. Такой случай является идеализацией условий, имеющихся в Солнечной системе. Какая-нибудь планета притягивается в действительности не только Солнцем, но и остальными планетами. В реальном мире мы имеем проблему не двух, а большего числа тел. Наиболее простым будет случай трех тел, но и эта проблема настолько сложна, что Ньютон не мог ее решить даже для каких-либо частных случаев. Однако все, сделанное им, было так грандиозно, потребовало такой затраты времени и сил, что ожидать большего было невозможно. Вскоре выяснилось, что определение характера движения нескольких тел под действием взаимного тяготения требует несравненно более совершенного математического аппарата, чем тот, которым располагал Ньютон.
Основную задачу небесной механики — изучение движения нескольких тел — можно разделить на две: одну, имеющую самый общий характер, и другую — непосредственно относящуюся к частному случаю Солнечной системы. Первая значительно труднее, чем вторая. В Солнечной системе масса Солнца в 770 раз больше массы всех планет, вместе взятых, и потому движение их происходит в первом приближении, как говорят, в соответствии с решением проблемы двух тел, т. е. по законам Кеплера. Притяжение данной планеты остальными лишь немного
44
расстраивает это движение. Движение немного отклоняется от законов Кеплера; например, орбита оказывается не эллипсом, а более сложной кривой, притом не лежащей и одной плоскости. Точно так же скорость движения планеты по своей орбите в сравнении с требованиями второго закона Кеплера бывает то больше, то меньше. Эти отклонения от кеплеровского движения называются возмущениями. Они невелики и потому не помешали Кеплеру и Ньютону открыть свои законы. Тем не менее, накапливаясь с течением времени, действие возмущений заметным образом меняет элементы орбиты планеты. Если возмущения не учитывать теоретически заранее, то вычисленные наперед положения светил на небе разойдутся с наблюдениями, и астрономическая теория не ответит тем требованиям, которые предъявляют к ней человеческая практика и астрономы-наблюдатели.
Было бы долго перечислять все области науки, техники и промышленности, которые так или иначе связаны с теорией движения небесных тел, т. е. с небесной механикой. Можно указать, например, что мореплавание, аэронавигация, картография и даже геологическая разведка подземных ископаемых нуждаются в точном теоретическом предвычислении положений небесных светил. Стоит вспомнить и о том, как широко пользуются астрономическими методами ориентировки космонавты, да и беспилотные космические аппараты.
Необходимо доказать, что если взаимное притяжение планет и расстраивает их движение по сравнению с элементарной теорией движения двух тел, то теория тяготения все же способна оценить действие возмущений количественно. При этом результат подсчета должен в точности совпадать с фактическими данными. Без подобного доказательства абсолютная истинность теории тяготения все же может быть подвергнута сомнению.
Ньютон вполне отдавал себе отчет в существовании всех этих осложнений, он отметил их, но успел коснуться их математически лишь вскользь, хотя наиболее существенные неправильности (так называемые неравенства) в движении Луны, установленные наблюдателями еще до изобретения телескопа, он смог объяснить.
На долю последователей Ньютона — Эйлера, Клеро, Даламбера, Лагранжа и Лапласа выпало завершить грандиозное здание, заложенное Ньютоном, и довести его до полного совершенства. Лаплас застал Эйлера и Даламбера еще в расцвете их творческих сил. Воинствую
45
щим оплотом идей Ньютона вскоре стала и Франция. Лаплас был младшим в этой плеяде великих- умов, и он в значительной степени закончил то, что не вполне удалось его предшественникам и старшим современникам.
После Ньютона Эйлер и Клеро первыми принялись за разработку небесной механики. В 1747 г. Эйлер закончил работу о возмущениях в движении планет Юпитера и Сатурна. Следующие работы Эйлер посвятил исследованию движения Луны. Огромную пользу дальнейшему развитию небесной механики принесла разработка Эйлером методов дифференциального и в особенности интегрального исчислений, которые благодаря ему (ио сравнению с тем. чем располагал Ньютон) усовершенствовались необычайно. Недаром Лаплас часто повторял постоянно окружавшей его молодежи: «Читайте, читайте Эйлера, он наш общий учитель».
Так же велики были и заслуги Даламбера, которого можно считать восприемником Лапласа в Парижской академии наук. В один день с Клеро он представил в Академию попытка7 решения проблемы трех тел и ее применения к теории движения Луны. Уже становилось ясным, что решение общей задачи движения трех тел вообще не может быть получено вполне точно. Можно составить уравнения, соответствующие этой проблеме, но затем встает задача их интегрирования. Она оказалась столь трудной, по крайней мере при тогдашнем состоянии математики, что Клеро махнул на эти уравнения рукой, сказав: «Пусть интегрирует, кто сможет».
Однако оказалось возможным найти решение поставленной задачи приближенно или для частных случаев. Тогда дело свелось к нахождению наиболее точных и практически наиболее удобных способов приближенного решения, и лучшие представители небесной механики начали соперничать в этой области.
Даламбер решил свою задачу, пожалуй, удачнее, чем Клеро, но, как часто бывало с ним, не приложил своих формул к определенным конкретным случаям, известным в природе. Он ограничился составлением небольших таблиц движения Луны.
Зато Даламбер, как упоминалось, закончил к 1743 г. свой знаменитый трактат по механике — «Аналитическую механику», связавшую воедино и обычную земную механику, и небесную. Развитие науки о небе обогатило и прикладные знания, призванные двигать «самую земную», «самую практическую» отрасль — технику.
46
В 1749 г. Даламбер разработал строгую теорию прецессии, или предварения равноденствий, которую Ньютон мог рассмотреть лишь в общих чертах. При этом он объяснил также и явление нутации — небольших колебаний земной оси, осложняющих явление прецессии и заставляющих земную ось как бы колебаться около того направления, куда ее влечет действие прецессии. Оказалось, что сила, с которой Луна действует на экваториальную выпуклость Земли, переменна, ибо положение лунной орбиты по отношению к Земле непрерывно и быстро меняется. Это создает изменение сил, вызывающих прецессию, осложняет явление прецессии, т. е. создает то, что было названо нутацией (нутация была открыта уже после смерти Ньютона — в 1745 г.). Алексис Клеро в еще большей степени, чем его конкуренты — Эйлер и Даламбер, способствовал торжеству пьютонианских идей. Еще двенадцатилетним мальчиком он сделал доклад в Парижской академии наук об изученных им кривых линиях. В дальнейшем его творческая плодовитость немногим уступала эйлеровской.
Кроме теории Луны, Клеро занимался вопросом о фигуре Земли, и его теория не только далеко продвинула вперед исследования Ньютона, но до сих пор сохранила большое значение даже для решения ряда чисто практических вопросов.
Однако наибольшей известностью пользуется пред-вычисление Клеро появления кометы Галлея. Галлей, ученик Ньютона, установил, что комета, наблюдавшаяся им в 1682 г., тождественна ряду комет, наблюдавшихся ранее и нередко наводивших ужас на невежественное население средневековой Европы. Он нашел, что комета периодически возвращается к Солнцу, когда мы ее и видим, т. е., что эта комета обращается по орбите подобно планетам, но только эллипс ее вытянут гораздо сильнее. Время обращения кометы оп оценил приблизительно: 75—76 лет. Это была первая открытая в истории науки периодическая комета. Галлей решился даже предсказать, что следующего появления этой кометы следует ожидать в 1758 г., когда его самого уже не будет в живых. Клеро, отмстив значение теории тяготения, писал: «Истинные любители науки ожидали комету с нетерпением, потому что она должна была своим появлением подтвердить законы Ньютона; другие же надеялись увидеть философов осмеянными, а их теории поколебленными и утверждали, что она не вернется, а открытия Ньютона и его последова
47
телей не подтвердятся. Многие из них уже ликовали и смотрели на год задержки в появлении кометы как на доказательство несостоятельности теории. Я хочу показать ... что эта задержка не может повредить системе «всемирного тяготения», а, наоборот, составляет необходимое следствие ее, п что комета опоздает не более, чем на один год».
Действительно, удалившись от Солнца, комета должна была сблизиться с Юпитером, и его притяжение должно было задержать возвращение кометы.
Клеро, разработав теорию вопроса, спешно принялся за необходимые огромные вычисления. В этом ему помогал астроном Лаланд, известный своими атеистическими взглядами, и одна из первых ученых-женщин II.-Р. Ле-пот. (Сохранился рассказ, что в честь этой женщины назвали только что появившийся тогда в Европе заморский цветок «потия», которому позднее дали более благозвучное имя — гортензия.) Перед самым появлением кометы Клеро опубликовал свой огромный труд, к которому Вольтер написал эпиграф:
«Кометы, которых боятся, словно ударов грома, Полно вам пугать народы, населяющие землю; Двигайтесь по гигантским эллиптическим путям; Приближайтесь к светилу дня, удаляйтесь от него; Распускайте ваши пламенные хвосты,
Мчитесь в пространство, все время вращаясь...»
По результатам вычислений комета Галлея должна была пройти на ближайшем расстоянии от Солнца 4 апреля 1759 г. В действительности же это произошло всего лишь на двадцать два дня раньше. Комета была замечена впервые немецким крестьянином астрономом-любителем Паличем еще в декабре 1758 г.
Последний раз яркая комета Галлея наблюдалась в 1910 г. Она опять появится на нашем небосводе в 1986 г.
Здесь мы'закончим рассказ об исследованиях, выполненных в эпоху, предшествовавшую появлению Лапласа на научной арене.
ЛАПЛАС В МЕЛЕНЕ И «ИЗЛОЖЕНИЕ СИСТЕМЫ МИРА»
ИСТОРИЯ ИЗДАНИЯ «ИЗЛОЖЕНИЯ СИСТЕМЫ МИРА»
Это большое сочинение (объемом более 400 страниц) было написано в тиши местечка Мелен, куда Лаплас удалился на время с семьей весной 1793 г. по совету друзей, когда в Париже разыгрался якобинский террор. Вместе с аристократами гибли под ножом гильотины и знакомые Лапласа, и ученые, замешанные в антиреволюционных делах или связях. Так были казнены друг Лапласа химик Лавуазье, бывший также и откупщиком, историк астрономии Байи, бывший также мэром Парижа (вместе с Лафайетом он отдал войскам приказ стрелять по безоружной толпе, требовавшей низложения короля 17 июля 1791 г.). В апреле 1794 г. был гильотинирован и уже упоминавшийся Бошар де Сарон. Лаплас и сам был па подозрении.
В Мелене Лаплас усердно работал, найдя неоценимого помощника в лице Бувара, который был на 18 лет моложе своего учителя. С упоением Лаплас создавал свой знаменитый труд «Изложение системы мира», где без единой формулы, доступно преподносилась вся сумма астрономических знаний той эпохи. Лаплас приводил точнейшие тогда числовые значения, касающиеся планет и их спутников, Луны и Солнца. В это сочинение он внес много данных, добытых им самим путем кропотливых расчетов, а также высказал ряд мыслей, которые и сейчас представляют огромный интерес. Конечно, его данные уступают в точности современным, но иногда они к ним удивительно близки.
История изданий этого популярного по форме изложения, но глубоко содержательного сочинения была исследована Б. Ю. Левиным в 70-х годах нашего века. Вероятно, начатое в Мелене, это объемистое сочинение Лаплас дописывал уже в Париже, после возвращения туда осенью 1794 г. Оно вышло в свет в 179G г., сразу приобрело широкую известность и, несомненно, вызвало большой интерес, так как часто переиздавалось: в 1799 г. вышло второе издание, в 1808, 1813, 1824 гг.— последующие. Очередное издание должно было выйти в 1827 г., но Лаплас не успел его доработать сам, и оно увидело свет лишь в 1835—36 годах. Часть второго издания (для Франции) была помечена во революционному календарю «годом VII» (1799).
49
Перед каждым новым изданием Лаплас сам пересматривал текст, кое-что менял, добавлял пли исключал. Кроме того, после смерти автора очередному изданию предпосылались его краткая биография, надгробные и другие речи, произнесенные его преемниками Пуассоном, Био п Фурье,— крупнейшими представителями физико-математических наук во Франции.
Странно, что это наиболее популярное и многостороннее сочинение Лапласа почти никогда не обсуждалось с современных позиций, а изложение его содержания ограничивалось последним, седьмым примечанием к нему, содержащим описание его знаменитой космогонической гипотезы без всяких формул и расчетов. Мы подробно остановимся па ней дальше, а пока ограничимся попыткой дать представление о богатстве содержания этой его книги.
СОДЕРЖАНИЕ «ИЗЛОЖЕНИЯ СИСТЕМЫ МИРА»
Сейчас наши читатели сравнительно легко могут ознакомиться с подлинным сочинением Лапласа. Взамен давно истрепанных немногих экземпляров этого сочинения, переведенного на русский язык М. С. Хотинским с шестого издания и выпущенного в двух томах (СПб, 1861 г.), мы с 1982 г. располагаем прекрасно изданным Ленинградским отделением издательства «Наука» новым переводом *). Перевод этот выполнен пулковским астрономом В. М. Васильевым под редакцией акад. А. А. Михайлова; комментарии принадлежат А. А. Михайлову и В. К. Абалакину (к сожалению, о первом переводе здесь даже не упоминается).
Перевод также сделан с шестого, посмертного, издания и, как в подлиннике, разделяется на пять «книг».
В «Книге первой» Лаплас рассказывает о разных системах календарей, об условиях затмений. О физической природе планет тогда сказать было почти нечего, но движению спутников планет он уделил много места. В главе 13 он говорит о звездах, об их размерах и расстояниях, о которых он высказал правильные догадки, а также о собственных движениях звезд. Большое внимание он уделяет их координатам и прецессии. Четыре с половиной страницы посвящены приливам и их вариациям, десять страниц — земной атмосфере и астрономической рефракции, ею вызываемой.
*) Хотя на наш взгляд он не безупречен.
50
В «Книге второй» Лаплас подробно пишет о суточном и годичном движении Земли, планет, о кометных орбитах, о движении спутников.
«Книга третья» посвящена законам движения и равновесию материальной точки и системы тел, жидкостей и газов.
В «Книге четвертой» центральная глава излагает теорию всемирного тяготения; она содержит 124 страницы. Тут и ее основы, и понятия о возмущениях эллиптического движения планет, комет и спутников всех планет, рассуждения о фигурах планет и законе тяжести па них, о кольцах Сатурна, о либрации Лулы, прецессии и нутации земной оси, колебаниях морей п атмосфер, о законе тяготения.
В «Книге пятой» ведется рассказ об истории астрономии. Описав успехи в области астрономических измерений и телескопических наблюдений, достигнутые в XVII и XVIII веках, Лаплас большое внимание уделяет градусным измерениям на Земле, определению размеров Солнечной системы из наблюдения прохождений Венеры по диску Солнца, открытию Урана и трех малых планет, а также усовершенствованию инструментов. Книгу завершают главы об открытии тяготения, о системе мира и перспективах астрономии.
ТЕОРИЯ ВОЗМУЩЕНИЙ
Научные работы Лапласа трудно рассматривать в хронологическом порядке. К основным темам своих исследований он возвращался неоднократно на протяжении нескольких десятилетий, уточняя, проверяя и обобщая полученные им результаты. Некоторые его ранние исследования опубликованы лишь в его поздней капитальной работе «Небесная механика», печатавшейся па протяжении четверти века.
Первая крупная работа Лапласа, напечатанная в 1773 г. (когда ее автору было только двадцать четыре года), касается труднейшего вопроса, перед которым опустили руки его предшественники — Эйлер, Клеро и молодой Лагранж. Дело шло о примирении теории тяготения Ньютона с неправильностями в движении двух самых крупных планет солнечной системы — Юпитера и Сатурна. Эти неправильности обнаруживались уже давно, но никто не мог дать им точного объяснения, ввести их в рамки известных законов природы.
51
Ряд последующих работ Лапласа затрагивает другие важные вопросы небесной механики; с ними в основном он справился уже к 1785 г., когда ему исполнилось всего тридцать пять лет и он только что был «причислен к лику» пенсионеров-академиков. В последующие годы Лаплас обобщал и подытоживал свои выводы, тщательно укладывая их, как кирпичи, в общее стройное здание астрономии. В это же время много внимания уделял он другим вопросам, в особенности теории вероятностей.
Издание томов «Небесной механики» началось в эпоху Консульства и закончилось при Реставрации.
Как указывалось, главной целью научной работы Лапласа было доказать, что законом тяготения можно объяснить все движения небесных тел — как те, при изучении которых он был выведен, так и те, которые на первых порах казались противоречащими ему. «Потомство,— писал Лаплас,— вероятно, с благодарностью увидит, что новейшие геометры не передали ему ни одного астрономического явления, не определив его законов и причины». Лучшим из геометров, о которых говорит Лаплас, был, конечно, он сам, и его успех породил в нем глубокую уверенность в абсолютной правильности закона тяготения.
«Когда я выяснил эти неравенства (в движении Юпитера и Сатурна) и определил с большим вниманием, чем это делалось до сих пор, те, которые были уже вычислены, я убедился, что все наблюдения, древние и современные, представлены моей теорией во всей их точности. Прежде они казались необъяснимыми при помощи закона всемирного тяготения; теперь же они служат одним из наиболее ярких его подтверждений. Такова судьба этого блестящего открытия: всякое затруднение, которое возникало тут, превращалось в его торжество, и это является вернейшим признаком его соответствия истинной системе природы».
Многие из уклонений в движении планет, интересовавшие Лапласа, можно обнаружить только по прошествии очень длительных промежутков времени. Таких же периодов, часто превышающих возраст телескопической астрономии, требовала проверка некоторых теорий Лапласа на практике. Поэтому Лаплас живо интересовался развитием практической астрономии и для своих работ заказывал специальные переводы с греческого, индийских и даже китайского языков, если находил в сочинениях древних авторов наблюдения, которые могли принести ему пользу. Несмотря на грубость методов и неточность результа
52
тов, ценность этих наблюдений была велика именно благодаря их древности,— астрономия своими корнями уходит в глубокое прошлое, а ветви ее тянутся к далекому будущему...
При исследовании отклонений в движении планет от законов Кеплера Лапласу приходилось учитывать взаимодействие не двух тел, а трех или даже больше. Например, Луна движется вокруг Земли, а притяжение Солнца, возмущает это движение. Сатурн движется вокруг Солнца, но его движение нарушается притяжением других планет, главным образом Юпитера. Лаплас интересовался как возможностью теоретически предсказать на ближайшее время положение планет, т. е. составить их эфемериды или таблицы непосредственно для практиков, так и возможностью предсказать наиболее отдаленное будущее Солнечной системы в целом и ее членов. В XVIII столетии лишь зародилась новая идея эволюции, выдвинутая самим Лапласом в результате его занятий небесной механикой и изучения работ В. Гершеля. В высказываниях многих ученых еще господствовало представление об изначальной неизменности Вселенной, вытекающее из религиозных догматов. Лучшие умы того времени, например Эйлер, убеждаясь в изменчивости природы и сталкиваясь с трудностью предсказать ее законы, оказывались в тупике и впадали в мистицизм.
Как же мог, однако, Лаплас объяснить движения многочисленных непокорных детей солнечной семьи, непрестанно тревожащих друг друга? Ведь проблема трех, а тем более многих тел практически пе разрешена в общем виде и до сих пор.
К счастью, в Солнечной системе существует ряд особенностей, значительно упрощающих для нее решение проблемы многих тел. Эти особенности привлекли внимание Лапласа и позволили ему впоследствии создать свою знаменитую космогоническую гипотезу.
Бездны пространства, отделяющие планеты и Солнце друг от друга, позволяют при математической трактовке движения считать эти тела материальными точками, массы которых сосредоточены в их центрах. Поскольку масса Солнца гораздо больше массы всех планет, вместе взятых, взаимодействие планет лишь незначительно отклоняет их движение от движения вокруг Солнца по законам Кеплера. Орбиты планет имеют малые эксцентриситеты и близки к кругам, поэтому не только столкновения их, по и близкие встречи в настоящее время невоз
53
можны. Плоскости движения всех планет почти совпадают с плоскостью эклиптики (наклонения орбит невелики).
При таких условиях проблема движения многих тел Солнечной системы может быть разрешена приближенными методами. Необходимо, однако, найти эти приближенные методы и доказать, что точность, которую дает их применение, все время находится иод контролем исследователя. Лаплас совместно с Лагранжом создал так называемые классические методы небесной механики, вдохновлявшие и вдохновляющие до сих пор многие поколения механиков неба.
Возмущения в движении планет были представлены в классической небесной механике формулами, содержащими бесконечные ряды очень сложных членов. Простейшим примером бесконечного ряда членов является известная из алгебры бесконечно убывающая геометрическая прогрессия.
Нельзя думать, что метод, применяющий бесконечные ряды,— единственный и других быть не может. Эю только следствие несовершенного состояния математического анализа, но хорошо уже то, что при всей громоздкости метода рядов Лаплас сумел извлечь из него поразительные результаты.
В рядах, какими пользовался Лаплас, величина членов постепенно убывает, быстро или медленно. Если можно доказать, например, для убывающей геометрической прогрессии, что сумма членов ряда конечна, и если ее нельзя вычислить точно, то можно ограничиться суммированием первых, самых больших членов ряда, пренебрегая остальными. В небесной механике каждый член ряда выражается сложной формулой, поэтому не всегда можно строго доказать законность подобного приближения. В некоторых случаях может быть, что где-нибудь далеко от начала ряда, в особенности при некоторых особых условиях, член такого ряда окажется настолько большим, что пренебречь им — означало бы получить совсем неверный результат. Рядам можно придавать различную форму, и от неудачного выражения ряда может зависеть результат. До Лапласа бывали случаи, когда разные ученые приходили к неодинаковым результатам из-за одного лишь различия в виде формул, которыми они пользовались. Кроме совершенствования чисто математической стороны дела, известным средством для проверки правильности использования этого приема может
54
служить практика, даже современная эпохе создания теории. Лаплас говорит: «Чрезвычайная трудность задач, относящихся к системе мира, принудила геометров прибегнуть к приближениям, при которых всегда можно опасаться, как бы отбрасываемые величины не оказали заметного влияния. Когда наблюдения указывали им па такое влияние, они снова обращались к их анализу; при проверке всегда находили причину замеченных отклонений; они определяли их закон, открывая неравенства, которые еще не были указаны наблюдениями. Таким образом, можно сказать, что сама природа содействовала аналитическому совершенствованию теорий, основанных на принципе всемирного тяготения').
В работе, названной «О принципе всемирного тяготения и о вековых неравенствах планет, которые от пего зависят» (1773), Лаплас рассматривает замеченное до пего явление «беспорядка» в движении гигантских планет. При сравнении древнейших наблюдений с современными выяснилось, что Сатурн двигался с явным замедлением, а Юпитер испытывал ускорение своего движения. Лаплас погрузился в изучение задачи, оказавшейся неразрешимой и для Эйлера, и для Лагранжа,— по крайней мере, они пришли к прямо противоположным выводам.
Представляя возмущения в движении планет бесконечными рядами членов, создатели небесной механики убедились, что члены таких рядов бывают двух видов. В одних время, рассматриваемое как переменная величина, входит множителем в некоторой степени, в других же оказывается под знаком так называемой периодической функции (встречаются, впрочем, и члены смешанного вида). Первые из этих членов называются вековыми, вторые — периодическими. Если в формуле, выражающей изменения в величине какого-нибудь элемента, характеризующего определенную орбиту, есть только периодические члены, этот элемент испытывает лишь периодические колебания, пе выходя из известных пределов. Например, в этом случае наклон плоскости орбиты планеты к плоскости эклиптики то увеличивается, то уменьшается, но никогда не становится очень большим. Если в формуле содержатся вековые члены, то данный элемент с течением времени будет изменяться постоянно в одном и том же направлении. Например, линия узлов планетной орбиты будет непрерывно вертеться около Солнца, все время в одну и ту же сторону, или будет непрерывно расти размер орбиты.
55
В 1773 г. Лаплас применил ряды к исследованию движения Юпитера и Сатурна, пользуясь в усовершенствованной форме методом, предложенным Лаграпжем (в 1766 г.). При этом Лаплас доказал, что Эйлер и Лагранж, вычисляя свои ряды, отбросили такие члены, которые нельзя было отбрасывать, ибо их величина с течением времени становилась не меньше той, какую давали первые члены рядов. Таким образом, Лаплас получил более точные формулы, и когда он подставил в них соответствующие числа для Юпитера и Сатурна, то оказалось, что, благодаря учету новых членов ряда, вековые ускорения для этих планет пропали. Это доказывало, что ускорения, наблюдаемые в движении Юпитера и Сатурна, являются не вековыми, а периодическими, хотя и имеющими, по-видимому, очень длинный период, измеряемый не одним столетием.
В 1784 г., через десять с лишним лет, Лаплас снова вернулся к этой еще не окончательно решенной задаче. Тщательно пересмотрев свои формулы, Лаплас нашел в них такие члены, далеко стоящие от начала ряда, которые, вопреки первоначальным ожиданиям, оказались не ничтожно малыми по своей величине, а весьма заметными. Кроме того, эти члены оказались явно периодическими. Лаплас нашел и период этих членов — он оказался более 900 лет. Значит, если бы астрономические наблюдения продолжались уже достаточно долго, то по ним можно было бы заметить, как с течением времени ускоренное движение Юпитера сменяется замедленным, а замедленное движение Сатурна ускоренным.
Какая же причина вызывает в движении Юпитера и Сатурна такие большие возмущения, к тому же обнаруживаемые теоретически лишь в членах, очень далеких от начала тех рядов, которыми эти возмущения выражаются? Что заставляет эти члены за большие промежутки времени достигать существенной величины? Оказывается, как подметил Лаплас, пять периодов обращения Юпитера по своей орбите почти в точности равны трем периодам обращения Сатурна. Благодаря этому через каждые пятнадцать лет взаимные расположения Солнца и этих двух планет повторяются. Сила, с которой планеты возмущают движение друг друга, зависит от их расположения по отношению к Солнцу и друг к другу. Каждый раз, когда расположение тел, соответствующее наибольшему взаимному влиянию, повторяется, возмущения движения также повторяются и действуют все время в одном и том же на
56
правлении. Таким образом, маленькие возмущения нарастают все больше и больше, как бы наслаиваясь друг на друга (подобно тому, как это бывает при явлении резонанса), и достигают в результате заметной величины.
Если бы три периода Сатурна в точности равнялись пяти периодам Юпитера (были, как говорят, соизмеримы), ю эти возмущения росли бы неограниченно и были бы вековыми. Тогда настало бы время, когда орбиты и движение обеих планет совершенно перестали бы быть похожими па то, что мы наблюдаем сейчас.
Из-за не вполне точной соизмеримости возмущения в движении Юпитера и Сатурна оказываются не вековыми. а лишь долгопериодическими (с очень большими периодами). Таким образом, загадка больших, казавшихся вековыми, неравенств в движении Юпитера и Сатурна пыла разгадана.
ВОЗМУЩЕНИЕ КОМЕТНЫХ ДВИЖЕНИЙ
В связи с теорией возмущений Лаплас уделил очень много внимания и движению комет. Вид комет с их туманной оболочкой вокруг ядра и длинными светящимися хвостами (иногда более длинными, чем расстояние от Земли до Солнца) и огромное разнообразие их орбит, от почти круговых (с радиусом почти как у земной орбиты) до преимущественно эллиптических, с периодами обращения от близких к годичному до многих тысяч лет, так сильно отличается от вида планет и их орбит, что их происхождение может быть очень отличным от происхождения планет. К нашему времени все кометные орбиты считаются эллиптическими, а на большом от нас расстоянии отличить путем наблюдений орбиту эллиптическую с эксцентриситетом, очень близким к 1, от параболы очень трудно. По параболическим же и гиперболическим орбитам в Солнечной системе могут двигаться либо те кометы, которые пришли в нее извне, либо те, которые испытали сильное возмущение, проходя по эллиптической или почти параболической орбите вблизи массивного Юпитера. Возмущение, вызываемое его притяжением, в редких случаях превращает эллиптическую орбиту в слабо гиперболическую. Это, по мнению большинства современных астрономов, отвергает возможность зарождения комет в межзвездном пространстве. Но и сейчас некоторые ученые, с разными оговорками, допускают межзвездное происхождение комет.
57
В наше время известен класс короткопериодических комет, движущихся вокруг Солнца по небольшим орбитам. Теряя массу в форме газа и крупных пылинок при каждом своем приближении к Солнцу, они быстро разрушаются, и поэтому должны наблюдаться лишь сравнительно молодые кометы. Загадку происхождения таких комет ряд современных исследователей хочет видеть в идее, впервые высказанной Лапласом.
Лаплас рассчитал, как велико притяжение Юпитером комет, случайно проходящих вблизи него. Ведь возмущающая движение сила увеличивается обратно пропорционально кубу расстояния от возмущающей массы. Исследуя движение этих небесных тел с учетом заметного притяжения комет планетами, Лаплас убедился, что возмущения таких больших, массивных планет, как Юпитер, могут изменить первоначальную орбиту случайно приблизившейся к нему кометы до неузнаваемости. В принципе он был, конечно, прав, считая, что при достаточно тесном сближении Юпитер может превратить гиперболическую орбиту кометы, вторгнувшейся извне, в эллиптическую и превратить ее этим в пленницу Солнечной системы.
Ввиду этого Лаплас считал кометы межзвездными пришельцами, сгустками в облаках туманностей, подобных той, в которой, по его мысли, образовалась Солнечная система. Некоторые из них, как он допускал, случайно попадают в область, где тяготение Солнца преобладает над притяжением других, соседних, звезд, и тогда они втягиваются возмущениями от Солнца и больших планет, становясь новыми членами Солнечной системы. Они под действием солнечного тепла испускают водяные пары и другие газы из своего ядра, твердого при температуре межзвездного пространства. С приближением к Солнцу выход газа растет — и растет яркость кометы, а воздействие солнечных лучей (которые во времена Лапласа считались потоками частиц) гонят газ в хвост кометы.
ВОЗМУЩЕНИЯ И КОЛЬЦА ПЛАНЕТ
Впоследствии продолжатели дела Лапласа убедились в том, что долгопериодические возмущения в Солнечной системе встречаются нередко. Большие возмущения обнаруживаются всякий раз, когда отношения периодов обращения двух тел, возмущающих друг друга, оказы-
58
лаются достаточно близкими к отношению небольших целых чисел *).
Когда движение тела подвергается слишком большим возмущениям, то оно, как говорят, является неустойчивым. Тело, движущееся по такой неустойчивой орбите, скоро будет вырвано из пространства, в котором оно дви-, алось, и продолжит свои небесные путешествия в более s спокойном» месте.
Этим объясняется тот факт, что в семействе орбит астероидов — малых планет, обращающихся вокруг Солнца между орбитами Юпитера и Марса,— встречаются «щелк» ; или «люки») — области, в которых астероиды избегают двигаться. Оказывается, что тела, которые двигались бы в этих щелях, имели бы периоды обращения, соизмеримые с периодом обращения Юпитера.
Этим же объясняется и наличие аналогичных щелей is кольцах Сатурна. Эти кольца не сплошные, а состоят из бесчисленного множества мелких и более крупных частиц, движущихся по орбитам подобно спутникам планеты. В системе Сатурна роль тела, возмущающего движение частичек колец, выполняют ближайшие к планете спутники. Итак, открытие Лапласа вдохновило многих небесных механиков на попытки объяснить некоторые другие загадки Солнечной системы.
В XVIII столетии поразительная деталь в строении системы Сатурна — в виде плоского и широкого кольца, окружающего планету, считалась не твердым, а жидким образованием. Это кольцо заметил еще Галилей, но он не смог разобрать его истинного вида. Позднейшими наблюдениями было установлено, что толщина кольца составляет всего 15 км, а ширина — 275 000 км. Поэтому, когда кольцо повернуто к Земле своим ребром, оно представляется в виде тончайшей иглы, пронизывающей тело планеты.
Лаплас занялся изучением кольца Сатурна и доказал, что оно не может быть сплошным или твердым, а должно состоять из мельчайших частиц, из которых каждая движется около планеты самостоятельно; он предсказал также, что сама планета в результате вращения должна быть сплюснута у полюсов **). Вскоре наблюдения В. Гершеля
*) Хотя, как выясняется в наше время, подобные (резонансные) соотношения наблюдаются в Солнечной системе столь часто, что некоторые исследователи делают вывод о «резонансной» структуре Солнечной системы.— Примеч. ред.
**) К выводу о большом сжатии планеты пришел до него Кант (1755 г.). Он первым попытался на основе теории тяготения Нью-
59
полностью подтвердили последнее предсказание, причем сжатие Сатурна оказалось наибольшим в Солнечной системе: оно равно 1/10, тогда как, например, сжатие Земли составляет всего 1/298,3.
Вывод, что кольцо состоит из мелких твердых частиц, не связанных друг с другом, был окончательно подтвержден после Лапласа теоретическими исследованиями Максвелла и специальными наблюдениями Килера в США и акад. А. А. Белопольского в России.
Разгадка природы кольца (вернее, колец) Сатурна интересна не только сама по себе, но, как мы увидим, имеет большое значение и для выяснения того, как и когда зародилась вся Солнечная система.
Поэтому особенно ценными были первые детальные расчеты состава колец и условий в них, проведенные советским астрономом М. С. Бобровым (некогда студентом автора настоящей книги, а ныне доктором наук). Он показал в 1951 г., что размеры мелких спутников, составляющих кольца, должны заключаться в пределах от нескольких сантиметров до 10 метров, т. е. что эти кольца чрезвычайно тонкие. Позднее (1970 г.) он же оценил теоретически температуру в кольце (не выше — 200°С). Эти расчеты в основном подтвердились в результате запуска к Сатурну космической лаборатории «Вояджер» (1980 г., США) и обработки полученной с его помощью информации (1984 г.).
Уже Кант и Лаплас считали, что кольца Сатурна — это система из многих концентрических колец (Кант ссылался при этом на наблюдения Брадлея). Но при помощи «Вояджера» открылась несравненно более сложная структура — колец у Сатурна по меньшей мере тысячи (рис. 5). Обнаружились и неожиданные детали — переплетающиеся кольца (рис. 6) и так называемые спицы — темные образования поперек некоторых колец. Все это задало новые загадки астрономам и вновь привлекло
тона объяснить существование и устойчивость колец Сатурна. Кант предс^ввлял себе кольца хотя и состоящими из частиц «паров», но считал эти частицы движущимися по законам Кеплера и на этом основании впервые оценил период вращения колец, подтвержденный позднее наблюдениями В. Гершеля. Заключение о том, что кольца — это рои мелких спутников, сделал впервые Д. Д. Кассини (1705 г.), полагавший доказательством этого открытую им «щель» в считавшемся до того сплошным кольце планеты. Но только Лаплас, сделав подобные выводы, мог обосновать их более убедительно на основе созданной им небесной механики.— Примеч. ред.
60
Рис. 5. Гонкая структура колец Сатурна, обнаруженная в результате полета космических станций «Вояджер»
Рис. 6. Явление переплетения двух элементарных колец в системе Сатурна, открытое в 1980 г.
внимание к этой замечательной, хотя и оказавшейся, как выяснилось в наши дни, неуникальной системе в нашем планетном мире *).
СПУТНИКИ ЮПИТЕРА
Другой, также блестяще разрешенный Лапласом вопрос касался движения четырех наиболее ярких спутников Юпитера. Их часто можно видеть в хороший призменный бинокль вблизи планеты. Когда Галилей впервые их открыл, он завел оживленную переписку с правительствами Испании и Голландии, предлагая использован^ затмения этих спутников для определения географических долгот. Действительно, эти юпитеровы лупы по временам скрываются в теин, отбрасываемой гигантской планетой, и происходит их затмение. (В это же время на спутниках происходит затмение Солнца.)
Так как затмения спутников, происходящие очень часто, одновременно видны на целом полушарии Земли, то, вычисляя момент их наступления наперед по какому-нибудь, например Гринвичскому, времени, можно будет, как думал Галилей, определять долготу на море. Неудовлетворительное состояние методов определения долготы было подлинным бичом тогдашнего мореплавания; обладавшие громадными флотами Испания и Голландия дали бы многое за удачное решение проблемы.
Выяснилось, однако, что движение спутников вокруг Юпитера далеко не так просто, как предполагал Галилей, и вычислять моменты их .затмений заранее с требуемой точностью было невозможно. Правда, Кассини в конце XVII столетия эмпирически составил таблицы движения спутников, но они не были достаточно точны, а кроме того, еще не было теории тяготения, которая объяснила бы особенности их движения. В 1764 г. Парижская академия наук объявила премию за наилучшую аналитическую теорию движения спутников Юпитера. В 1766 г. Лагранж математически рассмотрел эту проблему в работе, явившейся, по выражению Даламбера, «шедевром анализа». Лагранж ввел ряд упрощений, однако в его работе не были преодолены все трудности, поэтому сравнение теории с наблюдениями давало все еще неудовлетворительные результаты.
*) Заметим, что в начале XX в. па фотографиях. Сатурна, приведенных в книге Рюдо «Небо» (L. Rudaux. Le ciel, 1923, с. 116, вкл.) отмечены «спицы».— Лримеч. ред.
62
Лаплас в 1789 г. рассмотрел возмущения, которые испытывают эти спутники со стороны Солнца и друг от друга; он создал теорию, которая не только блестяще согласовывалась с наблюдениями, но позволила вывести несколько чрезвычайно простых и важных законов этих движений, с тех пор носящих его имя. Один из этих законов 'Лапласа, вытекающих как следствие из его теории возмущений, говорит, например: время обращения первого из спутников, сложенное с удвоенным временем обращения третьего, дает в сумме утроенное время обращения второго (если пренебречь вековыми возмущениями).
Это и другие замечательные соотношения в системе спутников могли бы показаться мистическими. Однако Лаплас доказал, что первоначально законы, открытые им в системе спутников, могли выполняться приблизи-юльно и только последующее длительное взаимодействие спутников привело к такому строгому выполнению законов, какое наблюдается. При помощи своей теории Лаплас определил даже массы спутников Юпитера, хотя истинные размеры этих тел в то время еще не были известны.
ВЕКОВОЕ УСКОРЕНИЕ ЛУНЫ
Одним из наиболее замечательных исследований Лапласа являлось раскрытие им тайны векового ускорения в движении Луны, не только ставившего в тупик его предшественников, но и угрожавшего, казалось, про-щлжительному существованию Земли и ее спутника.
С давних пор и до настоящего времени ни одно небесное явление не доставляло ученым столько беспокойства, как движение Лупы.
Луна обращается вокруг Земли по эллипсу, то приближаясь к ней, то удаляясь от нее. Однако это движение под действием земного тяготения только в первом приближении происходит по законам Кеплера. Солнце своим притяжением действует на это движение Луны как возмущающее тело, притом с очень большой силой. Поэтому движение Луны чрезвычайно сложно. Ее движение не только постоянно отклоняется от законов Кеплера, но и сама лунная орбита, как и ее положение в пространстве, непрерывно изменяются. Все эти осложнения движения Луны хорошо нам заметны, потому что Луна — ближайшее к нам небесное тело. Еще древние наблюдатели, не имевшие никаких телескопов, обнаружили многое
63
из таких необъяснимых особенностей движения а в XVII в., с развитием техники наблюдений, неравенств лунного движения обнаруживалось все больше и больше.
Если не иметь точной теории движения Луны, заранее вычислить видимое с Земли положение Луны на фоне звездного неба. Такое положение дела представлялось нетерпимым пе только с точки зрения пауки, стремящейся не оставлять необъясненных явлений в природе, по и для повседневной человеческой практики. Определяя положение Луны среди звезд и сравнивая с вычисленным наперед положением, данным, например, по Гринвичскому времени, сухопутные моряки могли определять географическу долготу местопребывания. Этим способом, более надежным, чем наблюдения спутников Юпитера, очень широко лись в течение нескольких столетий, а иногда пользуются еще и сейчас.
Однако для успешного применения наблюдений Луны к определению долготы нужны достаточно точные пред-вычисления ее положений, а при отсутствии точной теории движения нашего спутника сделать это невозможно.
В XVII и XVIII столетиях Англия, обладавшая наиболее мощным флотом, усиленно захватывавшая новые колонии за океанами, терпела большие убытки от несовершенства морских методов определения долгот. В 1713 г. английское правительство объявило премию в 20 тысяч фунтов стерлингов (120 тысяч рублей по тогдашнему курсу) за способ, позволяющий определять долготу с точностью хотя бы до полуградуса, и меньшие премии — за менее точные методы.
В поисках новых методов и в попытках улучшить старые приняли участие крупнейшие астрономы XVIII столетия. Но эти поиски не сразу увенчались успехом. Главные усилия были направлены на составление улучшенных таблиц движения Лупы.
Эйлер, Клеро и Даламбер почти одновременно и независимо друг от друга получили приближенные решения проблемы трех тел, которую каждый из них пытался применить к движению Луны под действием тяготения к Земле и Солнцу.
Эйлер однажды обращался к теории Луны и достиг того, что основанные на его теории таблицы Т. Майера оказались в относительном согласии с наблюдениями. По этим таблицам долгота находилась с точностью около
64
одного градуса. Работа Эйлера была премирована британским правительством (частью суммы); 18 тысяч рублей получила и вдова Т. Майера.
Несмотря на этот успех теории, и Эйлер, и Клеро, и Даламбер оказались бессильными объяснить загадочное ускорение в движении Луны, замеченное Галлеем еще в 1693 г. при сравнении наблюдений затмений, проведенных в древности и в современную ему эпоху. Вековое ускорение в среднем движении Луны, необъяснимое в течение целого столетия и грозившее к тому же подорвать доверие к точности закона Ньютона, оказалось одной из наиболее интересных проблем. Попытка Лагранжа, предпринятая им в 1774 г., потерпела полнейшую неудачу, и он стал даже сомневаться в подлинности древних наблюдений.
Лапласу пришлось много потрудиться над решением загадки, и иногда даже он сбивался с истинного пути, допуская, например, что тяготение распространяется не мгновенно, а подобно свету, с некоторой конечной скоростью.
В 1787 г. Лаплас нашел окончательное и верное решение вопроса, так долго мучившего теоретиков и практиков. Лаплас указал на причину векового ускорения в движении Луны и теоретически вычислил его величину.
Под действием возмущения от планет земная орбита непрерывно меняется; колеблется и ее размер (большая полуось), и степень вытянутости (эксцентриситет). Лаплас еще раньше доказал, что земная орбита делается то более круглой (когда эксцентриситет уменьшается), то более вытянутой, и эти изменения происходят периодически, хотя и очень медленно.
Лаплас убедился, что средняя скорость движения Луны вокруг Земли зависит от эксцентриситета земной орбиты. Движение Луны ускоряется, когда форма орбиты Земли приближается к кругу, и наоборот. Таким образом, вековое ускорение в движении Луны, как и для Юпитера, является не вечным, а периодическим, и настанет время, когда Луна станет двигаться с замедлением.
Разрешением лунной загадки Лаплас устранил последнее важное в его время разногласие между теорией тяготения и наблюдениями. Это был полный и окончательный триумф ньютопиапства и небесной механики, заставивший представителей других менее точных наук с завистью посматривать на астрономов.
В третьем томе «Небесной механики» Лаплас дал полное и совершенно новое изложение теории Луны, пользуясь
3 Б. А. Воронцов-Вельяминов 65
которым Бюрг (в Вене), а затем Бургардт (немец, поселившийся в Париже) составили и издали новые таблицы движения Луны. Эти таблицы вытеснили менее точные таблицы Майера и надолго стали надежным пособием для отважных мореплавателей и исследователей новооткрытых стран.
Чрезвычайно трудно описать или хотя бы перечислить все усовершенствования теории движения тел Солнечной системы и практики вычисления этого движения, которые ввел Лаплас и изложил на страницах своей «Небесной механики». В 1780 г., например, он разработал совершенно новый способ определения орбит новооткрытых планет и комет, послуживший основанием для большей части позднейших работ, например для выполненной уже в XX в. работы Лейшпера. Способом Лапласа, хотя и в измененном виде, пользуются современные астрономы-вычислители планетных путей.
Методы учета возмущений в движении небесных тел как методы классической небесной механики, разработанные Лапласом и Лагранжем, сохранили большое значение и в нашем веке; они применялись не только в астрономии, по и в теоретической физике, например при изучении движения электронов в атомах, в модели, созданной Нильсом Бором.
Основываясь на формулах Лапласа, его современники и последователи составили намного более точные и очень важные для практической астрономии таблицы движения планет. В 1845 г. сравнение наблюдений с таблицами Бу-вара, представляющими лапласову теорию движения планет, привело Леверье к предсказанию (путем вычислений) существования новой планеты — Нептуна.
Лаплас действительно интересовался практическими применениями своих теорий. Многие из вычислений он проверил лично, по поводу других вел оживленную переписку.
УСТОЙЧИВОСТЬ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Показав, что в движении Юпитера и Сатурна нет вековых неравенств, Лаплас еще в своей первой работе по этому вопросу (1773 г.) поставил и более общий вопрос: устойчива ли Солнечная система вообще? Если в движении какой-нибудь планеты, например Земли, наблюдается вековое движение, то это означает, что среднее расстояние этой планеты от Солнца увеличивается. В результате
66
Земля может так отдалиться от Солнца, что вследствие уменьшения поступающего тепла жизнь на ней станет невозможной.
Если наклонение орбиты какой-нибудь планеты будет неограниченно расти, то эта планета со временем станет двигаться в плоскости, перпендикулярной к той, в которой она движется сейчас, и Солнечная система придет в полное расстройство.
При беспредельных увеличениях больших полуосей орбит, планеты, например Земля и Сатурн, могут совсем оторваться от Солнца и унестись в холодные и темные дали межзвездных пространств или могут столкнуться с другими планетами, что приведет к грандиозной катастрофе. При таком же уменьшении больших полуосей орбит или увеличении их эксцентриситетов планеты упадут на Солнце и прекратят свое существование.
Наличие трудно учитываемых возмущений не давало уверенности в устойчивости движения тел Солнечной системы и смущало всех предшественников Лапласа. Ньютон настолько безнадежно смотрел па возможность предсказать будущее Солнечной системы вследствие наличия возмущений, что писал: «...едва заметные неравенства, могущие происходить от взаимодействия планет и комет... вероятно, будут увеличиваться в течение весьма долгого времени до тех пор, пока, наконец, система не будет нуждаться в приведении ее в порядок руками творца». На эти слова трудно ответить остроумнее, чем ответил Лейбниц: «Ньютон и его приверженцы имеют чрезвычайно забавное представление о божественном творении. С их точки зрения бог должен время от времени заводить свои мировые часы... Бог создал такую несовершенную машину, что он должен по временам очищать ее от грязи и даже чинить, как часовщик исправляет свою работу».
Во времена Лапласа мнения об устойчивости Солнечной системы, подверженной действию одних лишь внутренних для нее сил, разделились. Эйлер, например, придерживался точки зрения Ньютона, а Лагранж склонялся к мысли об устойчивости системы.
Обнаружив неизменность средних расстояний от Солнца Юпитера и Сатурна (если не говорить об их небольших периодических возмущениях), Лаплас рассмотрел общий случай и установил, что в пределах той точности, с которой он вел вычисление рядов, заключение, сделанное относительно Юпитера и Сатурна, остается верным и для других планет, в том числе и для Земли.
67
Последующая разработка проблемы велась им то попеременно, то одновременно с Лагранжей; каждый из ученых возвращался к ней неоднократно, как к наиболее трудному вопросу.
В 1774 г. Лагранж доказал иным методом то, что до него сделал Лаплас, произведя к тому же более точные вычисления. Лаплас в следующем же году применил восхищавший его метод Лагранжа к изучению формы (эксцентриситетов) орбит и нашел, что их изменения также происходят периодически. После этого Лагранж снова продвинул дело несколько вперед, а в период с 1781 по 1784 годы создал еще пять замечательных работ па эту тему.
Лаплас позднее установил, что два элемента планетных орбит — эксцентриситеты и наклонения — связаны простым математическим соотношением, устанавливающим тесные пределы для их изменений. Знаменитые теоремы Лапласа, устанавливающие свойства Солнечной системы, явились, таким образом, доказательством ее устойчивости. Правда, это доказательство не является вполне строгим ввиду особой сложности бесконечных рядов, которыми пользовались Лаплас и Лагранж. Они не могли при вычислениях строго учесть влияние всех членов бесконечных рядов и совершенно строго установить, что оставленные ими без внимания члены не скажутся на движении планет по прошествии бесконечно долгого времени. Во всяком случае, Лапласу и Лагранжу мы обязаны знанием того, что не только в ближайшем будущем, но и на протяжении многих миллионов лет ни Земле, ни другим планетам не угрожает ни гибель в раскаленных вихрях Солнца, ни медленная агония в ледяных безднах межзвездной дали. Их исследования (в той плоскости, в которой поставила задачу классическая небесная механика) были подтверждены последующими изысканиями учеников Лапласа — Пуапсо, Пуассона и других ученых.
Лаплас открыл также, что уменьшение эксцентриситета земной орбиты влияет на среднюю долготу Луны, вызывая ускорение ее векового движения на 10",2 в столетие, что почти совпадает с наблюдениями Галлея в 1693 г. Казалось, это решило загадку векового ускорения Луны. Однако Адамс в 1853 г. повторил вычисления Лапласа с учетом членов более высокого порядка в формулах. Он обнаружил, что результат Лапласа завышен почти вдвое, так что оставались необъясненными 5" за столетие. Лишь в наше время стало известно, что этот остаток связан
68
с замедлением суточного вращения Земли. Оно вызывается приливным трением. Наличие океанов тормозит вращение Земли, так как приливы стремятся своим «горбом» быть направленными к Луне, которая «по поспевает» за вращением Земли: вызванный Луной водяной горб тормозит вращение Земли.
Длина суток возрастает приблизительно на 0,001 с за столетие. В сочетании с правильным значением векового ускорения Луны это дает различие почти в 2 часа для моментов затмения Солнца, наблюдавшихся во времена Гиппарха. На то, что приливы в океанах должны тормозить вращение Земли, указывал еще Кант в 1754 г., по обнаружено это было только свыше чем через сто лет. Надо подчеркнуть, что на точность определения и хранения времени огромное влияние оказало изобретение кварцевых, а затем и атомных часов.
В начале XX в. было обнаружено сложное, хотя и небольшое, как бы спиралеобразное медленное перемещение земных полюсов по поверхности Земли в тесных границах, вызванное отсутствием абсолютной твердости земного шара в его недрах и другими причинами. Но их нельзя было предвидеть и учесть методами небесной механики.
В своем прогнозе Лаплас полагал, что обратная сторона Луны навсегда останется недоступной для земных наблюдений. Но космонавтика опровергла это ограничение, правда, получившие первые ее снимки советские космические аппараты «видели» обратную сторону Луны все же не с Земли.
РАССТОЯНИЕ ОТ ЗЕМЛИ ДО СОЛНЦА
Движение Луны, блестяще исследованное Лапласом, явилось неисчерпаемым источником для извлечения самых неожиданных результатов, касавшихся не только других небесных тел, по и самой Земли. Выводы Лапласа, даже при кратком знакомстве с ними, представляют собой прекрасный пример плодовитости и поразительной интуиции их автора.
Каково расстояние от Земли до Солнца — вот вопрос, которым задавалось человечество уже с первых шагов развития цивилизации. Знание этого расстояния играет особенно важную роль, потому что при помощи третьего закона Кеплера все расстояния в Солнечной системе можно выразить через расстояние Земля — Солнце (так называемая астрономическая единица).
69
До Лапласа наиболее точным методом определения расстояния до Солнца считались наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца. Этот метод был предложен Галлеем, и заключается он в следующем. Путь Венеры вокруг Солнца целиком расположен внутри земной орбиты, и потому эта планета по временам, оказываясь как раз между Солнцем и Землей, проектируется на солнечный диск в виде маленького черного кружка. Когда она проходит между Землей и Солнцем, то видно, как планета пересекает солнечный диск. Такие прохождения Венеры по диску Солнца не из всех мест Земли видны одинаково хорошо, но и сам видимый путь Венеры на солнечном диске оказывается различным для наблюдателей, находящихся в разных точках Земли. Расстояние между двумя наблюдателями па Земле называется в этом случае базисом, и чем он больше, тем больше кажущееся смещение видимого пути Венеры па диске Солнца. Его называют параллактическим смещением. Зная длину базиса и величину этого смещения, можно вычислить расстояние от Земли до Венеры, а затем по третьему закону Кеплера найти и величину астрономической единицы.
К сожалению, прохождения Венеры по диску Солнца случаются очень редко. Например, они наблюдались в 1631 п 1639 годах, а затем лишь в 1761 и 1769 годах — в годы ранней молодости Лапласа. Следующие прохождения должны были случиться только в 1874 и 1882 годах. В нашем столетии это явление вовсе не будет наблюдаться.
Понятное дело, астрономы всячески готовились к наблюдениям прохождения Венеры по методу, на который Галлей возлагал большие надежды. Поскольку знание расстояния от Земли до Солнца необходимо для решения ряда практических задач астрономии, правительства не жалели денег на организацию далеких и трудных экспедиций. В 1761 г. для наблюдения упомянутого явления с концов возможно большего базиса экспедиции ученых отправилпсь, с большим риском и затратами, в Тобольск, на остров Св. Елены, на мыс Доброй Надежды, в Индию; кроме того, повсеместно производились наблюдения из различных мест Европы. Физические явления при этом прохождении наблюдал и Ломоносов (в Петербурге), впервые доказавший при этом, что Венера, подобно Земле, окружена атмосферой. Результаты астрометрических наблюдений оказались в ряде случаев противоречивыми, поэтому прохождению 1769 г. было уделено еще больше внимания.
70
Некоторое представление о трудностях, с которыми были сопряжены эти экспедиции, дают следующие примеры.
Верона, посланный в Индию для первого наблюдения, умер по дороге, не доехав до места назначения. Война, расстроив правильные пути сообщения, помешала Лежан-шлго и Мазону добраться до Индии вовремя. Лежантиль опоздал и высадился на сушу, когда явление уже закончилось. Путешествия были так трудны, что, по рассказу Лапласа, Лежантиль остался в Индии готовиться к наблюдениям следующего прохождения Венеры, до которого оставалось восемь лет. Желанный деньпастал, погода радовала наблюдателя, но в самый момент начала прохождения случайное облачко закрыло Солнце, и плоды многолетней подготовки пропали даром. Пропавшего без вести ученого считали во Франции уже мертвецом и справили но нему гражданскую панихиду. С похоронами поторопились, хотя и ненамного. Расстроенный своим неуспехом и измученный трудной дорогой, Лежантиль умер вскоре после возвращения на родину.
Лаплас подошел к проблеме с другого, неожиданного конца и определил расстояние от Земли до Солнца без всяких экспедиций, не выходя из своего кабинета.
Знаток лунного движения, он понял, что обычные наблюдения за движением Луны определяют величину возмущений, которым оно подвержено. Небесная механика дает теоретическую связь этих возмущений, главной причиной которых является Солнце, с расстоянием Луны от этого светила. Таким образом, расстояние системы Земля — Луна от Солнца, от которого зависит величина возмущений, может быть вычислено теоретически. Лаплас его и вычислил. Его результат был не хуже, чем результаты, полученные ценой дорогих экспедиций и многолетней кропотливой обработки наблюдений.
Впоследствии, пользуясь открытием новых небесных тел, подходящих к Земле ближе, чем Венера, астрономы нашли и другие точные способы определения расстояний до Солнца.
Точность способа, связанного с наблюдением прохождения Венеры по диску Солнца, оказалась гораздо ниже ожидаемой из-за того, что между краем Солнца и Венерой показывалась «черная капля»: края Солнца и Венеры на некоторое время как бы слипались. Это оптическое явление объясняли по-разному, но оно существовало и
.71
мешало регистрации момента касания двух дисков — черного (Венера) и ослепительно яркого (Солнце).
Новый, радиолокационный метод определения межпланетных расстояний по времени прохождения радиосигнала впервые был применен для определения расстояния Луны от Земли в СССР в 1946 г. Через 15 лет повышение мощности радиосигналов позволило определить расстояние до Венеры, а затем и до других планет с небывалой точностью. Методом радиолокации исследуется теперь вращение планет и измеряется диаметр кометных ядер, неуловимый оптически из-за их малости. Среднее расстояние от Земли до Солнца теперь установлено радиометодами с точностью около 1 км.
ФОРМА И ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ
Другой результат, ближе касающийся Земли — вопрос о ее форме — Лаплас также сумел получить, исходя из наблюдений Луны.
Подсказанный Ньютоном факт сжатия Земли у полюсов был подтвержден точными геодезическими измерениями французских астрономов. Для этой цели измерения приходится делать в отдаленных друг от друга по широте местах земного шара, у экватора и у полюсов, направляя туда специальные экспедиции. Результаты длительных и трудных полевых наблюдений подлежат после этого еще многолетней обработке. Без знаний точной фигуры Земли нельзя построить точную географическую карту, столь нужную для транспорта, промышленности и в военном деле.
Лаплас и тут нашел теоретическое решение задачи, затратив несравненно меньше времени и труда, чем геодезисты. Он рассудил, что планета притягивает другие тела как материальная точка, помещенная в центре этой планеты, лишь в том случае, если опа состоит из шаровых концентрических слоев однородной плотности. Если Земля сжата у полюсов, то вдоль ее экватора должен существовать избыток вещества, как бы твердый пояс, окружающий планету. Ближайшая к Луне часть этого пояса должна притягивать наш спутник сильнее, чем более далекая, и притяжение Лупы Землей нельзя заменить притяжением материальной точкой, так как расстояние от Земли до Луны не слишком велико в сравнении с размерами этого экваториального пояса. В результате в теорети
72
ческие формулы, представляющие движение Луны, должны войти члены, зависящие от величины земного сжатия. Сжатие Земли Лаплас вычислил по этим формулам, сравнивая свою теорию с наблюдениями Луны, произведенными в одном месте. Найденная им величина сжатия 1/306 очень близка к величине 1/298,3, принимаемой для Земли в настоящее время.
По величине сжатия Земли, зная скорость ее вращения вокруг оси, можно вычислить упругость земных недр и можно догадываться о ее внутреннем строении.
Клеро впервые вывел замечательную теорему (носящую его имя), позволяющую определить сжатие Земли по известному определению силы тяжести на ее поверхности, независимо от распределения плотности внутри Земли. Для нахождения самой силы тяжести астрономические экспедиции определяли период колебания маятников, зависящий, как известно, от величины этой силы тяжести. На полюсах она должна быть больше, на экваторе меньше. Практическое использование метода Клеро, контролирующее его собственный результат, полученный другим методом, впервые было осуществлено Лапласом. Вообще фигурой Земли Лаплас занимался очень много. Он изучил в связи с этим фигуру равновесия вращающейся жидкой массы, развивая исследования Ньютона, Маклорена, Клеро и Даламбера. В связи с этим Лаплас ввел в науку чрезвычайно плодотворное понятие о так называемом потенциале (или силовой функции), немедленно использованное Лежандром и другими учеными.
Выяснилось, что степень сжатия Земли меньше, чем это должно быть в случае однородного жидкого тела, вращающегося со скоростью Земли. Отсюда следовало, что внутри Земля плотнее, чем у поверхности. Закон нарастания плотности по мере погружения в Землю Лаплас мог вычислить на основании своей теории и сравнения ее с уже известным сжатием Земли. Так было найдено, что плотность вещества, составляющего недра Земли, равна 11 г/см3, т. е. больше плотности железа.
Вместе с тем Лаплас гораздо подробнее, чем Даламбер, рассмотрел явления прецессии и нутации, заставляющие земную ось странствовать в мировом пространстве. Явление прецессии тесно связано с формой, которую имеет Земля, Лаплас в связи с этим учел упущенные Даламбе-ром и Эйлером дополнительные физические факторы — наличие океанов и атмосферы. Он доказал, что океаны и атмосферу, несмотря на их подвижность, в данном случае
73
можно рассматривать как твердые тела, слитые со всей Землей в одно целое.
Пе влияют ли внутренние причины — вулканические извержения и землетрясения — на длительность звездных суток, т. е. на время вращения Земли вокруг своей оси, которое является, в сущности, основной единицей для нашего измерения времени? Этот вопрос был впервые затронут Лапласом. Результат оказался вполне успокоительным: эти причины не могут изменять продолжительность суток.
Наконец, Лаплас интересовался, не может ли ось Земли менять свое положение внутри самого тела планеты. В результате этого со временем изменились бы географические широты местностей, отчего в лучшем случае пришлось бы постоянно переделывать географические карты. В худшем случае это повело бы к изменению климатических областей. Земной полюс, попав в Европу, сковал бы ее в своих ледяных объятиях, а холодная необитаемая Антарктида могла бы стать жаркой экваториальной страной. В XVIII в. не было надежных наблюдательных данных, чтобы ответить на этот вопрос.
Лаплас рассмотрел проблему теоретически и убедился, что нет никакой причины, которая могла бы вызвать такие грандиозные последствия. Ось Земли, как и продолжительность суток, должны быть неизменными при всех мыслимых перемещениях масс у поверхности Земли или в ее недрах.
Наблюдениями установлено систематическое колебание широт, для изучения которого в разных странах, в том числе и в нашей, существует целая сеть широтных станций. Найденные перемещения полюса по земной поверхности происходят приблизительно по спирали против часовой стрелки и не выходят за пределы круга радиусом около полутора десятков метров, с периодом несколько больше года. Эти незначительные колебания земной оси не противоречат выводам Лапласа и не являются серьезной угрозой для изменения климата в том или ином месте Земли.
Фигура Луны, сопровождающей нас в беге Земли вокруг Солнца, должна быть еще сложнее, чем фигура Земли. Лаплас занимался и ею, в частности вопросом, который всегда так интересует школьников: почему Луна повернута к Земле одной и той же стороной? Дело здесь в приливном трении, вызванном Землей, которое сравняло период вращения Луны вокруг оси с временем ее движе-
74
нпя по околоземной орбите. Работа Лагранжа недостаточно осветила это явление. Лаплас же нашел, что Лупа должна быть слегка вытянута по направлению к Земле. Эта особенность вызывает во вращении Лупы вокруг оси возмущения. обусловленные Землей и не позволяющие Луне даже покачнуться так, чтобы стала видна большая часть той отвернутой от нас ее половины, которой Уэллс и некоторые другие писатели-фантасты посвятили увлекательные романы.
ТЕОРИЯ ПРИЛИВОВ
Последнее явление, связанное с Лупой и отраженное в трудах Лапласа,— океанические приливы и отливы. Приливная волна дважды в сутки поднимается и затопляет берега прибрежных местностей. Во внутренних морях
эта волна невелика, но в устьях рек, впадающих в океан, она позволяет даже глубоко сидящим судам заходить далеко вверх по течению. Дважды же в сутки волна прилива спадает и уступает место отливу, когда корабли должны спешно выходить из реки обратно в море, чтобы не сесть на мель.
Л
Рис. 7. Схема приливов, вызываемых Луной (А) в водной оболочке Земли (Т)
Все чаще и чаще говорят о необходимости и даже
пробуют использовать практически колоссальную энергию приливов. Все это требует возможности предсказы-
вать время наступления приливов и их высоту.
Но приливы изменчивы и капризны. Высота их на берегах открытого океана в зависимости от разных условий колеблется от 50 см до 21 м, да и время их наступления чередуется по сложному закону. Даже в одной и той же местности высота и время приливов сильно меняются.
Ньютон указал, что приливы и отливы вызваны различием в притяжении Луной и Солнцем более близких к ним и более далеких частей водной оболочки Земли (рис. 7). Все же Ньютон был очень далек от придания теории приливов формы, способной удовлетворить запросы
мореплавания.
Луна, находясь на одной прямой с Солнцем и Землей (в новолуния и полнолуния), увеличивает высоту приливов, действуя совместно с Солнцем. Во время первой и последней четвертей Луны опа всегда видна с Земли под
75
прямым углом к Солнцу, поэтому притяжение Солнца уменьшает прилив, вызванный Луной. Лунный прилив становится небольшим в той точке Земли и в то время, где и когда Луна видна в зените, т. е. прямо над головой. Однако из-за сложности лунного движения положение этой точки на Земле все время меняется. Если еще вспомнить о непрерывных изменениях расстояния между Землей, Луной и Солнцем и о многочисленных возможных комбинациях в их взаимном расположении, то можно получить некоторое представление о трудностях, с которыми сталкивается даже чисто астрономическая теория приливов.
Д. Бернулли, Эйлер и Маклорен тщетно пытались создать теорию, сколько-нибудь годную для практических нужд. Они создали так называемую статическую теорию приливов, допуская для простоты расчетов, что поверхность воды в каждый данный момент мгновенно принимает фигуру равновесия под действием приложенных к ней приливных сил. При этом считалось, что земной шар целиком покрывает океан одинаковой глубины и что вода идеально подвижна... Конечно, эти предположения не соответствуют действительности.
Лаплас подошел к проблеме совсем по-новому и создал динамическую теорию приливов. Из всех сил, действующих на воду по направлению к Луне, Лаплас принял во внимание только силы, касательные к поверхности воды, так как лишь они играют в явлении приливов серьезную роль. Эти силы на рис. 8 изображены стрелками и заставляют воду образовывать па Земле два горба, направленные к Луне М и от нее. (Солнце действует точно так же, но вызываемые им приливные силы вдвое меньше, чем в случае Луны.) В полосе этих выпуклостей (А и В на рис. 7) п находятся приливы, которых, как мы видим, одновременно бывает два на противоположных сторонах земного шара. В остальных частях Земли (D и С на рис. 7) происходит отлив.
Лаплас вынужден был также допустить для упрощения теории, что океан равномерно окружает всю Землю и имеет одинаковую глубину. Поэтому его теория скорее применима к островам, а не к берегам материков. Новизна исследований Лапласа заключалась главным образом в том, что оп изучал, какую форму должна принять водная поверхность под действием так называемых вынужденных колебаний, т. о. колебаний всей водной массы под действием приливных сил.
76
Очень подробные изыскания проделаны Лапласом для различных глубин в океанах и сравнены с многолетними наблюдениями приливов в порту Бреста.
Результаты, полученные Лапласом, не дали практикам того удовлетворения, которого они ожидали, но и сейчас нельзя еще предсказывать приливы на основе одной лишь чисто астрономической теории. Однако теоретическое значение работы Лапласа огромно и гораздо шире, чем задача предсказания приливов. Будущая теория, окончательно разрешая этот вопрос, не обойдется без упоминания имени Лапласа. Вот что сказал о нем на рубеже
S
Л
Рис. 8. Объяснение явления приливов по Лапласу
XX столетия лучший знаток теории приливов Джордж Дарвин: «Именно он (Лаплас) впервые выяснил всю трудность вопроса и показал, что вращение Земли является важнейшим фактором в решении задачи. Современная постановка вопроса о явлении приливов всецело дана Лапласом... Среди всех великих научных работ, трактовавших этот вопрос, выделяется, во-первых, работа Ньютона, а за ним мы должны сейчас же поставить Лапласа. Какие бы оригинальные и важные труды по теории приливов в будущем ни появлялись, все они неизбежно должны основываться на выводах этих великих людей».
Лаплас сам прекрасно знал, в чем состоит основная трудность практического применения теории приливов. Океаны не покрывают Землю сплошь. Берега материков препятствуют движению воды вслед за перемещением Луны. Глубина морей и океанов различна, и дно очень неровно. Это создает трение, тормозящее движение воды и даже вращение Земли в целом. Учесть все эти влияния, даже если бы был точно известен рельеф океанского дна и его геологический состав,— дело непосильное и для
77
современной науки. Тем не менее теория приливов и приливного трения была применена к объяснению того, как родились Луна и двойные звезды, каково далекое будущее их и системы Земля — Луна. Недаром проблеме приливов большое внимание уделил Ф. Энгельс в «Диалектике природы».
Вместе с тем Лаплас был первым, рассмотревшим приливы в земной атмосфере. Своими исследованиями он рассеял убеждение, что Луна влияет своим притяжением на показания барометра.
ПРИРОДА ТЯГОТЕНИЯ
Занимаясь приложением теории тяготения к разнообразнейшим явлениям, Лаплас не прошел мимо проверки основных принципов тяготения.
Размышляя о принципах тяготения, Лаплас говорит: «Является ли этот закон первичным законом природы? Не есть ли это лишь общее следствие некоторой неизвестной причины? Здесь наше незнание внутренних свойств материи ставит нам преграду и отнимает у нас всякую надежду удовлетворительно ответить на эти вопросы. Вместо того, чтобы создавать для этого гипотезы, ограничимся непосредственным изучением того, как принципы тяготения применяются геометрами».
Далее Лаплас очень кратко касается проверки свойств, приписываемых этими «геометрами» тяготению.
Как известно, среди физических явлений тяготение занимает особое положение, и для выяснения его природы было бы крайне существенно знать, существует ли экран для тяготения, т. е. можно ли чем-нибудь загородиться от действия тяготения. Многочисленные наблюдения заставляют признать, что тяготение проникает сквозь небесные тела так же свободно, как если бы этих тел не существовало. От тяготения ничем загородиться нельзя, для него не существует экрана, подобного тому, который существует для света или электричества.
Другая величина, также не установленная Ньютоном,— скорость распространения тяготения. Бесконечно ли она велика или конечна, и если конечна, то какова именно? В «Изложении системы мира» Лаплас говорит: «Сообщается ли притяжение от одного тела к другому мгновенно? Время передачи, если бы оно было для нас заметно, обнаружилось бы преимущественно вековым ускорением в движении Луны. Я предлагал это средство для
78
объяснения ускорения, замеченного в упомянутом движении, и нашел, что для удовлетворения наблюдениям должно приписать притягательной силе скорость в семь миллионов раз большую, чем скорость светового луча. А так как ныне причина векового ускорения Лупы хорошо известна, то мы можем утверждать, что притяжение передается со скоростью, по крайней мере в пятьсот миллионов раз превосходящей скорость света. Поэтому, не опасаясь какой-либо заметной погрешности, мы можем принимать передачу тяготения за мгновенную».
Так как скорость света составляет 300 000 км/с, то по Лапласу минимальная скорость тяготения близка к 15-1012 км/с. Хотя впоследствии и оказалось, что истинная теоретическая величина векового ускорения Луны вдвое меньше, чем ее нашел Лаплас, к его словам о скорости распространения тяготения нельзя прибавить ничего более определенного. До настоящего времени классическая механика (физика или астрономия) не может установить с определенностью, близка ли скорость тяготения к скорости света или же опа бесконечно велика — мгновенна.
Помимо указанных выше вопросов, Лаплас в «Изложении системы мира» рассматривает, насколько справедливы основные положения теории тяготения: 1) тяготение действует между наиболее мелкими частицами тела; 2) оно пропорционально массам тел; 3) оно обратно пропорционально квадратам расстояния между ними; 4) оно одинаковым образом действует на движущееся и па покоящееся тело. Лаплас приводит факты и соображения, па его взгляд, бесспорно подтверждающие правильность этих основных положений.
К сказанному им современная наука ничего принципиально нового добавить не может. До наших дней физическая сторона природы тяготения в классической физике осталась столь же неясной, как была. Только теория относительности Эйнштейна, подходящая к физике с принципиально повой точки зрения, дала возможность рассматривать природу тяготения в совершенно новом свете.
В рамках классической физики, к которой относится теория тяготения Ньютона, силы тяготения отличаются от всех других сил, и попытки их объяснить пи к чему не приводят. Но в общей теории относительности Эйнштейна тяготение может распространяться от одного тела к другому со скоростью света посредством волн гравитации. Попытки их обнаружить экспериментально, начатые
79
Вебером в США и повторявшиеся другими исследователями, показали недостаточную для этого точность аппаратуры и до настоящего времени к успеху не привели. В некоторых теориях предполагается, что тяготение, гравитационные волны создаются излучением особых частиц — гравитонов, выделить которые пока не удалось. С точки зрения общей теории относительности закон тяготения является приближенным, осуществляющимся вполне при движениях тел со скоростями, которые гораздо меньше скорости света. Квантовая теория гравитационного поля еще не создана, но экспериментально подтвержден ряд выводов релятивистской теории тяготения. Так, наблюдения показали, что в сильном поле тяготения лучи света отклоняются — положения звезд, находящихся вблизи Солнца, немного отклоняются от тех, которые указаны в звездных каталогах (наблюдения производились при полных затмениях Солнца).
Выше мы постарались дать представление о решении некоторых труднейших и важнейших задач. Пересказывать и попутно еще сопоставлять с современными данными все гигантское содержание науки, которое дал в «Изложении системы мира» Лаплас, конечно, немыслимо. Его космогоническую гипотезу мы рассмотрим далее. Не исключено, что в свое время она больше всего интересовала читателей книги Лапласа и представляет особый интерес.
НАУКА, ЛЮДИ И МЕТОДЫ
Если сам Лаплас и его современники оставили очень мало сведений о личной и общественной жизни этого замечательного ученого, то в переписке и трудах Лапласа мы, как в зеркале, видим все его мировоззрение, те внутренние двигатели, которые побуждали его без устали всю жизнь служить науке.
Понять и оценить творчество великого геометра, как принято называть Лапласа, нужно не только потому, что тогда перед нами полнее выступит его личность, по еще более потому, что эта оценка является характеристикой одного из основных направлений пауки XVIII и XIX веков. Стиль работы Лапласа передался многим его ученикам. В его работах находит свое лучшее выражение заключительный период эпохи Просвещения и французского материализма XVIII в.
Чтобы верно оценить истинное значение работ, выполненных в прошлые века, еще мало определить их совре
80
менный вес в сокровищнице человеческого знания. Необходимо мысленно перенестись в ту среду, в которой эти идеи возникли.
Наука побеждает не только гениальными взлетами мысли отдельных личностей, по и совокупными усилиями целых поколений ученых. Эту особенность сам Лаплас выразил так: «Наука развивается не так, как литература. У последней есть пределы, которые ей ставит не только гениальность писателя, но совершенство языка и стиля и уменье их использовать. Во все века мы с одинаковым интересом прочитаем его произведения, и слава писателя, не ослабевающая с течением времени, увеличивается благодаря неустанным попыткам пытающихся ему подражать. Наука же, наоборот, безгранична, как природа, разрастается до бесконечности благодаря трудам последующих поколений. Наиболее совершенные труды поднимают науку на высоту, с которой она уже не имеет права спуститься, и рождают новые открытия, подготовляя этим самым труды, которым суждено затмить их самих».
В этой оценке Лаплас ошибочно отвергает роль и влияние предшествующих писателей на последующих и забывает об эволюции в литературе, однако это высказывание прекрасно характеризует самого Лапласа.
НЕЗАКОНЧЕННЫЕ ОТКРЫТИЯ
Лаплас уже в возрасте двадцати лет овладел всем в интересовавшей его области, что можно было тогда изучить, и с первых же шагов своей научной работы оказался в ряду передовых ученых своей эпохи.
Ньютон заложил основы теории тяготения и в общих чертах объяснил явления движения планет и их спутников, комет, форму Земли, колебания ее оси, приливы и отливы. Но создание и разработка теории тяготения этим не были закопчены. Современное Ньютону состояние математического анализа ставило перед ним предел, и он мог положить лишь скромное начало механике неба.
Достаточно ли теории тяготения, чтобы вполне точно представить себе все эти явления?
Ответить па это было бы трудно из-за огромного количества взаимных влияний (притяжений) многочисленных членов Солнечной системы. Ньютон полагал, что Солнечная система не обладает достаточной устойчивостью, что тяготение планет не только к Солнцу, но и друг к другу постепенно расстраивает Солнечную систему. Отдавая
81
еще дань теологии, он допускал, что по временам творец (бог) должен вмешиваться, снова и снова водворять заблудшие светила па уготовленные им заранее места.
После смерти Ньютона успехи математики позволили приступить к углубленному изучению следствий теории всемирного тяготения и тщательному сравнению ее выводов с данными наблюдений.
Парижская академия паук стимулировала такие исследования, предлагая темы и объявляя премии за их выполнение. Параллельно росла и практика наблюдений, позволившая точно установить форму Земли и такие подробности движения небесных тел, которые не были известны Ньютону.
В области теории подвизались крупнейшие ученые — Эйлер, братья Бернулли, Клеро, Даламбер и Лагранж решили часть стоявших перед ними проблем. Бывало, одпако, что у них опускались руки, и иногда, может быть, даже мелькало сомнение во всеобщности самого принципа тяготения.
Целый ряд таких не разгаданных до конца явлений встал перед молодым Лапласом; возникал вопрос, не действуют ли в природе посторонние, еще неизвестные силы, поскольку стремления его предшественников объяснять тяготением всю механику неба не увенчались успехом.
Не удивительно ли, что юноша, наперекор авторитетам, сразу взялся за скрупулезное исследование этих проблем заново, с колоссальным упорством и настойчивостью изучая их одну за другой! Он преследовал свою цель до тех пор, пока не доводил дело до победного конца. Эта кропотливая и трудная область науки — небесная механика — сразу стала предметом его любимых занятий. С полным правом мог он сказать по поводу теории тяготения: такова была природа этого поразительного открытия, что каждое возникшее перед ппм затруднение становилось трамплином для нового триумфа этой теории.
Другой областью, которой Лаплас также уделил много времени п внимания, была математическая теория вероятностей пли теория случайностей, как называли ее в то время. В течение XV1JI столетия значение этой теории неуклонно возрастало.
Основы теории вероятностей были заложены Паскалем и Ферма, а затем развиты Якобом Бернулли, Моав-ром и Байесом. Эта теория стимулировалась желанием анализировать законы азартных игр, выяснить шансы на выигрыш у участников игры или лотереи. После того, как
82
астроном Галлей положил основание статистике, теория вероятностей постепенно получила широчайшее применение. Ею стали пользоваться в финансовых, экономических и даже в исторических науках.
Аналитически строгий ум Лапласа не мог не увлечься выяснением законов в той сфере, события в которой было принято считать игрой слепого случая. Овладеть этими случайностями, подчинить их расчету, раскрыть тайну случайных событий, введя их в рамки закономерности так. как это было сделано для движений небесных тел,— вот что поставил себе задачей Лаплас. Заслуги его в этой области также чрезвычайно велики и носят принципиальный характер.
Третья, меньшая по значению область исследований Лапласа — разработка им различных вопросов физики. В жизни Лапласа было два таких периода, когда его внимание сосредоточивалось на этих проблемах, и всегда это было связано с общением с современными ему выдающимися физиками и химиками.
Сперва — близость и совместная работа с одним из основателей химии Лавуазье, позднее, уже в старческие годы,— тесная дружба с химиком Бертолле. Работая в области физики, Лаплас находит и там повое и плодотворное применение теории сил отталкивания и притяжения.
Сначала он вместе с Лавуазье занялся опытами по теплоте; здесь его, по-видимому, увлекла та широта размаха, с которой Лавуазье ставил свои опыты. 21 августа 1783 года Лаплас пишет Лагранжу: «Я, право, не знаю, каким образом я дал себя увлечь в работу по физике, и вы найдете, быть может, что я лучше бы сделал, если бы воздержался от этого; но я не мог устоять против настояний моего друга Лавуазье, который вкладывает в эту совместную работу столько приятности и ума, сколько я мог бы лишь пожелать. Кроме того, так как он очень богат, он не жалеет ничего, чтобы придать опытам точность, необходимую при таких тонких исследованиях».
Наконец, немало сделал Лаплас в первые же годы его научной карьеры и в области чистой математики. Он дополнил и развил ряд теорий, созданных его предшественниками и современниками: Эйлером, Даламбером, Кондорсе и Лагранжем. В письме к Даламберу (15 ноября 1777 г.) молодой Лаплас пишет: «Я всегда изучал математику скорее для собственного удовольствия, чем из пустого тщеславия, которого я всегда избегаю. Для меня составляет
83
наибольшее удовольствие следовать по тому пути, по которому идут исследователи, видеть борьбу их гения со встречающимися препятствиями и победу над этими препятствиями. Я мысленно ставлю себя на их место и задаюсь вопросом, как бы поступил я сам, встретив такие препятствия, и, хотя это доставляет по большей части лишь унижение моему самолюбию, удовольствие от использования их успехов все же вполне возмещает мне это маленькое унижение. Если я оказываюсь достаточно счастливым, чтобы добавить что-либо к их работам, я вполне оцениваю их пионерские усилия, хорошо представляя себе, что в моем положении они пошли бы еще дальше. Из этого вы видите, что никто не читает ваших трудов с большим вниманием, чем я, никто полнее меня их не использует».
ВЕЛИКОЕ И МЕЛОЧНОЕ
Если оставить в стороне некоторую излишнюю и условную скромность автора приведенных строк — форму вежливости «галантного века», отчасти продиктованную обстоятельствами, при которых письмо было написано,— мы увидим в нем очень ясно один из методов работы, распространенный среди ученых XVIII в. Эта черта ясно выражается и в строках Лагранжа: «Вы хорошо понимаете, что я не мог прочитать эти исследования, не сделав многочисленных замечаний, клонящихся к их обобщению и упрощению».
В таких условиях иногда очень трудно достоверно установить, кто является истинным автором той или другой блестящей теории, той или иной трактовки вопроса. Каждый ученый, прочитавший только что вышедший ме-муар или прослушавший сообщение о нем на заседании Академии, стремится прибавить к этому что-нибудь свое, развить или пополнить труды своих собратьев. Такая живость мысли крайне способствовала быстрому развитию науки, а иногда значение нового метода становилось совершенно очевидным уже в самое короткое время.
Однако из-за этого же некоторые авторы-пионеры чувствовали себя обиженными и стремились доказать, что именно их идеи, внесенные в теорию другими, вызвали ее дальнейшее развитие и улучшение. Поэтому между учеными наступало нередко взаимное охлаждение и возникала полемика о приоритете, так часто встречающаяся в XVIII и в начале XIX столетия. Время не всегда могло
84
уничтожить трещины в их личных отношениях. Эта страстность часто проглядывает сквозь маску утонченной вежливости и академической сдержанности.
Много копий было, например, сломано в спорах о том, кто был истинным изобретателем дифференциального исчисления — Лейбниц или Ньютон. Между тем эту честь, может быть, следует приписать Ферма, как утверждали Лагранж и Лаплас, а до них еще Даламбер.
Лапласу чаще, чем другим, ставили в вину тщеславие, мешавшее ему отдавать должное работам своих предшественников и в особенности современников. Мнение об исключительном тщеславии и зависти Лапласа подтверждают, в частности, рассказы Араго и механика Пуансо.
Вот история, рассказанная Пуансо.
В своей работе, представленной в Академию и переданной Лагранжу для отзыва, Пуансо написал: «Лагранж и Лаплас впервые...». Лагранж удивился, что в статье упоминается Лаплас, не имевший работ в этой области, и спросил Пуансо, зачем он это сделал. Пуансо ответил: «Сначала я цитировал только ваше имя, но я показал первую редакцию своей статьи одному своему другу. «Ты хочешь представить Академии,— сказал он мне,— мемуар по механике, не упоминая имени Лапласа? Твоя работа не будет оценена».
Араго — отчасти ученик Лапласа — очень уважал его как ученого, но невысоко ценил его как человека. В биографии Лапласа он избегает давать ему характеристику, выходящую за рамки чисто научных заслуг. Араго часто бывал у Лапласа дома, в его семье, и в одном месте своей автобиографии описывает следующий эпизод.
Когда сын Лапласа готовился сдавать экзамены для поступления в знаменитую Политехническую школу (при поступлении предъявляли очень высокие требования), Араго помогал ему готовиться по математике. Араго был тогда сотрудником Парижской астрономической обсерватории, куда к нему для занятий иногда приходил юный Шарль Лаплас. Во время одного из посещений Араго объяснил ему метод непрерывных дробей, при помощи которого Лагранж определяет корни числовых уравнений. Шарлю этот метод очень понравился, и со всей непосредственностью юности оп рассказал об этом отцу. «Я никогда не забуду гнева отца при этих словах сына,— говорит Араго.— Лаплас осыпал упреками меня и его. Никогда еще зависть не высказывалась так обнаженно и в таком отвратительном виде. «Ах,— сказал я самому
85
себе,— древние справедливо приписывали слабости даже тому, кто движением бровей колебал Олимп».
Лагранж и Кондорсе уже на второй год после вступления Лапласа в Академию отмечают у Лапласа некоторое «головокружение от успехов». По-видимому, Кондорсе и Лагранж находили, что Лаплас ожидал слишком быстрого эффекта от тех многочисленных научных записок, которыми он тогда засыпал Академию. Лагранж не остался безучастным как к появлению на сцене молодого геометра, начинавшего обращать па себя внимание ученого мира, так и к тем проявлениям невнимательности к коллегам, которые допускал Лаплас. «Я не знаю,— писал Лагранж,— читали ли вы то, что я иногда публиковал по этому вопросу. Тогда я лишь коснулся вопроса и всегда предлагал в дальнейшем заняться его углублением. Однако вы исчерпали проблему, и я был очарован тем, как вы хорошо выполнили обязательства, взятые мною по этому поводу перед другими геометрами... Что касается моей теории Юпитера и Сатурна, то я поздравляю себя с тем, что вы превзошли меня и что ваши исследования уже лишают меня возможности сделать что-либо еще в этом направлении».
Не лишена интереса история открытия так называемых вековых или долгонериодических неравенств в движении планет.
Первенство в этом вопросе бесспорно принадлежит Лагранжу, отправившему свою научную работу из Берлина в Парижскую академию паук. Однако Лагранж ограничился рассмотрением наклона планетных орбит к орбите Земли и положения линии пересечения плоскостей этих орбит. Работа сделалась известной Лапласу, который немедленно распространил метод Лагранжа на изучение размеров и форм планетных орбит и поторопился опубликовать свои результаты в приложении к своему сочинению, посвященному совершенно другому вопросу. Он сделал это быстрее, чем труд Лагранжа мог появиться в печати.
Говоря об уравнениях, представляющих вековые неравенства в движении планет, Лаплас выражается так: «Уже в течение долгого времени я предполагал их проинтегрировать. В этом намерении мне помешала малая польза, которую эти вычисления принесли бы астрономии, а также и те трудности, с которыми они были связаны. Я и не взялся бы за это дело, если бы не прочитал превосходную работу г. Лагранжа, присланную в Академию и
86
имеющую появиться в следующих томах [«Небесной механики»]».
В примечании Лаплас добавляет: «Конечно, прежде, чем сдавать в печать свой труд, я должен был бы подождать, пока исследования г. Лагранжа будут опубликованы. Однако, допуская появление своего сочинения на эту тему, я думал, что смогу сообщить в нем геометрам в форме дополнения то, чего труду г. Лагранжа не хватало до полноты. Я отдаю, конечно, должную честь работе г. Лагранжа. Я надеялся, что они [геометры] меня поблагодарят за то, что я дал им возможность заранее познакомиться с замечательным произведением г. Лагранжа в моем изложении».
Получив сочинение Лапласа, Лагранж ответил очень просто (10 апреля 1775 г.): «Поскольку я вижу, что Вы сами уже раньше предпринимали это исследование, я охотно отказываюсь от пего, и я Вам даже очень признателен за устранение меня от этого труда, будучи уверен, что от этого науки смогут лишь много выиграть».
Но через полтора месяца после этого Лагранж пишет Даламберу: «Я сейчас почти готов дать полную теорию изменения элементов планет под влиянием взаимодействия. Мне очень понравилось то, что г. Лаплас сделал по этому поводу, и я льщу себя надеждой на то, что он не будет на меня в претензии, если я не выполнил данное ему обещание отказаться от этой области в его пользу. Я не мог сопротивляться желанию снова ею заняться, но я, как и раньше, очарован тем, что он со своей стороны разрабатывает ту же самую тему».
Оценка Лапласа Лагранжем вполне искренна. Например, в письме к Даламберу (10 июля 1778 г.) он пишет: «Новые шаги, сделанные г. Лапласом в теории приливов и отливов, достойны и его, и того ранга, который он занимает как ваш последователь во Франции. Если он и дальше будет продолжать так, то Вашей родине не придется опасаться судьбы, постигшей Англию после смерти Ньютона».
С течением времени переписка Лапласа с Лагранжем принимает характер все большей сердечности.
Полезное для науки соревнование двух величайших умов своей эпохи продолжалось до конца их жизни. По разным поводам Лаплас вспоминает, например, многочисленные обстоятельства знаменательного заседания в Бюро долгот, происходившего 17 августа 1808 г. На заседании Лаплас и Лагранж представили доклады на
87
одну и ту же тему — об изменении элементов планетных орбит, но каждый ученый подошел к решению, так сказать, с противоположного конца.
Лаплас говорил о работе Лагранжа: «Эта работа последних лет жизни — одно из его лучших произведений, она показывает, что годы не ослабили его гения».
Есть свидетельства, что Даламбер частенько и с некоторой горечью жаловался о заимствовании Лапласом его идей. Между тем Даламбер сам предоставил это право другим ученым словами, которые заканчивают одно из его сочинений: «Я не сомневаюсь, что это новое исследование вызовет ряд оригинальных замечаний, но я их предоставлю другим геометрам, поскольку вопрос теперь уже не встречает затруднений».
Поэтому Лаплас мог писать Даламберу (10 марта 1782 г.): «Вы не должны находить плохим то, что ваши вычисления продолжены теперь так далеко, как вы сначала и не подозревали».
О самом Даламбере знаменитый биограф плеяды французских ученых Араго как-то написал: «Даламбер, сам того не ведая, руководимый необъяснимым чувством ревности, не вполне отдавал должное заслугам Клеро».
Можно подумать, что отчасти те же мотивы руководили великим энциклопедистом и в отношении Лапласа. По крайней мере, в связи со своим первым докладом в Академии о приливах и отливах (15 ноября 1777 г.) Лаплас писал: «В сущности говоря, первые точные исследования, появившиеся по этому поводу, принадлежат Даламберу. Этот известный автор в своем замечательном сочинении, озаглавленном «Размышления о причине ветров»... пользуется анализом не только научным, но и искусно применяющим правильные уравнения этой проблемы; однако трудность интегрирования этих уравнений вынудила его прибегнуть к допущениям, сделавшим решение неуверенным».
По-видимому, Даламбер не удовольствовался этим знаком внимания, потребовав большего удовлетворения, и вечером того дня Лаплас должен был писать ему: «Вместо того, чтобы докучать вам завтра, как я первоначально предполагал, я предпочел послать вам дополнение, о котором мы договорились... Я приписал следующее: «В заключение я должен отметить для справедливости, что если мне удалось добавить кое-что к его (Даламбера.— Б. В.) превосходным «Размышлениям о причине ветров», то я принципиально обязан этим «Размышлениям». Если
88
подумать, как трудны первые шаги во всех областях, а особенно в таком сложном вопросе, и если учесть значительные успехи анализа, достигнутые после опубликования названного труда, то нельзя удивляться тому, что нам еще осталось кое-что доделать. Руководствуясь теориями, которыми мы почти целиком обязаны ему, мы смогли несколько дальше продвинуться в направлении, которое было открыто им же.
Я надеюсь, дорогой собрат, что вы останетесь довольны этим добавлением; я буду счастлив иметь случай публично выразить вам свое уважение и благодарность».
Несколько позднее, в письме к Лагранжу по поводу этой своей работы, Лаплас пишет: «Я думаю, что у г. Да-ламбера не будет повода оставаться недовольным тем, как я отзываюсь о его работе?»
Даламбер, в свою очередь, пишет Лагранжу: «Сделав с тех пор новые шаги в теории жидкостей, я всегда стремился продолжить этот труд в отношении приливов и ветров. Г. де Лаплас освободил меня от этого. Я полагаю все же, что от него ускользнули некоторые достаточно важные замечания».
Вдохновляясь удачными моментами разнообразных трудов Даламбера, Лаплас вместе с тем всегда остается верен чувству благодарности к тому, кто принял участие в его судьбе.
Можно считать, что Лаплас не любил диспутов и споров о приоритете. Например, в письме к Лагранжу (19 ноября 1778 г.) он пишет по поводу своей работы об устойчивости планетных движений: «Мои результаты совершенно противоположны результатам, полученным Бошковичем по этому же поводу. Хотя я имел случай жаловаться на этого ученого в своем споре с ним об орбитах планет... я не хочу больше касаться этого, чтобы устранить все то, что могло бы иметь вид прежних раздоров, которым я враг как из принципа, так и по характеру». Лагранж разделил эту точку зрения и добавил, что считает споры совершенно бесполезными для развития науки, напрасной потерей времени и сил.
Лежандр, известный математик той эпохи, жалуется, что Лаплас пользуется его исследованиями, не упоминая о них.
В работе, представленной в Академию в 1784 г., но напечатанной в ее трудах тремя годами позднее, Лежандр вводит математическое понятие так называемых полиномов, носящих с тех пор его имя. Он доказывает, что если
89
некоторая однородная жидкая масса, принимаемая за фигуру вращения, равномерно вращается вокруг оси, то эта фигура в случае равновесия должна быть непременно эллипсоидальной.
Вслед за этим Лаплас в сочинениях 1782 г. (напечатанных в 1785 г.) доказал, что теорема эта остается верной и в том случае, если допустить для жидкой массы любую фигуру, достаточно близкую к шару. Напоминая об этом обстоятельстве, Лежандр в начале своей работы говорит, что теорема, послужившая темой сочинения, была уже рассмотрена в более общей форме и более глубоко Лапласом. Он должен, однако, отметить, что дата его сочинения более ранняя и что новое доказательство, предложенное им на заседаниях в июне и июле 1784 г., позволило Лапласу углубить это исследование и довести его до сведения ученых коллег в виде более полной теории.
Несколько позже, в начале сочинения, опубликованного в трудах Академии по поводу той же проблемы, Лежандр, предполагая, что жидкая масса образована слоями различной плотности, говорит: «В сочинении г. Лапласа, напечатанном в начале этого тома, можно найти изыскания, аналогичные моим. На это я замечу, что мое сочинение было представлено 28 августа 1790 г. п что дата труда г. Лапласа является более поздней».
В пятом томе своей «Небесной механики» Лаплас с некоторым запозданием приводит в краткой сводке имена тех своих предшественников и современников, а среди них и Лежандра, которых он своевременно не упомянул в предшествующих томах.
Все же это составляет приятный контраст в сравнении с поступком того же Лежандра, который уже в старческом возрасте (80 лет) писал Якоби в связи с теорией возмущений: «Этот предмет возбуждает большой интерес; о нем я думал неоднократно, и о нем то тут, то там я высказал ряд идей. Я убеждался, что всякий раз, когда я занимался этим серьезно и последовательно, я находил кое-что новое в сравнении с моими почтенными коллегами Лагранжем и Лапласом. Если не считать прекрасных результатов, полученных ими относительно дифференциалов эллиптических элементов, выраженных в функции возмущений, то я не вижу, чтобы они продвинули науку дальше того положения, которое она занимала во время Эйлера, Клеро и Даламбера».
Лаплас никогда не позволял себе лживых и злобных наветов, какие, например, допустил в отношении него
90
отчасти его же ученик Пуансо, писавший: «Лаплас никогда не видел истину, разве только случайно. Она прячется от этого тщеславного человека, который говорит о пей только в неясных выражениях. Однако он пытается превратить эту неясность в глубокомыслие, а своим затруднениям он придает благородный вид заботы, как человек, который боится сказать слишком много и разгласить секрет, которого у него никогда не было».
Стоит ли говорить, что обе оценки — Лежандра и Пуансо — близоруки и односторопни. В своем игнорировании заслуг других ученых Лаплас, в общем, шел не дальше многих из своих современников.
Как увидим, суровый и неприветливый по отношению к равным себе ученым, Лаплас совершенно иначе относился к младшему поколению, к своим ученикам и последователям.
АСТРОНОМИЯ И МАТЕМАТИКА
Самое поверхностное рассмотрение работ Лапласа убеждает в том, что он неоднократно возвращался к одному и тому же вопросу, чтобы уточнить, улучшить и закончить свои предшествующие исследования. Пуансо говорил, что Лаплас «вырывал свое решение ногтями и зубами». Решительность и настойчивость Лапласа были поразительны.
Не отступать перед трудностями — таков, можно сказать, девиз, которым практически руководствовался Лаплас. Математические методы Лапласа часто не отличались той простотой и изяществом, какие встречались у Лагранжа. Он и сам отдавал себе в этом отчет; так, в его письме к Лагранжу (19 ноября 1778 г.) читаем: «Я сердечно благодарю вас за совет, который вы мне дали относительно точности и ясности, которых каждый читатель вправе требовать от автора при анализе подобных вопросов. Я предполагаю обратить на это особое внимание в тех исследованиях, которые я буду публиковать в дальнейшем. Ваши работы, в особенности появившиеся в последнее время, являются здесь совершеннейшими образцами, и они кажутся мне заслуживающими внимания с точки зрения изящества не меньше, чем со стороны содержащихся в них открытий».
Лаплас не мог выбрать себе лучшего образца для подражания: изящество и ясность математических выводов Лагранжа были действительно на грани совершенства.
91
В работах Лагранжа предпочтение до некоторой степени отдавалось форме — он был чистым математиком. Лаплас же отдавал предпочтение содержанию и математику рассматривал лишь как орудие для достижения нужной специальной цели. Одного увлекала красота и четкость формулировки проблем, иногда абстрактных; дав для них формулы, он был уже вполне удовлетворен. Другой прежде всего видел физическую, реальную сторону дела и не успокаивался до тех пор, пока численное решение уравнений не позволяло непосредственно сравнить теорию с данными наблюдений.
Всюду и везде Лаплас учитывал практическую сторону дела и, погружаясь в глубины теоретических выкладок, не забывал их живого, реального содержания. Он не искал в природе объектов для математического анализа, а отыскивал математические методы для анализа известных явлений реального мира. Первоклассный теоретик и математик не гнушался тщательными и детальными вычислениями по своим формулам, чтобы слить воедино практику и теорию.
Поэтому-то устремления двух ученых, работавших почти все время в одной области, как бы поделены современной наукой: одного считают преимущественно математиком, другого (Лапласа) — астрономом.
Эту особенность заметили и их современники. Так, Пуассон в некрологе на смерть Лапласа говорит: «Был ли то вопрос либрации *) Луны или проблема теории чисел, Лагранж, по большей части, видел лишь математическую сторону дела; поэтому он придавал большое значение элегантности формул и обобщенности методов. Для Лапласа, наоборот, математический анализ был орудием, которое он приспособлял к самым разнообразным задачам, но всегда подчиняя данный специальный метод сущности вопроса.
Быть может, потомство скажет, что один был великим геометром, а второй — великим философом, который стремился познать природу, заставляя служить ей самую высокую математику».
Ошибочно думать, что Лаплас но был прекрасным математиком. В каждом современном учебнике высшей математики неоднократно встречается его имя. Развиваемые Лапласом методы очень глубоки, нередко глубже, чем это
*) Либрация — одна из особенностей в движении Лупы по отношению к Зелию.
92
го требует тот прикладной вопрос, ради которого он их вводит.
Знаменитый французский математик XX в. Э. Пикар, говорил, что «обозревая труды Лапласа, испытываешь глубокое чувство восхищения перед таким собранием работ, где математический анализ применен с такой уверенностью, можно сказать, с необыкновенным чутьем».
Даламбер был первым ученым, обратившим внимание астрономов на необходимость тщательного математического обоснования своих методов. Позднее этот вопрос с еще большей остротой поставил Пуанкаре.
Сознавая недостатки некоторых доказательств, Лаплас всегда стремился подтвердить правильность выведенных им формул. Он заинтересован, как всегда, практическим применением метода, верностью результатов, а не его принципиальной чистотой.
В своих лекциях в Нормальной школе Лаплас однажды, говоря о неудачных попытках решать в радикалах алгебраические уравнения выше четвертой степени, сделал такое заключение: полное решение таких уравнений этим способом с математической точки зрения было бы прекрасно, но мало пригодно практически потому, что в этих случаях все равно удобнее пользоваться методами приближенных решений.
В этих же лекциях Лаплас указывал па возрождение презрительного отношения к высшей арифметике *), сделав, однако, такие оговорки: «Весьма примечательно, что великие открытия, которыми в текущем столетии обогатился анализ, имели мало влияния на теорию чисел. В конце концов эти исследования до сих пор удовлетворяют лишь любопытство, и я не советую ими заниматься, разве лишь тому, у кого есть для этого досуг. Все же проследить за ними не лишнее. Они представляют собой прекрасный образчик искусства рассуждать; кроме того, когда-нибудь они, может быть, и получат важные применения. Все это возможно. Ничто не казалось столь бесполезным, как рассуждения древних геометров о конических сечениях; через две тысячи лет они позволили Кеплеру открыть общие законы планетной системы».
Через несколько лет Лаплас убедился, что Гаусс осуществил его предсказание...
*) Так иногда называют общую теорию чисел, исследования непрерывных дробей и т. п.
93
ЕЩЕ О МАТЕМАТИКЕ ЛАПЛАСА
Для интересующихся математикой приводим краткую дополнительную справку о математических работах Лапласа.
Прежде всего обратимся к дифференциальному уравнению Лапласа. Прибегая постоянно к аналитическому математическому методу при решении задач теоретической физики и механики, в частности — небесной механики, т. е. механики взаимодействия небесных тел, Лаплас попутно развивал математические методы.
Если, например, обозначить через x(t) величину отклонения тела от положения равновесия в момент t, то ускорение движения тела в этот момент выражается второй производной x"(t). Сила mx"(t), действующая на тело массы т при небольших растяжениях пружин, по законам теории упругости пропорциональна отклонению. Приходим к дифференциальному уравнению
тх" (t) = — кх (£).
В этом примере мы имеем одну независимую переменную. При большом числе переменных возникают частные производные. Уравнение
dz . dz n z-z-4-у-^—= 0 дх '° оу
есть уравнение с двумя частными производными. Уравнения, подобные первому из приведенных, содержат одну производную первого порядка х" и являются обыкновенными дифференциальными уравнениями второго порядка, а второе уравнение — дифференциальным уравнением с частными производными второго порядка. Они часто встречаются в задачах теоретической физики.
Дифференциальное уравнение с частными производными второго порядка, с тремя произвольными переменными х, у, z и искомой функцией и~и(х, у, г) называется уравнением Лапласа. Оно рассмотрено им в 1782 г. в работах по теории тяготения. К нему приводится решение и других задач физики и техники. Уравнению Лапласа удовлетворяет установившаяся температура и электрический потенциал внутри однородного тела, потенциал поля тяготения в области, не содержащей притягивающих масс, и т. п.
Далее к работам Лапласа по математике мы не будем возвращаться и здесь суммируем для интересующихся
94
более специальные его исследования, выполненные в разное время.
Фундаментальными являются его работы по дифференциальным уравнениям, в частности первые общие методы интегрирования уравнений в частных производных (метод каскадов), а также метод производящих функций и так называемое преобразование Лапласа, с особенным успехом применяемое в теории вероятностей. В алгебре ему принадлежит знаменитая теорема о представлении определителей при помощи сумм произведений дополнительных миноров. Лаплас ввел в пауку важные шаровые функции. Он является основателем современной теории вероятностей, составляющей математическую основу изучения статистических закономерностей в явлениях природы и общества. О ней мы поговорим дальше.
Здесь же отметим, что в области физики Лаплас разработал теорию капиллярности, дал правильную формулу для скорости звука в воздухе, вывел барометрическую формулу, которая позволяет определять разность высот двух пунктов или высоту над уровнем моря h—h0:
h - й0 = 18400 lg +
где р и ра — давление, атмосферы на этих уровнях, a t — средняя температура слоя воздуха в градусах Цельсия. Формула эта имеет широчайшее применение. Лаплас установил также закон взаимодействия между элементом тока и магнитным полюсом, вывел формулу для поверхностного натяжения жидкостей и провел ряд других исследований.
МЕТОДЫ ПОЗНАНИЯ
Из различных научных методов Лаплас предпочитает методы индукции и аналогий: «Индукция и аналогия гипотез, основанных на фактах и постоянно проверяемых новыми наблюдениями, счастливое осязание, даваемое природой и укрепляемое многочисленными сравнениями этих указаний с опытом,— таковы основные средства познания истины... Если бы человек ограничивался собиранием фактов, наука была бы лишь выхолощенной номенклатурой и никогда бы не познала великих законов природы. Сравнивая между собой факты, фиксируя их взаимоотношения и восходя таким путем ко все более и более
95
общим явлениям, мы достигаем, наконец, открытия этих законов, всегда проявляющихся самым разнообразным способом».
В этих словах выразились все основные представления Лапласа о путях познания природы. Они очень ценны; как справедливо сказал Араго, никто не был удачливее Лапласа в установлении самой глубокой связи между явлениями, па первый взгляд весьма далекими друг от друга. Точно так же никто не был так счастлив в извлечении многочисленных и важных методов из неожиданных сопоставлений.
Метод познания природы, рекомендуемый Лапласом, недооценивает, однако, значения дедукции, т. е. вывод законов из общих оснований умозрительно. В этом отношении Лаплас разделял господствовавшее в его время преклонение перед методом индукции. Весь период с середины XVII до середины XVIII веков был заполнен борьбой между сторонниками методов индукции и дедукции — борьбой, исторически необходимой и подготовившей синтез обоих методов суждения в философии диалектического материализма.
Рационалистическая школа Декарта, созданная им система мировоззрения (картезианство) тяготела к методу дедукции и из него пыталась вывести общие и специфические законы природы. Вместе с открытием закона всемирного тяготения Ньютон высоко поднял знамя индукции и гордо отверг не только роль дедукции, но и роль научных гипотез.
Успехи ньютоновской механики постепенно заставили умолкнуть противников индуктивного метода даже на родине картезианства, во Франции. Школа французских естествоиспытателей, взяв па себя дальнейшее развитие ньютоновских теорий, переняла и преклонение перед методом индукции, оставив вместе с декартовской теорией вихрей картезианскую методологию. Недаром в ряды первых ньютопиапцев вошли крупнейшие мыслители века, добившиеся множества совершенно реальных достижений; картезианцы ничего не могли им противопоставить.
Находясь в первой шеренге ньютопиапцев, Лаплас убежденно пишет: «Декарт заменил древние заблуждения новыми, более привлекательными, и, поддерживаемый всем авторитетом его геометрических трудов, уничтожил влияние Аристотеля. Английские ученые, современники Ньютона, приняли вслед за ним метод индукции, ставший основой многих превосходных работ по физике и по ана-
96
лизу. Философы древности, следуя по противоположному пути, придумывали общие принципы, чтобы ими объяснить все существующее. Их метод, породивший лишь бесплодные системы, имел не больше успеха в руках Декарта... Наконец, ненужность гипотез, им порожденных, и прогресс, которым науки обязаны методу индукции, привели к нему умы; Бэкон установил этот метод со всей силой ума и красноречия, а Ньютон еще сильнее зарекомендовал [его] своими открытиями».
В своем изложении системы мира Лаплас высказывается так: «Сгорая нетерпением узнать причины явлений, ученый, одаренный живым воображением, часто предвидит то, чего нельзя вывести из запаса существующих наблюдений. Без сомнения, самый верный путь — от явлений восходить к их причинам; однако история науки убеждает пас, что люди, открывшие законы природы, не всегда шли этим долгим и трудным путем. Они вверялись своему воображению. Но как много заблуждений открывает нам этот опасный путь! Воображение рисует нам причину, которой противоречат факты; мы перетолковываем последние, подгоняя их к нашей гипотезе, мы искажаем, таким образом, природу в угоду нашему воображению: время неумолимо разрушает такую работу, и вечным остается только то, что не противоречит наблюдению. Успехи в науках создаются только теми истинными философами, у которых мы находим счастливое соединение могучего воображения с большой строгостью мышления и тщательностью в опытах и наблюдениях; душу такого философа волнует попеременно то страстное желание угадать причины явлений, то страх ошибиться именно вследствие такого желания».
Лаплас, сопоставляя методологию Декарта, боровшегося со схоластикой Аристотеля, с древнегреческими умозрительными теориями, восхваляет Бэкона — другого борца против той же схоластики’ но борца, опиравшегося, подобно Галилею, на эмпиризм. Очевидно, подлинная, только что родившаяся наука, едва избавившись от схоластической паутины средневековья, всюду опасались встретить эту схоластику возрожденной под какой-нибудь маской.
Между тем индукция и дедукция связаны между собой гак же тесно, как синтез и анализ. Энгельс в «Диалектике природы» разрешил этот спор, указав, что вместо превознесения одной из них до небес за счет другой лучше стараться применять каждую на своем месте. Успеха можно
I Б. А. Воропцов-Вельяминов 97
добиться, лишь имея в виду связь этих методов между собой, их взаимное дополнение друг другом.
Недооценивая роль гипотез, как видно из приведенной цитаты Лапласа и из всего его практического творчества, он только отдавал дань духу времени. В области небесной механики Лаплас мог еще обходиться без гипотез, хотя в скрытой форме он должен был нередко ими пользоваться. Араго говорил, что ни один геометр не остерегался так решительно духа гипотез, как Лаплас, который отступил от своего правила лишь однажды,— создавая свою космогоническую гипотезу.
Многие современники Лапласа выражались гораздо решительнее его и о методе индукции, и о гипотезах даже тогда, когда круг их работ нуждался в гипотезе как в могучем сотруднике исследователя сильнее, чем небесная механика. Например, химик Лавуазье, отчасти единомышленник Лапласа, писал: «Гипотеза есть яд разумения и чума философии; можно делать только те заключения и построения, которые непосредственно вытекают из опыта».
Материалистическая диалектика установила, что если ждать, пока накопится материал наблюдений, из которого закон природы вылупится сам, как цыпленок из яйца, то теоретическое исследование явлений пришлось бы отложить па необычайно долгий срок. В связи с этим небезынтересны некоторые взгляды Лапласа на принципы преподавания, высказанные им в его лекциях, читанных в Нормальной школе. По поводу основных положений геометрии Лаплас говорил: «В преподавании не надо настаивать на том, чему не хватает строгости в доказательствах, и надо предоставить дискуссию о них геометрам-метафизикам, по крайней мере, до тех пор, пока они не выяснятся настолько, что не оставят пи малейшего облачка в уме начинающих. Даже наиболее точные науки заключают в себе некоторые общие положения, которые постигаются своего рода инстинктом, не позволяющим сомневаться в них, и которыми хорошо руководствоваться вначале. Проследив за ними во всех вытекающих из них последствиях и укрепив умы длительными упражнениями в искусстве рассуждать, можно уже без риска вернуться к этим положениям, которые теперь представятся уже с более широкой точки зрения; тогда меньше опасности впасть в заблуждение при попытках доказать их более строго. Если слишком сильно настаивать на точности их доказательства вначале, то можно опасаться того, чтобы напрасные тонкости не породили ложных представлений, которые
98
потом трудно будет выправить... Вместе с тем, если полезно избежать тонкостей ложной метафизики, стоит также приучать разум не принимать с полным доверием ничего, кроме вещей, проверенных в совершенстве».
Из методов изучения природы Лаплас предпочитает анализ. Этот метод, говорит он, позволяет разлагать и восстанавливать явления, в совершенстве выясняя их взаимоотношения. Этому методу, по его мнению, разум обязан всем, что ему точно известно о природе вещей.
Однако и геометрический синтез Лаплас не оставляет без внимания. Он отмечает, что мысленные операции анализа, становясь наглядными в геометрическом воплощении, могут быть легче усвоены и следить за ними интереснее. Это соответствие между анализом и геометрией является одной из наиболее увлекательных особенностей математических построений. Когда непосредственные наблюдения реально воплощают эти геометрические образы и превращают математические результаты в закон природы, обнажающий перед взором человека прошедшее и будущее Вселенной, тогда, говорит Лаплас, это величественное зрелище доставляет наиболее благородное из наслаждений, доступных человеку...
Свои научные труды Лаплас пишет чрезвычайно простым для своей эпохи, четким литературным языком, по, вследствие своей огромной математической эрудиции, слишком часто заменяет длинные и сложные выкладки формул лаконическим замечанием «легко видеть, что...» Чтобы проделать самому такие выкладки, читателю приходится иногда затрачивать немало времени и труда; даже у опытного английского комментатора Лапласа Боудича (издавшего перевод «Небесной механики» Лапласа) расшифровка иных «легко видимых следствий» занимала много часов. Случалось, что и сам автор для ответа на вопрос Био должен был основательно посидеть, чтобы восстановить ход своих прежних рассуждений.
Все же Лаплас умел говорить простым языком, доступным каждому развитому человеку, доказательством чего служит его «Изложение системы мира». Эта книга Лапласа была первым популярным изложением всей пауки о небе в современном понимании популярности и полноты.
Литературный язык Лапласа считался настолько образцовым, что в 1816 г. он был избран в Парижскую академию по разряду литературы — честь, которой естествоиспытатели добивались лишь после написания многочисленных публицистических или биографических работ. 4»
ВЕЛИКИЕ ПЕРЕМЕНЫ
ЗАРЯ РЕВОЛЮЦИИ
Во второй половине XVIII в. историческое развитие Франции вплотную подошло к задаче ликвидации феодализма для утверждения капитализма. Капиталистические отношения, существовавшие уже в течение длительного периода, не могли стать господствующими, не уничтожив революционным путем мешавший их развитию феодальный строй.
Франция буквально задыхалась, опутанная сложной сетью феодальных отношений. Жалкое существование влачило сельское хозяйство, основанное на примитивной, технике, истощаемое ужасающим количеством налогов, повинностей и поборов, лежащих на нищем, бесправном крестьянстве.
В крайне неблагоприятных условиях находилась и французская промышленность. Старая цеховая система, хотя и разлагавшаяся, препятствовала развитию крупной капиталистической индустрии. И промышленность, и торговля сильно страдали от узости внутреннего рынка, т. е. от низкой покупательной способности большинства населения.
Привилегии ничтожного меньшинства, бесправие огромного большинства, произвол власти, роскошь королевского двора — все это копило недовольство, озлобляло широчайшие слои населения. Революция была в достаточной мере подготовлена. Нужен был только толчок, чтобы опа началась.
Таким толчком явилась надвинувшаяся на страну угроза финансового краха.
Несмотря па самое энергичное обложение налогами производящих классов, государственная казна пришла в полное расстройство, и в поисках средств королю Людовику XVI пришлось созвать представителей всех трех сословий. Зимой 1788 г. король вынужден был обещать созыв Генеральных штатов, не собиравшихся уже в течение 175 лет.
Заседания Штатов начались 5 мая 1789 г. В июне, после выяснившейся невозможности прийти к соглашению с королевской властью по вопросу о порядке заседаний и голосования, депутаты «третьего сословия» объявили себя Национальным учредительным собранием.
100-
Меры, принятые королем к разгрому непокорного Собрания, и начавшиеся в Париже продовольственные затруднения вызвали волнения городской бедноты и мелкой буржуазии, подавленные вооруженной силой. Ответом на это был штурм и взятие парижанами королевской крепости-тюрьмы Бастилии (14 июля 1789 г.).
Крупная буржуазия, использовав бедноту в борьбе против королевских замыслов, одновременно старалась захватить возможно больше опорных пунктов, в частности муниципалитет, во главе которого стал близкий друг Лапласа астроном Байи.
Была организована буржуазная национальная гвардия, которая долго удерживала широкие массы от решительных революционных действий.
Политика, которую вело буржуазное большинство Национального собрания, определялась и страхом перед новыми выступлениями народных масс, и боязнью феодальной реакции. Эта типично буржуазная политика компромисса, не разрешая пи одного из основных противоречий эпохи, вместе с тем тормозила революционную активность народа. Но его революционная энергия, прорвавшаяся при взятии Бастилии, скоро опять дала себя знать. В провинции начались аграрные волнения, крестьяне стали громить усадьбы и сжигать документы, устанавливавшие феодальные права помещиков. Чтобы предотвратить дальнейшее развитие этого движения, на знаменитом ночном заседании 4 августа Национальное собрание декларативно постановило отменить феодальные права в деревне, оставив совершенно неясным порядок этой отмены, но предусмотрев материальную компенсацию. Вместе с тем было объявлено требуемое буржуазией «равенство всех граждан перед законом».
АКАДЕМИЯ В НАЧАЛЕ РЕВОЛЮЦИИ
В мягких креслах королевских апартаментов в нижнем этаже Лувра собирались немногочисленные аристократы науки — академики. На своих заседаниях они часами просиживали над разрешением разнообразных вопросов, разными путями попадавших в Академию. Кроме научных докладов своих членов, академики рассматривали патенты на различные изобретения, запросы администраторов из провинции, парламентов *), полиции, городских
*) Так назывались до революции высшие судебные учреждения, обладавшие, кроме того, рядом политических прав.
101
муниципалитетов и даже министров. Академию часто запрашивали, но редко ее слушали. В целом же Академия была своеобразным придатком королевского двора.
Первые революционные бури мало отразились на заведенных в Академии порядках. 15 июля 1789 г., на следующий день после взятия Бастилии, академики собрались, как обычно, на заседание. Дарсе сообщил о своих опытах по химии. Тилле и Бруссоне демонстрировали новую машину для устранения гниющего зерна. Казалось, жизнь проходила мимо окон Лувра — Академия игнорировала революционные события.
Через три дня, 18 июля, состоялось новое собрание, на котором Лаплас холодно, важно и спокойно, как всегда, доложил о результатах своих исследований о колебании плоскости земной орбиты.
Но мало-помалу члены Академии, наиболее близкие к «третьему сословию», стали активно участвовать в революционной борьбе. Сотрудники и адъюнкты начали мечтать о том, чтобы изменить устав Академии, сделать его более демократичным. Их положение было достаточно бесправным, и если разговоры о свободе, равенстве и братстве становились все смелее и смелее, то почему бы им не раздаваться и в Академии? Постепенно, сперва в кулуарах, а потом и на заседаниях, начинают все громче и громче звучать голоса, преимущественно молодые, требующие пересмотра устава в интересах сотрудников и адъюнктов, зовущие к новым, революционным формам работы.
Среди этих голосов мы не слышим голоса Лапласа. Между тем многие из старших членов Академии также приняли участие в политической борьбе.
Еще 21 апреля друг Лапласа Байн, и прежде не чуждавшийся общественной жизни, был избран депутатом Генеральных штатов, которые король должен был собрать под давлением народного недовольства. Ровно через месяц Байи был избран депутатом от Парижа, затем — председателем депутатов от «третьего сословия» и, наконец, мэром волнующегося Парижа.
Кондорсе, прекрасный математик и неутомимый публицист. был избран в муниципалитет, а затем комиссаром национального казначейства. Позднее он стал членом Законодательного собрания и Конвента.
Ученый-геометр Монж тоже недолго ждал, пока события призовут его к активной политической деятельности. Он начал с работы в Комиссии мер и весов, а затем, по
102
рекомендации Кондорсе, в 1792 г. стал морским министром.
Фурье был избран членом народного собрания в Бургундии, даже Лавуазье в первые дни революции занимал некоторые общественные должности.
Лаплас же ничем не проявлял себя.
Большинство академиков, активно участвовавших в революции, примкнули потом к жирондистам — партии, выражавшей интересы крупной буржуазии. Меньшая часть придерживалась более радикальных взглядов и впоследствии примкнула к якобинцам.
Почетные члены Академии, ставленники крупного дворянства, были тесно связаны с королевским абсолютизмом, и не только революция, но любые радикальные высказывания отдельных академиков вызывали их возмущение.
В таких условиях в среде Академии не могло не усилиться классовое расслоение.
Разговоры о равенстве становились все громче, и, уступая им, стремясь успокоить страсти, герцог Ларошфуко, почетный член Акаделгии, 18 ноября предложил пересмотреть устав Академии. 25 ноября Академия постановила предоставить сотрудникам, вопреки давнему обычаю, право голоса на собраниях Академии, но адъюнктам это право все еще не было предоставлено. Постановление, однако, не принесло успокоения, тем более, что уставом Академии изменение не узаконивалось. На следующей неделе вопрос всплыл снова, статут решено было изменить, и только через две недели для выработки проекта нового устава была избрана комиссия в составе пенсионеров Кондорсе, Лапласа, Борда, Тилле и Боссю.
Состав комиссии оказался неудачным. Ее члены, достаточно консервативные, хотели ограничиться минимальными реформами. Во всяком случае, сделанный ими доклад не удовлетворил собрание. Представленный комиссией проект нашли не отвечающим новым революционным идеям и политической обстановке. Многим передовым членам Академии хотелось присоединить свой голос к пламенным выступлениям народных трибунов, зовущих к борьбе, к утверждению прав человека и гражданина, к созданию новых общественных форм.
После бурного заседания Академия постановила внести в устав более радикальные изменения и выступить в Национальном собрании с соответствующей декларацией.
Случай этот представился не очень скоро. Один из делегатов, Кайе, предложил Национальному собранию соз-
103
дать и ввести во Франции новую систему мер и весов и разработку ее поручить Академии наук. 8 мая 1790 г. Академия наук получила мандат на выступление с трибуны Национального собрания. Доклад был поручен Кондорсе, который, несмотря на свои новые общественные обязанности, продолжал выполнять функции непременного секретаря Академии.
12 августа, после доклада о мероприятиях Академии, Кондорсе в кратких, но ярких выражениях заявил, что Академия наук давно уже хотела видеть в своей среде то «равенство, которое вы, граждане, давно установили в своей среде. Мы вводим его теперь у себя фактически, и это должно явиться лучшим стимулом, сильнейшим поощрением в развитии наших работ, в выполнении тех ответственных поручений, которые нам дает нация».
Декларация пришлась не по вкусу реакционно настроенным членам Академии. Не только введение равноправия, к которому обязывало теперь заявление, но и самый факт чтения заявления перед народными представителями («чернью») в глазах таких людей был делом, роняющим престиж академиков. Начавшееся в Академии брожение продолжало расти. Развивающиеся события помогали академикам разобраться в своих политических симпатиях. Консолидировались силы реакции, но росло и революционное сознание большинства.
Лаплас по-прежнему не принимал активного участия в разгоревшейся борьбе, стремился не портить отношений с враждующими сторонами и выжидал дальнейшего течения событий. Одним из эпизодов начавшееся борьбы явилась неудачная попытка почетных членов и части пенсионеров взять декларацию обратно и снова'лишить рядовых сотрудников права голоса.
ЛАПЛАС И БАЙИ
В 1790 г., вырабатывая конституцию, Учредительное собрание торопилось закрепить позиции, завоеванные крупной буржуазией, составлявшей большинство этого Собрания. Реакционный поворот в политике Собрания обусловил ряд мер, принятых к прекращению дальнейшего развития революции, и попытка реакционных академиков восстановить в своем учреждении старый порядок явилась одним из проявлений усиливающейся реакции.
Для понимания позиции либерально-буржуазных академиков характерна деятельность Байи, друга Лапласа,
104
в судьбе которого сам Лаплас и его жена впоследствии приняли большое участие.
Жан Сильвен Байи, сын хранителя королевских картин, в молодости увлекался литературной деятельностью, но потом, под влиянием Лакайля, работника Парижской обсерватории, посвятил себя астрономии. Его обширная «История астрономии» послужила предметом оживленнейшей дискуссии, в которой большое участие принял Вольтер. Несмотря на ряд фантастических увлечений автора, эта книга, являющаяся первой работой по истории астрономических знаний, до сих пор еще не потеряла некоторого значения. В ее создании известное участие принимал и Лаплас.
В 1763 г. Байи был избран в Академию паук.
Байи провел ряд астрономических исследований. Вместе с Лаландом он помогал Клеро предвычислить появление кометы Галлея в 1759 г., определил путь кометы в 1762 г., положения 515 зодиакальных звезд, рассчитывал покрытия звезд Луной и разработал улучшенные методы наблюдения спутников Юпитера. В одном из окоп галереи верхнего этажа Лувра Байи установил скромные телескопы и другие приспособления, при помощи которых увлеченно наблюдал движение планет Марса, Юпитера и Сатурна, прохождение Венеры по диску Солнца и другие небесные явления. Эти наблюдения, в особенности сравнение наблюденных движений планет с теоретическими исследованиями орбит спутников Юпитера, сблизили Байи с более молодым Лапласом, п их дружба не прекращалась до конца жизни Байи.
Трезвому и осторожному Лапласу было трудно, однако, сдерживать поэтические увлечения Байи.
Деятельность Байи была крайне разнообразна. Не ограничиваясь наблюдениями вместо с Лакаплем, теоретическими занятиями астрономией вместе с Лапласом, а в истории наук полемизируя с Вольтером, Байи написал ряд художественных биографий ученых и литераторов, проверял модное тогда учение Месмера о животном магнетизме, обследовал вместо с Лапласом городские больницы и бойни.
Примыкая к фельяпам *), Байи не желал углубления революции, конституционная монархия казалась ему пределом желательных изменений.
*) Фельяны — в начало революции умеренные монархисты, объединившие позднее вокруг себя оставшихся во Франции сторонников феодализма и другие контрреволюционные элементы,
105
Когда 17 июля 1791 г. на Марсовом поле состоялась народная манифестация, требовавшая низложения короля, Лафайет и Байи по поручению Национального собрания вывели на площадь войска, открывшие огонь, от которого погибло множество безоружного парода.
Ответственность за это избиение не могла не пасть на Байи, и под давлением республиканцев он вынужден был вскоре оставить должность мэра и уехать с семьей в Шальо. Летом следующего года расстроенное здоровье принудило Байи переехать в Нант, где правительство отдало его под надзор полиции.
Живя в Нанте, Байи изредка переписывался с Лапласом, который, несмотря на всю свою осторожность, поддерживал связь с бывшим мэром. Оттуда Бапп переехал в Мелен, где была более спокойная обстановка и где летом 1793 г. поселился с женой Лаплас, который для удобства снял себе дачу за городом, а свой городской дом в Мелене предложил запять Байи.
Но пока Байи собирался приехать, в Мелен пришло известие, что туда направлена дивизия революционных войск.
Жена Лапласа по совету мужа написала срочное письмо Байи с целью предупредить его об изменении обстановки и советовала не приезжать. Необходимо было прибегнуть к эзопову языку и дать попять Байи, что приезжать не надо, но вдруг вскоре она с ужасом увидела, что Байи идет к ней по дорожке их сада.
«Боже мой! Разве Вы не видели нашего письма к Вам?! Или не поняли его? — вскричали супруги Лаплас.— Мы же Вам писали, что наш дом па берегу реки весьма сырой и г-жа Байи умрет в нем».
«Я хорошо его понял,— спокойно отвечал Байи.— Но, во-первых, два служителя, приехавшие со мной в Нант, услыхав, что в Нанте мне готовится тюрьма, ушли от меня. Во-вторых, я хочу быть арестованным в доме, который некоторое время пробудет в моем распоряжении. Я не хочу, чтобы в актах меня называли бездомным». Пусть теперь говорят, что у великих людей не бывает странных слабостей». Так писал в своем биографическом очерке о Байи известный ученый и биограф Араго.
«Эти подробности,— пишет Араго,— я прилагаю как ответ на презрительные слова, найденные мной в одной весьма известной книге.» «Лаплас,— говорит ее автор,— знал все тайпы геометрии, по не имел никакого понятия о положении во Франции, он дал Байи неблагоразумный
106
совет приехать в его дом, в Мелен». Здесь неблагоразумие относится к автору этих слов, который, не справившись, произносит строгий и ложный приговор одной из главных знаменитостей нашего отечества».
Один из революционных солдат узнал на улице Мелена бывшего мэра Парижа и велел Байи следовать за ним в муниципалитет. Оттуда его увезли в Париж для участия свидетелем в процессе против королевы, а потом судили его самого и гильотинировали.
Лаплас уцелел. Назначенный впоследствии на министерский пост, он в первый же вечер выхлопотал у Наполеона пенсию в две тысячи франков для вдовы Байи и даже добился того, что деньги, причитающиеся за первую половину года, были выплачены ей вперед. Лаплас лично получил эту сумму в почти пустом казначействе республики.
МАРАТ БИЧУЕТ АКАДЕМИЮ И ЛАПЛАСА
Марат со свойственной ему революционной горячностью беспощадно обличал Академию наук как оплот старого режима.
Марат начал борьбу с Академией еще до революции. В большом памфлете «Современные шарлатаны» Марат задается целью «разоблачить академическое шарлатанство». «Не Месмер и Калиостро должны занять паше внимание... речь идет о другом сообществе шарлатанов..., окруженных фимиамом популярности, откормленных правительством, пожирающих в безделиц и наслаждении средства существования бедных ремесленников...»
Передовые слои старой Академии группировались вокруг энциклопедистов, в том числе Даламбера, являвшихся идеологами буржуазии. Марат, как революционер-демократ, видел в королевской Академии и ее членах составную часть феодально-монархического строя, тормоз для широкого развития пауки в массах, узурпатора ученых патентов, дававших обеспечение и признание «светочам разума».
Страстность памфлетов Марата производила большое впечатление на читателей.
Брошюра Марата «Современные шарлатаны» вышла из печати 12 сентября 1791 г. во время выборов в Законодательное собрание и преследовала, в частности, цель дискредитировать друзей Лапласа — Лавуазье, Кондорсе,
107
а также Пасторе — кандидата буржуазии на выборах в Собрание.
Вот некоторые выдержки из этого памфлета.
«К числу лучших академиков-математиков относятся Лаплас, Монж и Кузень: род автоматов, привыкших следовать известным формулам и прилагать их вслепую, как мельничная лошадь, которая привыкла делать определенное число кругов, прежде чем остановиться.
Ах, кто не знает, что милости, которыми осыпают этих интриганов, почти всегда имеют источником мелкие страстишки какого-нибудь бесстыдного министра, всегда готового удовлетворить их за счет казны. Порою сдерживают перо этих новых Аретинов *), порой заставляют болтаться их язык; я знаю это; по в какой мере их благополучие обязано маленьким маневрам их целеустремленных половин! В числе стипендий Сюара есть одна — в восемь тысяч ливров, предназначенная цензору «Журпаль де Пари». Не правда ли, хорошо заработаны эти восемь тысяч? История гласит, что Лаплас, ослепленный успехами Сюара и Мармонтеля, ломал себе голову над причинами их успеха, когда, наконец, ему заметили, что у того и другого очень красивые жены; Лаплас поспешил воспользоваться советом. Если совет не помог ему, то не из-за недостатка желания хорошо его выполнить; просто время прошло».
Характерны и следующие саркастические строки Марата: «Взятая как коллектив Академия должна быть рассматриваема как общество людей суетных, гордых тем, что собираются два раза в неделю...
Она делится на несколько групп, из которых каждая бесцеремонно ставит себя выше других и отделяется от них.
На своих публичных и частных заседаниях эти группы никогда но упускают случая обнаружить признаки скуки и взаимного презрения. Весело смотреть, как геометры зевают, кашляют, отхаркиваются, когда зачитывается какой-нибудь мемуар по химии: как химики ухмыляются, харкают, кашляют, зевают, когда зачитывается мемуар по геометрии.
Если каждая группа действует таким образом, то отдельные лица обращаются друг с другом не лучше и собратья милостиво расточают друг другу сотни любезных
*) В данном случае Марат имеет в виду Пьетро Аретино — итальянского поэта и драматурга (1492—1557), известного своими интригами и написавшего ряд скабрезных произведений.
108
эпитетов. Кондорсе у них — литературный проходимец; Рошон — зазнавшийся мужлан; Лаланд — мартовский кот, завсегдатай веселых домов».
РЕВОЛЮЦИЯ УГЛУБЛЯЕТСЯ
Революция между тем вступила в новую фазу. Весной 1792 г. жирондистское правительство объявило Австрии войну, которая, как надеялись монархисты, приведет к поражению революции и восстановлению дореволюционной Франции. Хозяйственная разруха, измена и саботаж старого командного состава, предательская роль короля — все это обусловило ряд поражений, понесенных французской армией. Для спасения страны нужны были энергичные, действительно революционные меры.
Под руководством якобинцев 10 августа произошло массовое вооруженное восстание, свергшее Людовика XVI с престола, и открывшийся 22 сентября Национальный Конвент провозгласил Францию республикой.
В первое время оборона страны велась еще довольно вяло. На обращение Национального собрания помочь обороне Академия наук откликнулась несколькими патриотическими фразами и ограничилась тем, что передала в фонд народной обороны золотой самородок гигантских размеров, хранившийся как исключительная редкость.
Если уже после взятия Бастилии в июле 1789 г. многие из аристократов скрылись за границу, то после провозглашения республики эмиграция резко возросла. В числе эмигрантов были некоторые члены Академии.
Эмигранты всеми мерами стремились организовать за границей интервенцию и любой ценой задушить разгорающуюся революцию. Это вызвало справедливый прилив ненависти к эмигрантам, охвативший и научные круги.
Пример подало Общество медицины, вычеркнувшее из своего списка всех бежавших.
25 августа 1792 г. один из наиболее революционных членов Академии — Фуркруа предложил сделать то же по отношению ко всем «утратившим гражданскую добродетель» академикам. Однако Академия наук оказалась более реакционной, чем Общество медицины, и предложение Фуркруа было встречено с явной враждебностью. Воспользовавшись тем формальным предлогом, что Академия лишена права сама исключать своих членов, собрание отвергло предложение Фуркруа. Возмущенный Фуркруа настаивал на исключении эмигрантов, исходя
109
хотя бы из старинного пункта устава, гласившего, что каждый не посещающий Академию более двух месяцев, должен быть исключен. Но и тут реакционное большинство стало доказывать, что и в этом случае исключение производилось не Академией, а министром короля. Фурк-руа с трудом удалось добиться обещания, что руководство Академией представит министру республики список эмигрантов-предателей.
18 ноября на трибуне Конвента появилась новая делегация Академии, уверявшая в своей ненависти к тиранам и напоминавшая о своих заслугах перед страной. В составе делегации был и Лаплас. Делегацию встретили приветствиями.
Конвент с начала своей деятельности стал обращаться к Академии паук за консультациями по всевозможным вопросам. Академию запрашивали о лучшем типе закрытых повозок для перевозки больных, о режиме для больниц и госпиталей, о согласовании нового республиканского календаря с прежним григорианским, о новой военной машине и о новом виде пуль, предложенных какими-то изобретателями, о новых сортах тканей для обмундирования армии, о способе сохранения сухарей и овощей в морской воде и т. д. и т. п. Па эти бесчисленные вопросы Академия отвечала как умела и постепенно приобрела доверие Конвента. Однако часть академиков, недовольная новыми функциями, на них возложенными, перестала являться на заседания. Часть академиков бежала за границу, часть переключилась на политическую деятельность, ряды академиков в зале заседаний значительно поредели.
После доклада академической делегации Конвент выразил пожелание о замещении освободившихся вакансий новыми учеными по выбору самой Академии. Не решаясь сопротивляться открыто, Академия приняла все меры, чтобы отложить дело в долгий ящик.
Лаканаль, ведавший в Конвенте делами науки, получил 17 мая 1793 г. прямое приказание заполнить вакансии, привлекая в состав Академии талантливых революционных ученых. Новое глухое сопротивление, оказанное Академией этому мероприятию, вызвало недовольство Конвента. Неудивительно, что журнал «Revolution de Paris» выразил удивление, что королевская Академия наук еще существует, тогда как весь старый государственный механизм заменяется новым.
По предложению Грегуара 8 августа 1793 г. Конвент постановил закрыть все академии и литературные обще
110
ства, содержавшиеся за счет нации. Вместе с тем Конвент создал специальные органы для руководства научной работой в стране, вменяя им в обязанность всемерно развивать деятельность всех научных учреждений, библиотек, музеев и т. и. Этот декрет Конвента характерен для якобинской политики в области культуры: последняя должна под руководством и контролем революционного правительства служить интересам народа, а чванству и саботажу дореволюционной цеховой науки должен быть дан решительный отпор.
Постановление о ликвидации академий фактически так мало затронуло Академию наук, что уже через несколько дней Лаканаль провел в Конвенте декрет: «Члены бывшей Академии наук должны собираться в своем обычном месте па заседания, чтобы заниматься исключительно теми делами, которые им предложил или предложит Национальный Конвент. Печати, если таковые были, наложенные на их дела, бумаги и т. и., будут сняты, а годичное вознаграждение, полагавшееся ученым, будет выдаваться им по-прежнему».
По существу эта мера являлась как бы восстановлением Академии наук, но ставила ее под контроль революционного правительства.
В октябре 1793 г. непременный секретарь Академии Кондорсе, наряду с другими депутатами-жирондистами, был внесен в список приговоренных к казни. Место скрывавшегося Кондорсе занял Лавуазье. Крупный откупщик в прошлом, состоятельный финансист, уже в самом начале революции напуганный проявлениями народного гнева, он принял повое постановление Конвента враждебно. Посоветовавшись кое с кем из прежних коллег, настроенных оппозиционно к якобинскому составу Конвента, Лавуазье от имени Академии отказался работать на новых началах. Революционные элементы Академии порвали с Лавуазье п постановили продолжать свое служение республике. Они стали собираться в помещении недавно учрежденной Комиссии мер и весов, на которую возлагалась историческая задача установить новую единую метрическую систему.
МЕТРИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ
Комиссия по установлению единообразной системы мер и весов была создана по постановлению Национального учредительного собрания 8 мая 1790 г. В эту комиссию
111
вошли Лаплас, Лагранж, Монж, Кондорсе, Тилле и Борда.
Надобность в комиссии возникла в связи с просьбой многих городов (в 1788—1789 годы) ввести единую систему мер, чтобы покончить с многочисленными злоупотреблениями, имевшими место па почве характерного для феодального строя отсутствия в стране единой твердой системы мер и весов, которую всегда и везде можно было бы проверить. В комиссии впоследствии приняли участие многие другие ученые. Лаплас был ее председателем и главным руководителем.
Как известно, комиссия в составе Лапласа, Борда, Мошка и Кондорсе рекомендовала принять за единицу длины какую-либо часть земного экватора или меридиана. За единицу массы была принята масса кубического сантиметра дистиллированной воды при 4° Цельсия. Тончайшие опыты в этой области ставил Лавуазье. Работа по установлению единицы длины распадалась на определение длины окружности земного меридиана (сложнейшее мероприятие, выполненное с громадной точностью) и изготовление эталонов длины.
Грандиозная работа Метрической комиссии закончилась лишь в 1799 г. Под наблюдением особой комиссии во главе с Лапласом были изготовлены нормальные образцы новых мер — метра и килограмма, торжественно сданные в архив республики. Постепенно эта метрическая система распространялась по всему миру. В СССР она была введена лишь после Великой Октябрьской социалистической революции.
Заметим, что впоследствии стала очевидной невозможность абсолютно точно измерить длину меридиана, и потому, вопреки первоначальной идее Лапласа, метр принимался равным длине образца, изготовленного под руководством Лапласа. (С 1983 г. за метр приняло расстояние, которое свет проходит за 1/299 792458 с.)
Работая в Метрической комиссии, Лаплас познакомился с известным химиком Бертолле — своим ровесником. Сходство во взглядах на науку и жизнь создало между ними близость, продолжавшуюся до самой смерти Бертолле, умершего на пять лет раньше Лапласа.
Из состава этой комиссии Лаплас, как и Лавуазье, был отозван по причине «недостаточности республиканских добродетелей и слишком слабой ненависти к тиранам».
112
ЛАПЛАС В МЕЛЕНЕ ПИШЕТ «ИЗЛОЖЕНИЕ СИСТЕМЫ МИРА»
Предвидение серьезных политических перемен и неопределенное положение Академии побудили Лапласа с семьей весной 1793 г. выехать в провинцию, в тихий город Мелен, недалеко от Парижа. Мелен — главный город департамента Сены-и-Марны, ближайший из городов, лежащих южнее знаменитого леса Фонтенбло. На скатах и у основания высокого правого берега изгибающейся полукругом Сены раскинуты в густой зелени дома этого уютного местечка.
Тут Лаплас с колоссальным упорством, в бодром настроении работал над книгой «Изложение системы мира». Она, как уже говорилось, должна была явиться общедоступным изложением всех достижений небесной механики и астрономии вообще. Тут же у него зародилась и быстро оформилась идея о происхождении Солнечной системы — идея, доставившая ему вечную славу среди будущих поколений.
В Мелене же Лаплас начал свой колоссальный труд, многотомную «Небесную механику», в которой отразилась вся его плодотворность и гениальность.
Уцелев после ареста Байи, Лаплас пережил еще несколько подобных потрясений.
Осенью 1793 г. в связи с применением закона о «подозрительных», к которым причислялись и бывшие откупщики, был арестован Лавуазье. Вместе с другими откупщиками 8 мая 1794 г. Лавуазье был казнен.
20 апреля 1794 г. в Париже был гильотинирован другой приятель Лапласа — Бошар де Capon. Как бывший королевский чиновник, он тоже попал в список подозрительных. За четыре месяца, проведенных в тюрьме, он, вспомнив свои былые увлечения, вычислил орбиту кометы, открытой незадолго перед этим астрономом Мессье.
Однако несмотря на все эти события, Лаплас продолжал плодотворно работать. С прежней ясностью мысли и усердием он набрасывал страницы «Изложения системы мира» и «Небесной механики».
Углубляясь в сложнейшие теории, Лаплас не имел никакой возможности производить обширные и кропотливые вычисления, необходимые для сравнения своей теории с наблюдениями. Помогло завязавшееся близкое знакомство с его горячим поклонником и будущим учеником Буваром.
113
Бувар родился восемнадцатью годами позже своего учителя и покровителя в деревушке, затерянной в одной из альпийских долин французской Швейцарии. С палкой в руке и котомкой за плечами юноша направился в Париж па поиски счастья.
Много голодных месяцев провел Бувар в шумной столице. Случаи привел его в Парижскую астрономическую обсерваторию. Тут и обнаружилась в нем неизвестная прежде ему самому страсть к науке о тайнах неба, и он жадно погрузился в изучение теории и астрономические наблюдения. Особенным виртуозом Бувар стал в области вычислений по формулам, предложенным Лапласом.
Бувар приехал в Мелен и предоставил себя в полное распоряжение Лапласа. Хотя вычисления, которые ему пришлось проделать по поручению Лапласа, в общей сложности заняли у него несколько десятков лет, и один известный писатель сказал о них, что «они обременяют, но не увлекают», энергия его никогда не ослабевала. Именно благодаря этим вычислениям Лаплас смог убедиться в полной точности развитых им теорий. В маленьком дачном домике на берегу Сены они совместно вели штурм неба.
Скромный Бувар, не блиставший особым талантом, но поражавший своей усидчивостью, нашел в Лапласе друга и могучего покровителя. При содействии Лапласа Бувар сделался по возвращении в Париж адъюнктом в Бюро долгот, потом его членом и, наконец, членом Академии паук.
Араго в речи на похоронах Бувара сказал: «Завидна смерть того, кто имеет право паписать на своей могиле: «Он был сотрудником и другом Лапласа». Какая похвала не побледнеет перед этими словами».
НАУКА, ВОЙНА И РЕВОЛЮЦИЯ
В то время как Лаплас скрывался в тихом уединении своей меленской дачи, а ученые, выступившие против революции, всходили на эшафот, многих академиков захватил порыв, который объял всю Францию, когда над ней в 1793 г. нависла угроза интервенции.
Большинство французских ученых исполнило свой гражданский долг перед родиной и народом, а многие из них навсегда связали свои имена со славной эпопеей борьбы и защиты революции от интервентов.
114
Кто не слыхал имени Лазаря Карно, организатора военных сил республики в самое тяжелое для нее время, когда внутри страны царили голод и экономическая разруха, а к границам несметными тучами надвигались полчища интервентов, грозя восстановить во Франции произвол дворян и духовенства. Комиссар Конвента при северной армии, член Комитета общественного спасения, организатор четырнадцати армий и руководитель всех военных действий, он был неутомим и поразительно скромен. Но менее известно, что этот человек был не только одним из крупнейших деятелей французской революции, но также известным ученым — математиком и механиком.
Гаспар Монж, сын деревенского точильщика, с трудом попавший в Мезьерскую школу, скоро стал известен как создатель начертательной геометрии и энергичный исследователь ряда математических п физических проблем. Будучи уже академиком, он горячо приветствовал революцию и по рекомендации Кондорсе тотчас после низложения Людовика XVI сделался морским министром. Потом он был главным инициатором привлечения ученых к активной оборонной работе. Он был ее душой и своим энтузиазмом увлекал всех, в частности Бертолле — своего приятеля.
Фурье, сын портного, выдающийся математик, имя которого повторяется в каждом современном учебнике математического анализа, также отдался революции со всей горячностью своего возраста. Однажды, когда революции потребовался спешный набор армии в 300 тысяч человек, он так пламенно говорил о необходимости защиты родины и революции, что наплыв добровольцев в Нонне, где он выступал, сделал ненужной жеребьевку.
Химик Газепфратц, некогда учитель Лавуазье, не походил на своего ученика: он был правой рукой Паша и Бушота в военном министерстве. 1 июня 1793 г. он прочитал с трибуны Конвента петицию парижских секций об аресте двадцати двух жирондистов. Во время якобинского восстания 1 прериаля III года республики оп был арестован Директорией. .
Мы уже видели, каким революционером был другой знаменитый химик — академик Фуркруа. После смерти Марата он занял его место на «Горе» Конвента, хотя никто не мог заменить «Друга народа», павшего от руки убийцы. В октябре 1793 г. Фуркруа избрали секретарем Конвента, а двумя месяцами позже — председателем клуба якобинцев.
115
Всякая война не является войной одних только армий. Вся масса населения, вся страна так или иначе участвует в борьбе. Производительность земледелия, индустрии, транспорта, от которых зависят снабжение действующей армии, крайне важна для успешного ведения войны.
Огромную роль в организации тыла играют, разумеется, сырьевые ресурсы, но они должны быть использованы па основе развитой техники, оплодотворяемой наукой. Все это накладывает на ученых борющейся страны огромную ответственность и дает в их руки мощное оружие. Блестящей иллюстрацией этого положения является роль науки во время Французской революции.
В конце XVIII столетия наука во Франции стояла на высоте, недосягаемой для других стран тогдашней Европы. Популярность пауки только выросла после того, как опа отдала себя служению идеалам демократии. Победа четырнадцати революционных армий, руководимых Карно, была в огромной степени обеспечена содействием ученых, и прежде всего — французских химиков.
Буржуазные историки любят повторять анекдот о том, будто бы па суде трибунала судьи сказали Лавуазье, объявляя ему смертный приговор: «Республике но нужны ученые». Эти слова, приписываемые то Дюма, то Коффи-палю, вероятно, никогда не были сказаны. Правда, ни Дюма, ни Коффиналь не были руководящими деятелями революции, но и они, особенно в то время, не могли не знать, какую роль сыграла паука в борьбе с интервентами, грозившими задушить молодую французскую республику.
5 июня 1793 г. Газепфратц представил Конвенту группу ученых и изобретателей, вызвавшихся помочь в организации обороны, п сказал им: «Усиливайте, совершенствуйте французскую промышленность, п вы сделаете жителей страны самыми сильными, самыми богатыми и благоденствующими в Европе. Страна становится сильной в такой же мере благодаря промышленности и ее гражданам, как и благодаря их мужеству, и степень ее силы измеряется силою ее богатств. Но поскольку промышленное богатство все более п более становится результатом практического приложения научных знаний, в конечном счете именно наука определяет живую силу нации».
Для отражения напора эмигрантов, вандейцев и зарубежных монархических полчищ Конвент постановил собрать девятисоттысячную армию. И тут выяснилось, что арсеналы и цейхгаузы пусты, солдат не во что одеть,
116
нечем вооружить. Нет орудий, нет пороха, нет меди. Снаряжения хватит лишь на десятую часть этой армии, и нет возможности восполнить недостаток.
Для пороха нужна селитра, но ее привозили из Индии, находившейся в руках англичан.
Медь, необходимая для пушек, привозилась из монархических стран — Швеции, Англии, России,— правители которых ненавидели революцию.
Комитет Общественного спасения при содействии Монжа и Карно обратился к помощи Бертолле, Фуркруа, Перье, Газепфратца, Вандермонде и других. Возможно, что он пригласил бы и Лапласа, но... Лапласа не было в Париже. В распоряжение ученых был предоставлен малый Медонский замок с парком, который служил опытным участком.
Но где же все-таки добыть 17 миллионов фунтов селитры, которых не хватало для создания пороховых запасов? «Во французской почве,— отвечал Монж,— в конюшнях, в погребах и на кладбищах. Вы даже не представляете себе, как ее там много. Селитры добудем вдоволь и через три дня зарядим все пушки».
Были составлены простые, понятные инструкции, и вскоре неустанно днем и ночью дети, женщины рылись в земле, в хлевах, конюшнях и на кладбищах. Селитра стала поступать в огромном количестве. Леблан и другие химики изобрели способы ее быстрой и простой очистки, и скоро пушки республиканской армии действительно были заряяшны.
Для получения меди с закрытых церквей были сняты колокола; Фуркруа нашел способ отделять в них медь от олова. Медленный способ приготовления глиняных форм для отливки пушек Монж заменил формовкой в песке; он же усовершенствовал способы высверливания дул, улучшил приемы обточки орудий.
Спешно организовали школу мастеров для изготовления оружия и боевых припасов. Из каждого округа в нее были выделены «здоровые, понятливые и привычные к труду» люди в возрасте от двадцати пяти до тридцати лет. В амфитеатре музея Гитон де Морво, Фуркруа, Бертолле, Плювинэ, Газенфратц, Монж и Перье поочередно читали лекции и быстро подготовили свою аудиторию к развертыванию оборонной промышленности.
Испания, снабжавшая королевскую Францию поташом, закрыла для республики свои источники. Химики нашли, что в щелочном, стекольном и других производ
ит
ствах поташ можно заменить содой, Леблан нашел способ добывания соды из морской соли.
Фуркруа предложил новый способ дубления кож, занимающий несколько дней, вместо старого способа, требовавшего нескольких лет.
Специальность Лапласа, более далекая от непосредственных практических применений, не позволила бы ему так же успешно помогать обороне, как это посчастливилось сделать химикам, но при желании и он мог бы внести свою лепту в общее дело. Ведь математик Лагранж, еще более далекий от практики, чем Лаплас, вычислял методами механики траектории артиллерийских снарядов. Лаплас предпочел воздержаться от всякого вмешательства в дела защиты родины. Затаившись, сидел он в тихом Мелене и пережидал события, целиком углубившись в открытие тайны возникновения мира планет.
КОСМОГОНИЯ ДО ЛАПЛАСА
Наибольшей известностью — не только среди интересующихся философией и естествознанием, но и среди широчайших масс — вплоть до второй половины XX в. пользовалась небулярная космогоническая гипотеза Лапласа. Это один из многочисленных трудов Лапласа, гениально развивающих и отчасти даже завершающих великое открытие закона тяготения. Космогоническая гипотеза Лапласа, пытавшаяся объяснить возникновение Солнечной системы, является стройным и глубочайшим произведенном человеческой мысли. Эта гипотеза и заложенные в ней идеи эволюции оказали огромное влияние на все последующее развитие астрономии, геологии, биологии и других смежных дисциплин. Наконец, в этой гипотезе нашло свое яркое и лучшее выражение торжество французского материализма XVIJI в.
Гипотеза Лапласа произвела полный переворот в науке, окончательно и авторитетно заявив о непрестанном видоизменении природы и, главное, о том, что человеческие знания п мысль вытеснили «божественное начало» даже из тех областей, которые считались последней цитаделью религии.
Остроумие п значение гипотезы Лапласа особенно заметно на фоне того беспомощного состояния, в котором находилась до Лапласа эта область научного знания.
Вопросы как и почему образовался мир, окружающий человека, интересовали издавпа все народы. В эпоху
118
рабовладельческого и феодального обществ жреческое сословие, а затем служители церкви неизменно придавали ярко теологическую окраску всем ответам на вопросы о происхождении Вселенной. Народный эпос не избежал этого влияния, и в легендах о происхождении мира мы встречаемся именно с идеей его творения по воле бога.
Такие сказания и легенды о сотворении мира, часто родственные между собой, как, например, вавилонская и библейская, не могли уже полностью удовлетворить человечество, познания которого в области естествознания в XVII столетии бурно росли. Правда, семена материалистических идей древнегреческих и древнеримских философов, атомистические представления Демокрита и пламенные стихи Лукреция Кара не могли еще найти благоприятной почвы в Европе, с трудом вырывавшейся из оков средневековой схоластики и богословия. Изучать строение Вселенной после борьбы, всю тяжесть которой испытали на себе Галилей и Джордано Бруно, стало возможным, ио изучать вопрос о происхождении мира было дерзостью, на которую могли отважиться лишь немногие.
ВЗГЛЯДЫ ДЕКАРТА
Из законов природы, определяющих взаимоотношения различных форм материи, главным в области мирового пространства является закон всемирного тяготения. До того, как этот закон был открыт Ньютоном и роль его в объяснении характера движений небесных светил была ясно осознана, научный подход к проблеме образования мира не имел, в сущности говоря, достаточно прочной физической почвы.
Правда, в первой половине XVII в. во Франции, как мы видели, зародилось картезианство, вскоре расцветшее пышным цветом и распространившееся по Европе. В своих философских и научных размышлениях Декарт уделял много внимания созданной им теории вихревого строения материи и привлек ее к объяснению происхождения Вселенной. В этой теории Декарт весьма далек от откровенного, хотя и наивного материализма классической Греции, п хотя в его космогонической гипотезе и проскальзывают зародыши эволюционного учения, они еще смутны и переплетаются с мистикой, поэтому не оказали и не могли оказать никакого влияния па возникновение современного эволюционного учения.
119
Декарт принимал, что везде, где существует протяжение, пространство, существует материя, состоящая из частиц, обладающих разными размерами и разным движением, которые в начале начал были установлены богом. После этого поклона католической церкви Декарт излагает свою теорию вихрей и образования «элементов». Эта теория долго привлекала к себе естествоиспытателей, и с ней ньютоновой теории тяготения впоследствии пришлось серьезно бороться.
Неправильные по форме, угловатые кусочки вещества в начале мира должны были, по мнению Декарта, сталкиваться друг с другом, тереться друг о друга; при этом острые, выступающие углы частичек обламывались, стирались, так что образовывалась мелкая пыль, своего рода осколки, тогда как первичные частички приобретали все более правильную шаровую или сферическую форму. В конце концов первичная материя разбивалась па три сорта частиц, три «элемента», как называет их Декарт. Самые большие, грубые и неправильные по форме частицы составили третий элемент. Как наиболее тяжелые и малоподвижные, они оказались наиболее способными к скоплению в большие массы и таким путем пошли на образование тяжелой «грубой» Земли и подобных ей (как тогда уже знали) планет, а также комет.
В XVII столетии еще почти ничего не было известно ни об истинной природе бесчисленных звезд, пи даже о природе Солнца, и Декарт, которого часто изображали попирающим ногою сочинения Аристотеля, разделяет, тем не менее, идеи последнего о существовании «элемента огня». Из этого «огненного элемента», по мнению Декарта, созданы лучезарные Солнце и звезды. Легкий и подвижный огонь должен был образоваться в результате вечных колебаний легкого первого э л е м е и т а той топкой пыли, которая отделилась от грубых частиц при их столкновениях. Округлившиеся небольшие частицы Декарт воображает наиболее удобоподвижными и способными образовывать гигантские вихри в мировом пространстве, причем в центральной части каждого из образовавшихся вихрей скапливается наиболее легкая светоносная материя первого элемента. Вихри Декарта, называемые им небесами, окружают небесные тела — по одному вихрю на каждое тело,— и этими вихревыми потоками втор о-г о элемента увлекаются, приводятся во вращательное движение те меньшие тела, которые попадают в сферу вихря. Любопытно, как в своем нашумевшем сочинении
120
«Принципы философии», вышедшем в свет в 1644 г. в Амстердаме, Декарт пытается согласовать свою дерзновенную космогоническую гипотезу с официально-церковной точкой зрения.
«Земля,— говорит Декарт,— не висит в воздухе на канатах, но она со всех сторон окружена весьма жидким небом. Она находится в покое и не имеет никакого стремления к движению, так как мы ничего подобного в ней не замечаем». Таким образом, библейская догма о неподвижности Земли как будто сохраняется полностью. Далее, однако, Декарт остроумно продолжает: «Это не мешает ей уноситься течением неба, т. е. вихря, составленного из второго элемента, и следовать его движению, не переставая оставаться в покое, подобно кораблю, который, не двигаясь ни ветром, ни веслами, по и не удерживаясь якорями, покоится в водах моря, хотя течение этой громадной массы воды и уносит его незаметно с собою».
Идеи Декарта оказались очень живучими даже после того, как Ньютон уже полностью разработал законы механики и всемирного тяготения. Например, ученый и философ Сведенборг в 1734 г. изложил свою картезианскую в наши дни мало известную гипотезу образования Солнечной системы. Хотя труды Ньютона были ему хорошо известны, серьезного применения принципов механики в его космогоническом построении мы не встречаем.
Гипотеза Сведенборга вряд ли могла оказать на пьюто-нианца Лапласа какое-либо влияние, а может быть, и осталась ему неизвестной.
Одпако и открытие закона всемирного тяготения, и возможность вычислить при его помощи движение небесных светил па будущее время пе так уж скоро были использованы в космогонии.
НЬЮТОН О ВСЕЛЕННОЙ
Сам Ньютон, как известно, не задавался мыслью о п р о и с х о ж д е н и и того порядка во Вселенной, который привлек все его внимание. Принцип причинности, который в теории движения Солнечной системы встал на твердую почву, носит у Ньютона ограниченный характер. Метафизические ошибки Ньютона в трактовке им понятий времени и пространства (в отрыве от материи) принудили его поставить в начале всего непосредственное вмешательство бога. Ошибки Ньютона в основном заключались в том, что он мыслил пространство и время ото
121
рванными от материи. Ньютон допускал реальное существование абсолютно пустого пространства и времени, текущего вне реальных процессов в материи. Между тем время и пространство, не связанные с движущейся материей, являются чистой абстракцией.
Ньютон лучше, чем кто-либо другой из его предшественников, изучил закономерности в движении планет и спутников Солнечной системы, но не сумел увидеть в них естественное следствие механических условий, в которых в давно прошедшие времена происходило образование и развитие известных в его время небесных тел.
Он привлек бога не только к созданию Вселенной и наблюдающихся в ней закономерностей, по полагал, что время от времени вмешательство бога должно повторяться, чтобы «гармония мира», о которой так много говорил еще Кеплер, не была окончательно нарушена.
Заимствуя у Ньютона его строгий и холодный анализ явлений природы, изучая последовательно цепь закономерностей и причин, Лаплас решительно отметал теологию, он не признавал границ для человеческого познания и ни разу ие соблазнился прибегнуть к помощи божества, чтобы отделаться от практически трудного решения вопросов. В этом прежде всего сказалось различие между эпохами и окружением Ньютона и Лапласа. В эпоху Ньютона влияние церковно-авторитарных взглядов, особенно в Англии, было еще сильно, революционная же Франция в эпоху Лапласа своей борьбой с католической церковью освободила человеческую мысль от паутины теологии.
Уже после появления в печати ньютоновских «Принципов натуральной философии» было высказано несколько космогонических гипотез, стоявших еще, впрочем, на невысоком научном уровне и почти ие использовавших то совершенство теоретической механики, до которого довел ее Ньютон.
Преемник Ньютона на кафедре философии Кэмбридж-ского университета В. Уистон в 1696 г. изложил фантастическую картину предполагаемого происхождения Земли с объяснением всемирного потопа п других библейских чудес. В своей «Новой теории Земли» он полагает, что Земля была сначала кометой, двигавшейся вокруг Солнца, но еще не вращавшейся вокруг своей осп. Столкновение с другой кометой вызвало ее вращение вокруг оси, и лишь после этого Земля постепенно стала обитаемой. «Грешная жизнь» людей навлекла на Землю столкнове
122
ние с парообразным хвостом третьей кометы, отчего и произошел всемирный потоп. Четвертая комета впоследствии должна будет произвести апокалиптический конец мира — гибель Земли.
По сравнению со своим предшественником Ньютоном Уистоп сделал шаг назад.
нс. 9. Происхождение планет ио Бюффону
ГИПОТЕЗА БЮФФОНА
Эпоха французского просвещения, еще чуждая идее эволюции, тем не менее создала условия для появления космогонической гипотезы Бюффона, стоявшей несравненно выше всех предыдущих. Она может считаться первой действительно научно разработанной гипотезой. хотя и содержащей серьезные ошибки. Мало того, гипотеза Бюффона, зоолога по специальности, напечатанная сначала в первом томе (1749 г.) его «Естественной истории», в своих основных чертах до некоторой степени близка к гипотезам начала XX в.— Джинса и особенно Джеффрей-са, пришедшим на смену гипотезе Лапласа. Книга Бюффона была издана во Франции за шесть лет до опубликования Кантом его замечательной гипотезы устройства и развития мироздания. Гипотеза Бюффона — типичная гипотеза катастрофы, и только с ней пришлось считаться Лапласу.
После критики, которой Лаплас подверг гипотезу Бюффона, опа навеки сошла со сцены.
Бюффоп касается лишь образования планет и начинает с рассмотрения Солнца, уже сформировавшегося, но еще не вращающегося вокруг своей оси. Зная уже по работам
123
Ньютона, что многие кометы движутся, в противоположность планетам, по разомкнутым орбитам — параболам,— Бюффон рисует грандиозную картину бокового (скользящего) столкновения гигантской кометы с Солнцем (рис. 9). Он считает — совершенно ошибочно — и комету, и Солнце твердыми телами. Солнечный шар пришел бы во вращение вокруг своей оси от бокового удара, если бы оба тела были действительно твердыми, как полагает Бюффон.
При ударе от Солнца отрывается часть его вещества, из которого образуются шары протопланет, вращающиеся в одном и том же направлении и, кроме того, обращающиеся вокруг Солнца, все в одной и той же плоскости, совпадающей с плоскостью образовавшегося солнечного экватора. Этим были объяснены наиболее характерные особенности строения Солнечной системы.
Еще интереснее идеи Бюффона об образовании спутников планет. Благодаря быстрому вращению планет, когда они были еще жидкими, их центробежная сила на экваторе была не только наибольшей, но и могла превысить тяготение к центру планеты. Поэтому здесь происходил отрыв мелких жидких масс, образовавших спутники планет. Несомненно, что это место гипотезы Бюффона оказало прямое влияние па Лапласа, который изучал это сочинение и, как увидим дальше, описывал в своей гипотезе явления, чрезвычайно близкие к идее Бюффона.
Падение кометы па Солнце — вещь возможная, и Бюффон основывался па замечании Ньютона о большой комете 1680 г., которая в наибольшем приближении к Солнцу (в перигелии) отстояла от его поверхности меньше чем на треть солнечного радиуса.
Если в пространстве вокруг Солнца есть пыль и газы, могущие оказать заметное сопротивление движению кометы, то ее движение замедлится и она сможет упасть на Солнце. Лишь в конце XIX в. стало ясно, что кометы, несмотря на свои огромные видимые размеры, имеют по сравнению с Солнцем ничтожно малую массу. Поэтому, сталкиваясь с ним, они не только не могут отделить от него вещество, но и вообще не окажут на него заметного воздействия. Лаплас, однако, указал на другую ошибку Бюффона. Он доказал, что выброшенное из Солнца вещество должно было бы, описав эллиптическую траекторию, снова упасть на него и не могло бы начать двигаться вокруг него почти по окружностям, как это предполагал Бюффон.
124
ГИПОТЕЗА КАНТА
В то время как во Франции стала распространяться гипотеза Бюффоиа, в 1755 г. в Германии вышла анонимная книга, носившая гордое название «Всеобщая естественная история и теория неба, или исследование о составе и механическом происхождении всего мироздания, построенное на основе принципов Ньютона». «Всеподданнейше» посвященная прусскому королю Фридриху Великому, эта книга не попала в поле зрения ни короля, ни современников-ученых и оставалась практически неизвестной до 1791 г. Сочинение принадлежало перу тогда еще скромного домашнего учителя, начинающего философа Иммануила Канта. С ней не были знакомы ни Лаплас, ни французские материалисты его эпохи. Лишь в XIX столетии Александр Гумбольдт указал на исключительное значение труда Канта, а Фридрих Энгельс блестяще показал, как философия предвосхитила выводы пауки. В «Диалектике природы» Энгельс говорит: «Для естествоиспытателей рассматриваемого нами периода он [мир] был чем-то окостенелым, неизменным, а для большинства чем-то созданным сразу. Наука все еще глубоко увязает в теологии. Она повсюду ищет и находит в качестве последней причины толчок извне, необъяснимый из самой природы...
Первая брешь в этом окаменелом воззрении на природу была пробита не естествоиспытателем, а философом. В 1755 г. появилась «Всеобщая естественная история и теория неба» Канта. Вопрос о первом толчке был устранен; Земля и вся Солнечная система предстали как нечто ставшее во времени. Если бы подавляющее большинство естествоиспытателей не ощущало того отвращения к мышлению, которое Ньютон выразил предостережением: физика, берегись метафизики' — то они должны были бы уже из одного этого гениального открытия Канта извлечь такие выводы, которые избавили бы их от бесконечных блужданий ио окольным путям и сберегли бы колоссальное количество потраченного в ложном направлении времени и труда. Ведь в открытии Кайта заключалась отправная точка всего дальнейшего движения вперед. Если Земля была чем-то ставшим, то чем-то ставшим должны были быть также ее теперешнее геологическое, географическое, климатическое состояние, ее растения и животные, и она должна была иметь историю не только в пространстве — в форме расположения одного подле другого, но и во времени — в форме последовательности одного после другого. Если
125
бы стали немедленно и решительно продолжать исследование в этом направлении, то естествознание продвинулось бы к настоящему моменту значительно дальше нынешнего его состояния. Но что хорошего могла дать философия? Сочинение Канта оставалось без непосредственного результата до тех пор, пока, долгие годы спустя, Лаплас и Гершель не развили его содержание и не обосновали его детальнее, подготовив таким образом постепенно признание
Иммануил Кант (1724—1804)
«небулярной гипотезы». Дальнейшие открытия доставили ей, наконец, победу; важнейшими из них были: установление собственного движения неподвижных звезд, доказательство существования в мировом пространстве среды, оказывающей сопротивление, установление спектральным анализом химического тождества мировой материи и существования таких раскаленных туманных масс, какие предполагал Кант» *).
*) Энгельс Ф. Диалектика природы.— М.: Политиздат, 1975, с. 10-12.
126
Во введении к своей книге Кант делает уступку теологии и, в частности, говорит: «Только сама основная материя, свойства и силы которой лежат в основе всех изменений, есть непосредственное следствие бытия божия, и эта материя должна, таким образом, быть так богата, так совершенна, что развитие всей ее сложности в течение вечности может происходить по плану, который заключает в себе все, что только может быть, который недоступен никакому измерению, словом, который бесконечен».
Дальше, однако, Кант совершенно устраняет все божественные сплы, п весь последующий бесконечный круговорот материи с рождением, гибелью и новым рождением миров протекает у него сам собою, движимый своими внутренними силами, как естественное течение процессов, обусловленных объективными свойствами вещества. Мало того, именно Канту принадлежит гордая фраза: «Дайте мне материю, и я покажу вам, каким путем образовался из нее мир». Этим он как бы говорит, что процесс образования миров обусловлен заданными свойствами вещества.
Поклон Канта в сторону теологии — упоминание имени бога — снискал ему, по сравнению с последовательным материалистом .Лапласом, явную симпатию позднейших философов-идеалистов, по все же гениальное творение Канта было огромным шагом вперед, шагом к материализму.
Кант очень подробно и последовательно развивает свою теорию, охватывая ею почти все известные в его время факты из области астрономии. Однако здесь эту теорию стоит охарактеризовать лишь настолько, чтобы стало ясным отличие его взглядов от взглядов Лапласа.
Кант начинает рассматривать мироздание с момента предельно разреженного существования материи (Хаоса). Из такой материи впоследствии постепенно образовались Солнце, планеты и их спутники. Понятие о Хаосе было заимствовано Кантом у греческих философов. Хаос, воображаемый Кантом, состоял, по-видимому, из мелких твердых частиц — подобия того, что в современной науке носит название метеоритной туманности. В начальный момент все частицы Хаоса, по мнению Канта, находились в покое, который, однако, мог длиться лишь одно мгновение. Действительно, большие по размерам или более плотные частицы по закону всемирного тяготения должны были бы притянуть к себе окружающие более мелкие или менее плотные частички.
127
Таким образом, в Хаосе, уже_ изначально имевшем, пс мнению Канта, некоторую неоднородность, должны были возникнуть многочисленные центры сгущения, в которых концентрировались бы сгустки вещества. В конце концов £ пространстве образовались многочисленные громадные шары, один из которых, собрав все вещество в области, подверженной его тяготению, образовал наше Солнце. Другие такие же шары сгустились, образовав звезды. Caw по себе подобный процесс сгущения мог бы в конце концов вызвать падение всех тел к общему центру тяжести, сведя первобытный Хаос к единому гигантскому мировому Солнцу. Однако Кант приписывает своим частицам, кроме свойства тяготения, еще свойство своего рода упругости. При столкновении двух частиц друг с другом эта сила упругости заставит их отскочить друг от друга в при этом изменить направление движения. Подобные столкновения и отклонения в направлении движения должны были происходить особенно часто среди бесчисленных частичек, падающих к своему центру притяжения.
Здесь Кант несколько туманно полагает, что случайно одно из направлений отклоненного движения начинает встречаться все чаще и чаще и в него вовлекается все большее число частиц. Первоначально перекрещивающиеся пути становятся параллельными, ибо тогда, как полагает Кант, каждая частица будет сталкиваться реже и встречать меньшее сопротивление своему движению. Двигаясь в то же время к центру притяжения, частички описывают концентрические круги, стремясь сосредоточиться в плоскости экватора, т. е. в единственной плоскости, проходящей через центр притяжения и заключающей в себе в то же время круги, перпендикулярные к оси вращения. В это вращение остается вовлеченной небольшая доля вещества. Большая его часть все-таки успевает собраться в центральное тело.
Образовавшаяся метеоритная туманность, как сказано, будет сплющиваться при вращении. В установившемся круговом движении частиц они находятся в состоянии, близком к относительному покою, и потому в их среде может повториться процесс образования сгустков, которые затем и образуют собой планеты. В образовавшихся клубках-планетах, еще не вполне уплотнившихся, повторяется процесс комбинирования притягательных сил с упругими, и так вокруг планет образуются системы спутников, движущихся в том же направлении, как и все планеты вокруг Солнца.
128
Объяснив этим наиболее характерные особенности строения планетной системы, Кант идет дальше и путем остроумных соображений пытается объяснить, почему плоскости планетных орбит совпадают не вполне точно, почему орбиты— не круги, а эллипсы, почему у Сатурна наблюдается удивительное кольцо. Он также пробует объяснить особенности вида и движения комет и происхождение вращения планет вокруг своих осей; В последнем пункте его идея тождественна лапласовой. Он говорит, что частицы клубка будущей, планеты, более далекие от Солнца, двигаясь сначала быстрее, чем более близкие, как бы забегают вперед и увлекают за собой частички образующегося шара: этим они приводят его во вращательное движение в том же направлении, в каком планета вращается вокруг Солнца. Объяснение существования кольца у Сатурна также несколько напоминает объяснение, данное Лапласом. Кант думает, что при сжатии клубка Сатурна его внешние экваториальные части получили при своем вращении слишком большую скорость и не упали на планету, а образовали в плоскости ее экватора кольцо, состоящее из мелких спутников. Каждый из них движется независимо друг от друга вокруг планеты в соответствии с законами Кеплера. Более близкие к планете частицы имели недостаточную скорость вращения и потому упали на планету, образовав между ее поверхностью и кольцом свободный промежуток. Эта картина строения (но, конечно, не происхождения) кольца, как мы видели, блестяще предвосхитила открытия, сделанные лишь столетие спустя.
В этом месте, однако, Кант в своем стремлении объять своей теорией все существующее снова делает экскурс в область библии, притом экскурс, с нашей точки зрения, весьма курьезный. Он говорит: «Вода тверди небесной, о которой упоминает повествование Моисея, доставила уже толкователям писания немало труда...» Такое кольцо, какое мы видим вокруг Сатурна, как думал Кант, могло раньше окружать и Землю и состоять из водяных паров. «Помимо тех преимуществ, которые оно могло доставлять, как чудное зрелище, первым обитателям Земли,— оно могло быть в нужную минуту разрушено, чтобы наказать наводнением мир, ставший недостойным такой красоты». Неустойчивое кольцо, по мнению Канта, легко могло быть разрушено столкновением с кометой.
Наиболее поразительны и грандиозны мысли Канта i области круговорота мироздания, которое никто ни д< него, ни после не пытался обосновать так оптимистически
5 Б. А. Воронцов-Вельяминов 129
и научно. Формирование Солнца и планет, начавшееся из некоторого центра, затем неограниченно распространяется по радиусам в бесконечном Хаосе, так что начавшееся творение миров длится непрерывно и бесконечно. Мало того, Кант подробно говорит о том, что и пылающее Солнце, и звезды должны будут потухнуть, застыть, и в том мире, где раньше расцветала органическая жизнь, наступит царство мрака, холода и смерти. Оптимистическое мировоззрение Канта не мирится с таким концом, и он постулирует (предполагает), что по наступлении охлаждения небесных светил в нашем уголке мироздания планеты упадут на Солнце и дадут ему этим горючий материал для нового воспламенения, такого сильного, что Солнце рассеется в пространстве, породив новый Хаос, из которого снова окажется возможным формирование солнц и планетных систем. Этот процесс воспламенения, захватывая постепенно все отживающие миры, снова породит огромные клубки Хаоса, которые в конечном счете упадут на предполагавшееся Кантом центральное Мировое Солнце, давая обновление Вселенной.
Слова Канта: «Если мы через всю бесконечность времени и пространства проследим этот феникс природы, который лишь затем сжигает себя, чтобы вновь молодым возродиться из своего пепла, то дух наш, размышляя об этом, погружается в глубокое удивление»,— исключительно бодры и всеобъемлющи.
В сжатой формулировке Энгельса идеи круговорота, научное подтверждение которых постепенно накапливают астрономия и физика, стоят перед нами теперь еще более четко и ясно: «Вот вечный круговорот, в котором движется материя,— круговорот, который завершает свой путь лишь в такие промежутки времени, для которых наш земной год уже не может служить достаточной единицей измерения; круговорот, в котором время наивысшего развития, время органической жизни и, тем более, время жизни существ, сознающих себя и природу, отмерено столь же скудно, как и то пространство, в пределах которого существует жизнь и самосознание; круговорот, в котором каждая конечная форма существования материи — безразлично, Солнце или туманность, отдельное животное или животный вид, химическое соединение или разложение — одинаково преходяща и в котором ничто не вечно, кроме вечно изменяющейся, вечно движущейся материи и законов ее движения и изменения. Но как бы часто и как бы безжалостно ни совершался во времени и в пространстве этот круговорот;
130
сколько бы миллионов солнц и земель ни возникало и ни погибало; как бы долго ни длилось время, пока в какой-нибудь солнечной системе и только на одной планете не создались условия для органической жизни, сколько бы бесчисленных органических существ ни должно было раньше возникнуть и погибнуть, прежде чем из их среды ра-. зовьются животные со способным к мышлению мозгом, находя на короткий срок пригодные для своей жизни условия, чтобы затем быть тоже истребленными без милосердия,— у пас есть уверенность в том, что материя во всех своих превращениях остается вечно одной и той же, что ни один из ее атрибутов никогда не может быть утрачен и что поэтому с той же самой железной необходимостью, с какой она когда-нибудь истребит на Земле свой высший цвет — мыслящий дух, она должна будет его снова породить где-нибудь в другом месте и в другое время» *).
В отношении механизма образования миров, как его мыслил себе Кант, современная наука, обогащенная новым опытом п усовершенствованной теорией, должна признать полную ошибочность ряда его положений.
Наиболее существенным является то, что не только из покоя, но и из прямолинейного движения правильное вращательное движение никак не могло возникнуть. Без воздействия каких-либо внешних сил это невозможно. Огромная и принципиальная ошибка Канта состоит также в том, что он мыслит себе материю как субстанцию, лишенную движения в самом начале. Движение не может быть оторвано от материи и не нуждается в объяснении. Без этой ошибки Канту было бы достаточно рассмотреть, как могли изменяться формы движения материи. В возникновении же круговых движений из неподвижного Хаоса заключается центральный пункт гипотезы Канта.
Ученые своевременно не обратили достаточного внимания на гениальные идеи Канта, и только через полвека, питаемый идеологией французского просвещения, Лаплас совершенно независимо и своим путем развил мысли, близкие к мыслям немецкого философа.
Гипотеза Лапласа была счастливее, на нее сразу обратили внимание, она быстро оказала влияние на развитие науки, и лишь гораздо позднее имена создателей двух независимых гипотез слились в знаменитом наименовании: «гипотеза Канта — Лапласа».
*) Энгельс Ф. Диалектика природы.— Мл Политиздат, 1975, с. 23.
5* 131
ПОДХОД ЛАПЛАСА
К КОСМОГОНИЧЕСКОЙ ПРОБЛЕМЕ
В седьмом примечании к книге «Изложение системы мира», вышедшей в 1796 г., Лаплас впервые кратко излагает свою гипотезу. Стремясь уйти от революции, развитие которой пугало Лапласа, он бессознательно работал на пользу идей революции, именно в области идеологической борьбы с феодально-религиозным мировоззрением. Идеи, аналогичные гипотезе Лапласа, утверждали торжество человеческого разума и подрывали авторитет церкви, игравший такую большую роль в идеологическом обосновании классовых привилегий дворянства.
В следующих изданиях «Изложения системы мира» Лаплас излагает свою гипотезу уже полностью (ниже всюду цитируется русское издание 1982 г.).
Почему же, однако, эта замечательная гипотеза помещена Лапласом лишь в примечаниях к последней главе его книги, да еще на последнем месте, и ни разу не упоминается в его капитальном сочинении — пятитомной «Небесной механике»?
Строгий и холодный ум Лапласа всегда стремился математически анализировать еще не исследованные явления природы, выявить их подчинение определенным законам. Ему были чужды полеты фантазии или поспешные умозрительные выводы, не основанные на достаточном фактическом материале и математических расчетах.
Только раз, именно в космогонической гипотезе, Лаплас дал волю своему воображению, хотя и сдерживаемому всей его эрудицией в области механики. Араго говорит, что ни один геометр не остерегался так решительно духа гипотез, как Лаплас. Если Лапласу удавалось избегать гипотез, то лишь потому, что он не являлся творцом совершенно новой отрасли науки и почти не изучал таких явлений, которые, по-видимому, не могли быть уложены в рамки закона всемирного тяготения. Гениально углубляя теорию Ньютона, находя для нее новые применения и сопоставляя ее с накопляющимися данными наблюдений, Лаплас, как уже говорилось, не чувствовал пользы, которую гипотезы приносили многим из его собратьев. Между тем, не создавая гипотез, дающих направление научному исследованию, астрофизика — наука о физической природе небесных светил — до сих пор влачила бы жалкое существование.
Именно вследствие особенностей избранной им области науки Лаплас уделяет такое скромное место, своей ги
132
потезе и говорит, что выставляет ее «с осторожностью, подобающей всему, что не представляет результата наблюдения или вычисления».
Одно время было распространено мнение, что Лаплас математически обосновал гипотезу Канта. Не говоря уже о том, что Лаплас не знал работы Канта и создал в значительной мере иную гипотезу, он ни одной формулой не подтверждает своих умозаключений. Впрочем, и все его популярное «Изложение системы мира», давая блестящий очерк небесной механики, не содержит формул. Тем не менее мйсль Лапласа течет исключительно последовательно и строго логически. Факты, которые не могут быть выведены из цепи рассуждений, Лаплас оставляет без рассмотрения, даже без упоминания. Математическую обработку гипотезы Лапласа произвели гораздо позднее его соотечественники Рош и Пуанкаре.
С точки зрения чистой механики математический анализ подтвердил во всех основных пунктах правильность выводов, сделанных Лапласом для объяснения известных в его время фактов.
Кант пытался нарисовать картину происхождения Вселенной в целом и отдельных ее частей. Лаплас ставит себе более узкую задачу. Он ограничивается рассмотрением происхождения Солнечной системы. Причина заключается опять-таки в том, что во времена Лапласа о звездной Вселенной, лежащей далеко за пределами Солнечной системы, почти ничего еще не было известно, и Лаплас был очень строг к данным. Лишь его современник — бывший музыкант Вильям Гершель, дезертировавший некогда из ганноверской армии в Англию и построивший там гигантские телескопы,— заглянул в бездны звездного пространства. Как увидим, уже первые открытия Гершеля оказали влияние на Лапласа: он использовал их для объяснения отправной точки своей гипотезы.
До Гершеля, а тем более во времена Коперника, Кеплера, Галилея и даже Ньютона, знания о мире почти исчерпывались знанием Солнечной системы, и потому до сих пор иногда ставят знак равенства между происхождением Вселенной и происхождением Солнечной системы. Между тем говорить о происхождении Вселенной — мира вообще — просто нелепо. Это значит заранее и произвольно приписывать ему конечность и во времени, и в пространстве. Как можно говорить о происхождении бесконечного пространства в бесконечности времени? Можно говорить только о происхождении тех или иных конкретных форм
133
материи в определенной, известной нам, области Вселенной. Выяснить, как происходит развитие материи, переход ее из одной формы в другую — вот подлинная задача космогониста-диалектика и материалиста.
КОСМОГОНИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА ЛАПЛАСА И НАБЛЮДЕНИЯ В. ГЕРШЕЛЯ
Лаплас не начинает «очень издалека». В отличие от Канта он начинает свою гипотезу с того, что допускает существование огромной разреженной туманности, некогда заполнявшей всю современную Солнечную систему, но уже имевшей в своем центре большое сгущение — молодое Солнце. Вся предыдущая история этой туманности и образование сгущения не разбираются Лапласом, но в других местах своей книги он подробно описывает наблюдения и выводы Гершеля и присоединяется к ним.
Гершель одним из первых подал ту благотворную мысль, что установить процесс длительного развития какого-либо образования можно путем одновременного сравнительного изучения совокупности таких образований, находящихся в данный момент на различных ступенях своего жизненного пути. Гершель сравнивал это с тем, как в обширном лесу Можно проследить все этапы развития и роста дерева, одновременно наблюдая и первые побеги, и молодняк, и старые деревья, и поваленные гниющие, покрытые мхом древесные трупы. Если для дерева на протяжении всей этой лестницы требуются столетия, то еще больше времени занимают изменения в небесных светилах, и за время существования науки еще невозможно было непосредственно обнаружить образование морщин на лице космических собратьев Земли и Солнца.
При помощи своих гигантских телескопов-рефлекторов Гершель смог впервые открыть и изучить сотни и даже тысячи туманностей и подметить в них большое разнообразие. В одних местах он видел огромные, клочковатые и неправильные массы светящегося вещества, заливающие своим слабым светом огромные пространства неба. В других туманностях он замечал некоторую правильность очертаний и увеличение яркости к центру светящегося пятна. В третьих — еще более правильной формы — он видел яркие звездообразные ядра, окруженные блестящей туманной массой, блеск которой плавно ослабевал с удалением от этого ядра.
134
Некоторые звезды, например главные звезды в скоплении Плеяд, оказались окруженными слабо, едва заметно светящимся веществом.
Таким образом, у Гершеля, а за ним и у Лапласа создалось впечатление о существующем медленном сгущении туманного вещества в компактные звездообразные тела, в раскаленные солнечные шары, окруженные сначала обширной, но разреженной атмосферой.
Эта первобытная туманность была, таким образом, доподлинно обнаружена в мировом пространстве и представляла собой нечто весьма отличное от метеоритной туманности Канта. Это не был и неопределенный по физическому строению Хаос древних греков.
Со времен Гершеля и Лапласа идея сгущения звезд из разреженных туманных масс сохранилась до настоящего времени, и в том или ином виде небулярные (от слова nebula — туманность) гипотезы происхождения тех или иных форм небесных тел не сходят со сцены.
Туманную атмосферу, окружающую первобытное Солнце, Лаплас представляет себе аналогичной современной раскаленной атмосфере Солнца, т. е. чисто газовой, сильно нагретой, но простирающейся далеко за орбиту самой далекой планеты современной Солнечной системы. Такой планетой во времена Лапласа был Уран, открытый тем же Гершелем в 1781 г.
Идея обширной атмосферы возникла у Лапласа под влиянием данных наблюдений. Он говорил, что какова бы ни была природа причины, направившей движение планет вокруг Солнца в одном направлении, нужно, чтобы она «охватывала все эти тела, а имея в виду огромные разделяющие их расстояния, она может быть только флюидом (газом], имеющим колоссальную протяженность. . . надо, чтобы этот флюид окружал это светило как некая атмосфера».
Лаплас уже сразу полагает, что первичное туманное Солнце обладало медленным вращением вокруг своей оси, вовлекая в него и окружающую его атмосферу. Многие авторы, излагая этот пункт гипотезы Лапласа, бросали ему явный или скрытый упрек за его отказ объяснить происхождение этого вращения. Вот мол, Кант, хоть и неверно, а пытался объяснить происхождение вращения своих туманностей.
А дело было в том, что, очевидно, Лаплас был более последовательным ныотонианцем и умел реалистически ограничивать решаемую проблему.
135
Вначале туманность Лапласа вращается как твердое тело, с одинаковой угловой скоростью, и чем дальше ее частицы от центра, тем больше их линейная скорость при таком вращении.
Чтобы объяснить происхождение тех или иных форм материи и происходящих в них процессов, надо прежде всего знать эти формы и эти процессы. К системе Коперника уже нельзя было применять объяснений, дававшихся в поэтических легендах древних индийцев или египтян. Нельзя было уже потому, что объяснять надо было что-то иное. Слишком непохож был мир, известный Копернику, па мир, известный древним философам.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ О СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ
Основными известными во времена Лапласа характерными особенностями Солнечной системы, с которыми ему пришлось считаться в своей гипотезе, были следующие.
1. Подавляющая часть массы Солнечной системы (99,87%) заключена в Солнце.
2. Плоскости орбит всех планет и всех спутников почти совпадают друг с другом и с плоскостью солнечного экватора.
3. Все планеты обращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении — в том же, в каком сам солнечный шар вращается вокруг своей оси. Это направление вращения в астрономии называется прямым.
4. Спутники обращаются вокруг своих планет также в прямом направлении.
5. Сами планеты вращаются вокруг своей оси тоже в прямом направлении. (О вращении спутников вокруг своей оси в то время еще ничего не было известно, да и сейчас мы знаем об этом очень мало.)
6. Эллиптические орбиты большинства планет и спутников очень близки к окружностям.
7. Вокруг одной из планет — Сатурна — наблюдается очень тонкое, но широкое кольцо, состоящее, собственно говоря, из ряда концентрических колец.
8. Туманного вида светила, быстро проносящиеся по Солнечной системе и носящие название комет, движутся либо по очень вытянутым эллипсам, либо даже по разомкнутым кривым — параболам.
Если одна, а тем более две из перечисленных характерных особенностей Солнечной системы не будут объяснены гипотезой, то доверие к ней может быть подорвано. Как
136
мы видим, требования, предъявляемые к космогоническим гипотезам, весьма строги. Именно поэтому многих скороспелых «изобретателей» таких гипотез постигает нередко разочарование, когда они пытаются конкурировать с Кантом, Лапласом или с позднейшими космогонистами.
РОЖДЕНИЕ ПЛАНЕТ ПО ЛАПЛАСУ
Вернемся, однако, к гигантской туманности со сгущением в центре, из которой, по мысли Лапласа, развивалась Солнечная система (рис. 10). Эта обширная, раскаленная
газовая туманность, вращающаяся вокруг своей оси, испускала, конечно, в пространство большое количество тепла и вследствие этого охлаждалась. Охлаждение туманности должно было сопровождаться ее сжатием, т. е. уменьшением размеров и возрастанием плотности газа. Но с уменьшением размеров вращающегося тела скорость его вращения, как утверждают законы механики, должна возрастать. На языке механики это важнейшее правило говорит, что в изолированной системе сумма моментов количества движения должна быть постоянна, т. е. должна быть постоянна сумма произведений массы т каждой частицы системы на ее скорость v и на ее расстояние г от оси вращения (тиг).
Чем быстрее вращается тело, тем больше в нем центробежная сила, которая сильнее всего действует на частицы, лежащие : на границах экватора ту-
Рис. 10. Различные стадии формирования Солнечной системы по Лапласу
137
манности. Поэтому туманность сплющивалась у своих полюсов все больше и больше, вытягиваясь в плоскости экватора и напоминая своим видом линзу, чечевицу или две глубокие тарелки, сложенные своими краями.
В процессе сжатия туманности на некотором расстоянии от ее оси вращения в плоскости экватора частички приобретали скорость, достаточную для того, чтобы действующая на них центробеа.’ная сила уравнялась с силой тяготения к центру. Заметим, что если первоначально эта туманность простиралась далеко за орбиту наиболее удаленной планеты,— она но простиралась все-таки до бесконечности. В самом деле, частички, очень далекие от центрального сгущения, могли им притягиваться слабее, чем каким-либо другим массивным небесным телом, т. е. какой-нибудь другой звездой. Даже и без этого влияния со стороны солнечных соседей такие далекие частички при достаточной скорости или при случайном толчке легко могли выйти из области притяжения центрального сгущения и рассеяться в мировом пространстве.
Частички, лежащие на экваторе и испытывающие при вращении центробежную силу, равную силе их притяжения к центру, теряли связь с остальной массой туманности и отслаивались от нее. Они продолжали вращаться уже самостоятельно, на определенном расстоянии от центра и с постоянной скоростью. Так как процесс охлаждения и сжатия туманности шел непрерывно, то от внутренних частей туманности, вращавшейся все быстрее и быстрее, в экваториальной плоскости частицы отрывались слой за слоем, всякий раз как центробежная сила для данных частиц уравновешивалась тяготением.
Таким образом, сплюснутая туманность сначала превратилась в шар, оставшийся от центрального ядра, окруженный системой неоднородных тонких и почти плоских газовых колец, лежащих в экваториальной плоскости. Такая система вращалась уже не как твердое тело, потому что после отслоения очередного кольца скорость оставшейся внутренней части туманности возрастала, как того требуют законы механики. Наглядное представление о получившейся картине дает в миниатюре планета Сатурн со своими плоскими, концентрическими кольцами, отделенными друг от друга пустыми промежутками.
Образование колец является наиболее характерной чертой гипотезы Лапласа.
Лаплас полагал, что отделившиеся таким образом кольца образовались как раз в местах, занятых теперь ор
138
битами планет. Он думал, что внутреннее трение между частичками в каждом отдельном кольце должно было выравнять их угловые скорости, так что в конце концов кольцо вращалось вокруг своего центра с угловой скоростью, одинаковой по всей ширине кольца. Охлаждение и взаимное тяготение частиц вело к дальнейшему сжатию кольца, которое, конечно, лишь в исключительных случаях могло быть однородным. В нем неизбежно должны были встречаться уплотнения и разрежения газа. Более массивные комки постепенно должны были притянуть к себе, собрать остальные частички, и, таким образом, каждое неоднородное кольцо сбивалось в один газовый шар, несущийся вокруг Солнца на том расстоянии, на каком отделилось соответствующее кольцо, и имеющий ту скорость, какую имела оставшаяся туманность на экваторе в момент отделения этого кольца. Поэтому-то кольца, отделившиеся позднее, находившиеся ближе к Солнцу и имевшие большую угловую скорость, превратились в планеты с наименьшими периодами обращения. Действительно, самая близкая к Солнцу планета — Меркурий — обегает его за 88 суток; следующая планета — Венера — за 225 суток; Земля — за год, и так вплоть до Урана, период обращения которого составляет 84 года. Солнце, которое Лаплас мыслил сжавшимся центральным ядром туманности, обладает периодом вращения вокруг оси в 25 дней, т. е. еще более коротким, чем период Меркурия, что также соответствует гипотезе Лапласа.
Действительно, после отделения кольца Меркурия сжимающееся центральное тело должно было начать вращаться еще быстрее. Описанные процессы, очевидно, вполне могли привести и к согласию с другими наблюдаемыми периодами Солнечной системы, т. е. к тому, что орбиты всех планет — почти круговые и лежат почти в плоскости солнечного экватора, причем направления обращений все одни и те же — прямые.
ВРАЩЕНИЕ ПЛАНЕТ И РОЖДЕНИЕ СПУТНИКОВ
Возникновение вращения планет вокруг своей оси Лаплас объясняет тем, что кольцо, движущееся с одинаковой угловой скоростью, т. е. так, что все его частицы в одно и то же время делают полный оборот вокруг Солнца, имело скорость на внутреннем краю меньшую, чем на внешнем. Поэтому внешние части как бы забегали вперед и привели этим во вращение образующийся из вещества
139
кольца газовый шар, дальнейшее сжатие и охлаждение которого способствовало формированию очередной планеты.
Незначительная вначале скорость вращения планет впоследствии должна была увеличиться, потому что планета также сжималась при охлаждении.
Однако прежде чем отвердеть, многие пришедшие во вращение газовые шары — будущие планеты — испытали тот же процесс, в результате которого они сами образовались. Их охлаждение и сжатие также привело к отслоению от них колец, лежащих почти в той же плоскости, что и путь планеты около Солнца. Так, по мысли Лапласа, образовались спутники планет — их луны. Лишь у Сатурна, говорит Лаплас, газовые кольца, отслоившиеся от будущей планеты, оказались столь однородными, что не могли собраться в отдельные большие тела, а распались на множество крошечных телец, которые, благодаря своему количеству, образовали метеоритные кольца. Действительно, исключительный вид планеты Сатурн — незабываемое зрелище для тех, кто видел его в телескоп,— является как будто лучшей иллюстрацией и лучшим подтверждением правильности гипотезы Лапласа.
Очевидно, вращение всех планет вокруг оси и обращение их спутников должны происходить в одном и том же прямом направлении. Только такие «прямые» движения и были известны во времена Лапласа. Вытекающий из описанного процесса более короткий период вращения планеты вокруг оси. по сравнению с временем обращения спутников, согласовался с наблюдениями.
ОПЫТ ПЛАТО
Можно себе представить, какое впечатление произвел опыт, при помощи которого гипотеза Лапласа, как казалось, была подтверждена. Его проделал в 1843 г. Плато. Он взял смесь воды со спиртом, плотность которой была одинаковой с плотностью жидкого масла. Если в такую жидкость влить масло, то оно соберется в ней в виде шара, находящегося в безразличном равновесии, не всплывая наверх и не падая на дно. Плато проткнул через этот шар палочку и привел ее в быстрое вращение, увлекающее за собой и масляный шар. При быстром вращении шар сплющивается, и от него в плоскости экватора отделяются кольца. Кольца скоро распадаются на отдельные мелкие шарики, продолжающие вращаться вокруг большого
140
шара, проткнутого палочкой. Получается как будто полная аналогия с той картиной, которую нарисовал Лаплас.
Теперь мы уже знаем, что опыт Плато совсем не является подтверждением гипотезы Лапласа. Масляный шар, плавающий в спирте, не имеет ничего общего с огромной, разреженной и раскаленной туманностью Лапласа. В частности, в опыте Плато большую роль играют явления так называемого поверхностного натяжения жидкости.
ИСТОРИЯ ПУБЛИКАЦИИ ЛАПЛАСОМ ЕГО ГИПОТЕЗЫ О ПРОИСХОЖДЕНИИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
По существу только Солнечная система была изучена в своих основных чертах и поэтому лишь ее возникновение решился рассматривать Лаплас, опираясь на известные факты и более всего пораженный ее упорядоченностью, говорившей, что она не дело случая. Вопреки распространенному и ошибочному мнению Лаплас вовсе не пренебрегал своей гипотезой, просто он поместил ее в конце своего изложения системы мира, потому что хотел четко отделить то, что было добыто строгой теорией и точными расчетами, от того, что было у него лишь предположением.
При изложении гипотезы Лапласа часто допускались искажения, вызванные отчасти тем, что Лаплас хотя и с большим вниманием относился к ней, но ее изложение неодинаково во всех изданиях его «системы мира», а при его жизни их вышло пять. (Во время подготовки шестого издания Лаплас умер.) *)
Ввиду сказанного, сличение разных текстов его гипотезы по разным изданиям позволяет проследить развитие идей Лапласа, его реакцию на новые открытия и переоценку им некоторых своих умозаключений. Некоторые существенные изменения, вносимые Лапласом от издания к изданию, однако, долгое время оставались незамеченными **).
*) В русском переводе гипотеза Лапласа публиковалась трижды: в 1861 г. (перевод Хотинского), в 1923 г. (в сборнике «Классические космогонические гипотезы», пер. Ю. И. Костицыной) и в 1982 г.— в новом издании «Изложения системы мира». Б. К). Левин недавно (1979 г.) установил, что впервые на русском языке гипотеза Лапласа была изложена академиком Ф. И. Шубертом в «Санктпетербургском карманном месяцеслове» на 1818 г., но имя Лапласа при этом не упомянуто, хотя упоминался Бюффон.
**) Впервые, насколько известно, этот вопрос был рассмотрен А. И. Еремеевой («Вселенная Гершеля», 1966), Ч. Уитни («Открытие нашей Галактики», 1971, рус. пер. 1975) и Б. Ю. Левиным (1979; см. сноску на с. 152).
141
В действительности в двух первых изданиях примечаний не было, а космогоническая гипотеза содержится в конце последней главы пятой книги. В третьем издании (1808 г.) изложение гипотезы находится в том же месте, но расширено (хотя в конце своего труда Лаплас уже дает ряд примечаний на другие темы). В четвертом издании (1813 г.) гипотеза изложена еще подробнее, но также в основном тексте. Только в пятом издании (1824 г.) Лаплас выделил космогоническую гипотезу в отдельное примечание VII. Этот перенос дал повод подозревать автора в недоверии к своей гипотезе. По Лаплас во всех изданиях говорил о том, что он излагает свою гипотезу «с сомнением, которое должно вызывать все, что не является результатом наблюдения и вычисления» (цит. по изд. 1982 г., с. 311). Перенося свою гипотезу в примечание, Лаплас перед этим вставил слова: «...я изложу одну гипотезу, которая, как мне кажется, весьма правдоподобно вытекает из упомянутых выше явлений...» (там же). С течением времени он не только не стал сомневаться в верности своей гипотезы, но аргументировал ее дополнительно в изданиях (1813, 1824,1826 гг.), добавив: «Таким образом, странные явления малого эксцентриситета орбит планет и спутников, малого наклона этих орбит к плоскости солнечного экватора, одинаковость направлений вращения и обращения всех этих тел и Солнца вытекают из предлагаемой нами гипотезы и придают ей большую вероятность...» (цит. по рус. изд. 1982 г., с. 327—328).
В шестом издании Лаплас добавил еще: «Так как согласно этой гипотезе, все тела, обращающиеся вокруг планеты, были образованы зонами, которые последовательно покидала ее атмосфера, ее вращение становилось быстрее, а время ее оборота уменьшалось, становясь меньше, чем у этих тел, подобно тому, как это имеет место у Солнца по сравнению с планетами. Все это подтверждается наблюдениями» (там же, с. 328), и он ссылается на новые наблюдения В. Гершеля.
Вместе с ростом убежденности Лапласа в соответствии его гипотезы истинной истории Солнечной системы, он тем не менее так и не заметил высказывавшегося уже тогда одного из главных возражений: вращение Солнца недостаточно быстро для того, чтобы вещество планет отделялось от него.
«...Можно предположить,— писал Лаплас,— что планеты сформировались последовательно на своих границах, путем конденсации зон паров, которые она (туманность —
142
Б. В.-В.] должна была, охлаждаясь, оставлять в плоскости своего экватора... Солнечная атмосфера не может простираться бесконечно. Ее граница лежит там, где центробежная сила, вызванная ее вращательным движением, уравновешивается ее весом; а по мере того как охлаждение сжимает атмосферу и конденсирует на поверхности светила молекулы, близкие к ней, вращательное движение увеличивается, так как при приближении этих молекул к центру Солнца в силу закона площадей сумма площадей, описанных радиусом-вектором каждой молекулы Солнца и его атмосферы и спроектированных на плоскость его экватора, должна быть постоянной; вращение должно быть более быстрым, когда эти молекулы приближаются к центру Солнца. Так как центробежная сила, обусловленная этим движением, становится больше, точка, в которой она уравновешивается силой тяжести, приближается к центру. Поэтому, если сделать вполне естественное предположение,— продолжает Лаплас,— что атмосфера в некоторую эпоху распространялась до своего предела, охладившись, она должна была оставить молекулы, расположенные на этом пределе и на следующих пределах, образованных возрастанием вращения Солнца. Такие оставленные молекулы продолжали обращаться вокруг этого светила, поскольку их центробежная сила была уравновешена их тяготением. Но так как это равенство не имело места по отношению к молекулам атмосферы, находившимся вне плоскости солнечного экватора, они приближались под влиянием своего тяготения к атмосфере по мере ее конденсации и не переставали ей принадлежать до тех пор, пока, благодаря этому движению, не приближались к экватору.
Рассмотрим теперь зоны паров, последовательно оставленные атмосферой. Эти зоны, по всей вероятности, должны были образовать при своей конденсации и в силу взаимного притяжения их молекул концентрические кольца из паров, обращающихся вокруг Солнца. Взаимное трение молекул каждого кольца должно было ускорять одни из них и замедлять другие до тех пор, пока все они не приобретут одинаковое угловое движение. Таким образом, истинные [линейные] скорости молекул, более отдаленных от центра светила, были больше...
Если бы все молекулы кольца, состоявшего из паров, продолжали конденсироваться, не разъединяясь, они со временем образовали бы жидкое или твердое кольцо. Но для этого требуется большая равномерность в распределе-
на
нии и охлаждении всех частей кольца, что должно было сделать это явление исключительно редким. Так, Солнечная система дает нам только один такой пример, а именно кольца Сатурна. Почти всегда каждое кольцо пара должно было разорваться на несколько отдельных масс... Но если бы одна из них оказалась достаточно мощной, чтобы... собрать все остальные.., кольцо из паров превратилось бы в одну-единственную сфероидальную массу пара, обращающуюся вокруг Солнца и вращающуюся в ту же сторону» (с. 326—327). (Далее Лаплас говорит о способности кольца распадаться и на несколько планет и образовать, например, четыре малые планеты, открытые к тому времени между Марсом и Юпитером.) И поскольку протопланета в каждом кольце из пара, как писал Лаплас, «очень похожа на Солнце в состоянии туманности», то аналогично могли образоваться и спутники, обращающиеся вокруг центра своей планеты «...в сторону ее вращательного движения и вращающиеся вокруг себя в ту же сторону.
Правильное распределение массы колец Сатурна вокруг его центра и в плоскости его экватора естественно вытекает из этой гипотезы, а без нее становится необъяснимым. Эти кольца, как мне представляется,— заключал Лаплас,— являются постоянно существующим доказательством первоначальной протяженности атмосферы Сатурна и ее последовательного сжатия» (с. 327).
Автор настоящей книги полагает, что важнейшей чертой космогонической гипотезы Лапласа являются концентрические газовые кольца, возникшие при вращении первичной туманности, и что мысль о них была навеяна Лапласу наблюдением подобного кольца у Сатурна. Поэтому ему, может быть, следовало сознаться в том, что его гипотеза опиралась на существование колец Сатурна, а не приводить их существование как подтверждение его гипотезы о концентрических кольцах!
Быть может, не будь кольцо Сатурна (вернее, его концентрические кольца) обнаружено более чем за сто лет до Лапласа, его космогоническая гипотеза стала бы, вероятно, совсем иной, менее удачной, или не возникла бы совсем... Подобную мысль автор не встречал в космогонической литературе, и она пришла ему в голову лишь сейчас, при чтении подлинного текста Лапласа.
Кстати говоря, Лапласу уже были известны периоды вращения Сатурна и его ближайшего кольца (0,427 и 0,438 наших суток, соответственно, по измерениям В, Гер-шеля). Последний на 0,011 суток длиннее, чем период вра- '!
144
щения самого шара планеты. Эта незначительная разность а должна была существовать, как писал Лаплас: «так как часть атмосферы Сатурна, которую уменьшение температуры сконденсировало на поверхности этой планеты после образования кольца, будучи незначительной и переместившейся с небольшой высоты, смогла лишь ненамного увеличить скорость вращения планеты» (с. 328).
Здесь уместнее, чем дальше, остановиться на кольцах п спутниках планеты. В течение трех веков (!) было известно о существовании кольца только у одной планеты (Сатурна), уже в наши дни кольца были обнаружены и у Юпитера — гиганта, большего чем Сатурн, и у следующей за Сатурном планеты — Урана. Но существование этих колец предвидел С. К. Всехсвятский. У Юпитера С. К. Всехсвятский ожидал существование кольца, исходя из своей мало кем разделявшейся гипотезы о возникновении комет в результате вулканических выбросов из планет-гигантов или их больших спутников. Всехсвятский с 1960 г. полагал, что кольцо Сатурна есть результат накопления мелких частиц, выброшенных с планеты со скоростью, достаточной лишь для движения по круговой орбите вокруг своей планеты, но недостаточной для выхода их на орбиты типа кометных. Изучая новые и старые зарисовки и фотографии Юпитера, Всехсвятский обнаружил иногда присутствующие на них слабые полоски, которые он считал свидетельством существования у Юпитера разреженных, едва видимых колец. Едва ли кто-либо ему верил.
Но вот в 1977 г. с летающей в стратосфере обсерватории с 90-сантиметровым телескопом фотоэлектрически регистрировалось «покрытие» слабой звездочки диском планеты Уран. По изменению яркости звездочки, когда она будет светить сквозь атмосферу Урана, и продолжительности ее покрытия рассчитывали получить не искажаемые нашей атмосферой точные данные о размере тела планеты, высоте и плотности ее атмосферы. И тут неожиданно запись обнаружила эффект существования у Урана сначала одного, затем нескольких колец, параллельных ее экватору — звездочка гаснет постепенно, но раньше, чем это можно было приписать атмосфере, а тем более телу самой планеты. Это затмение звезды Ураном в то же время другие ученые также регистрировали с поверхности Земли и отметили те же эффекты. В результате бесспорно была обнаружена целая система узких и разреженных колец. Их суммарная ширина менее 170 км, а у Сатурна более
145
57 000 км. Подтвердилось наличие колец и уЮпитера, утверждавшееся Всехсвятским. Чтобы не уйти далеке от нашей темы, мы не будем останавливаться на интереснейшем подробном сравнении колец трех планет-гигантов, проявивших свои загадочные еще особенности, в на попытках их объяснить. Наоборот, мы подчеркнем, что у Нептуна — планеты почти такого же размера и массы, как Уран, вопреки ожиданиям, никаких колеи пока не обнаружили. Так природа удивляет нас тс одним неожиданным открытием, то другим, ему противо-йоложным.
Отметим только то, что экваториальные кольца обнаружены у трех из четырех планет-гигантов, и все вместе Лаплас мог бы привести в подтверждение своей гипотезы образования планет из колец вокруг первичной туманности.
В наше время (и задолго до него) происхождение планет по сценарию, разработанному Лапласом, признанс невозможным, хотя кольца открыты у трех планет-гигантов. Как они возникли? Мы не знаем. Мысль о том, что этс пепел, пары и газы, камешки вулканических извержений которые могли бы создать и кометы при еще большей скорости выброса, поддерживается немногими, хотя на близ ком к Юпитеру его спутнике Ио (одном из четырех наибольших) с пролетавших мимо космических аппаратов зарегистрировали несколько действующих вулканов. Выделяют они по преимуществу сернистые газы и потоки серы, Почему кольца разных планет столь разнообразны, мы не знаем. Почему их нет у Нептуна, который очень малс отличается от Урана, имеющего несколько спутников; Почему их нет у небольших планет земной группы? Заметим, что Кант предполагал, что у Земли было кольце из воды, которое якобы рухнуло, вызвав «Всемирны® потоп»...
История учит нас, что человек склонен преувеличивав свои успехи. Велики достижения науки, но они еще не всегда достаточны для правильного решения многих загадок природы.
Проблема строения кольца Сатурна довольно скоре была разрешена. Лаплас знал о большой щели в этом кольце, так называемом делении Кассини, но в остальном считал кольцо сплошным, хотя некоторые уже предполагали, что оно состоит из отдельных частиц, из пыли — так думал Кант, не оставивший без внимания кольцо (и здем он был ближе к истине, чем Лаплас). Физик Дж. К. МакС-
146
!елл в 1857 г. доказал, что кольцо должно состоять из множества мелких частей, обращающихся вокруг Сатур-ia по законам Кеплера. Это подтвердилось в конце XIX в. пектральцым определением скорости движения частей «олец Д. Э. Килером в США и А. А. Белопольским в Рос-пи. Скорости их обращения оказались соответствующими 1акону Кеплера.
Фотографии и другие измерения, сделанные с косми-юских аппаратов, запускавшихся к Сатурну и проходив-иих вблизи его колец, в «просветах» между ними и даже •квозь более разреженные части колец обнаружили, что <олец разной ширины и толщины множество. Однако для гас, находящихся очень далеко, они сливаются в одно. эазмеры частиц в разных кольцах и даже внутри одного <ольца неодинаковы. При толщине колец около 15 км шстицы в них имеют размеры от долей миллиметра до I. километра.
В заключение надо добавить, что теоретические расче-ы Роша, последователя Лапласа, показали в 1848 г., 1то при одинаковой плотности планеты и спутника послед-1ий не может приблизиться к планете на расстояние ме-iee 2,44 ее радиуса (предел Роша), не распавшись на час-и вследствие возникающих в нем приливных сил. Так сак внешний край колец Сатурна по визуальным наблюдениям расположен на расстоянии 2,38 радиуса планеты, эош пришел к заключению о дискретном строении этих солец.
Но вернемся к гипотезе Лапласа.
Описанная им эволюция вращающегося газового шара тривела к тому, что теперь называется ротационной неустойчивостью. В первом издании своей книги Лаплас присел числовое значение предельного сжатия такого шара: хгношение длины полярной оси к экваториальной, а в {ругой, более ранней работе (1776 г.), применив развивае-хую им теорию вероятностей, подсчитывал, как мала ве-юятность того, чтобы порядок движений в Солнечной сис-еме был случайным совпадением (плоскостей и т. п.). 1апример, вероятность того, что шесть планет и десять 1звестных тогда спутников будут вращаться в одном и ом же направлении, составляет около 1/32768. Умножив е на ничтожную вероятность того, что все они при этом •удут размещаться в наблюдаемом малом объеме, получим фактически бесконечно малую вероятность случайного устройства такой системы. Андуайе, приведя такой вывод 1апласа и фразу из этой ранней работы об изучении по
147
следним всех известных ему гипотез, приходит к выводу, что еще за 20 лет до опубликования своей системы Лаплас начал поиски правдоподобной космогонической гипотезы.
В дальнейшем, по мере открытия новых членов Солнечной системы, Лаплас в последующих изданиях уточнял вероятность вращения планет и спутников в одном й том же направлении. В 1776 г., как мы уже знаем, вероятность' случайного происхождения такого вращения (округленно} составила 1/33 000, в 1796 г.— 1/537 000 000 и т. д. до 1/200 хЮ12 в 1824 г.
О ДВИЖЕНИИ И ПРОИСХОЖДЕНИИ КОМЕТ
Кроме планет и спутников, двигавшихся по орбитам почти круговым, в одном и том же направлении (об исключениях из этого Лаплас еще не знал, а частично... замалчивал), Солнечную систему по разным направлениям бороздили кометы. Лаплас пишет: «По нашей гипотезе, кометы считаются посторонними по отношению к планетной системе... конденсация туманной материи, с помощью которой мы объяснили [прямое] вращение и обращение планет и спутников в одинаковом направлении и в мало отличающихся плоскостях, объясняет также причины отклонения комет от этого общего закона.
Большой эксцентриситет кометных орбит также вытекает из нашей гипотезы. Если эти орбиты эллиптические, они сильно вытянуты, так как их большие оси, по крайней мере, равны радиусу сферы активного действия Солнца. [Эти последние слова как бы предвосхищают современную нам популярную гипотезу Оорта о «кометном облаке»,— Б. В.-В.] Но эти орбиты могут быть и гиперболическими и, если оси этих гипербол не очень велики... покажутся существенно гиперболическими. Однако по меньшей мере из ста комет, элементы которых уже известны, ни одна не оказалась движущейся по гиперболе. Следовательно, вероятность обнаружить существенно гиперболическую орбиту исключительно мала сравнительно с противоположной вероятностью. Кометы так малы, что становятся видимыми только тогда, когда их перигельное расстояние незначительно. До сих пор это расстояние не превышало двойного диаметра земной орбиты, а чаще всего было меньше ее радиуса. Нетрудно понять, что для того, чтобы так близко приблизиться к Солнцу, их скорость в момент входа в сферу его действия должна иметь величину и направление, заключенные в узких пределах. Определяя методами
148
анализа вероятностей отношение случаев, которые в этих пределах дают существенно гиперболическую орбиту, к случаям, дающим орбиту, которую можно принять за параболическую, я нашел, что можно считать, по крайней мере 6000 против 1, что туманность, проникающая в сфер> действия Солнца таким образом, что ее можно наблюдать, опишет очень вытянутый эллипс или гиперболу, которая по величине своей оси близко совпадает с параболой в своей наблюдаемой части. Поэтому не удивительно, что до сих лор гиперболические движения не наблюдались.
Притяжение планет и, может быть, еще сопротивление эфирной среды должны были превратить многие орбиты комет в эллипсы, большая ось которых гораздо меньше радиуса сферы активности Солнца. Такое изменение может явиться результатом встречи этих светил, так как, учитывая, что мы можем наблюдать только те из комет, которые достаточно близко подходят к Солнцу, из нашей гипотезы об их образовании следует, что в Солнечной системе их должно быть огромное количество. Можно думать, что такое изменение претерпела орбита кометы 1759 г., большая ось которой лишь в 35 раз превосходит расстояние от Солнца до Земли...» (с. 328—329).
ЗОДИАКАЛЬНЫЙ СВЕТ И ДРУГИЕ ЯВЛЕНИЯ
Обратимся опять-таки непосредственно к Лапласу: «Если в зонах, оставленных солнечной атмосферой, находились молекулы, слишком летучие, чтобы объединиться между собой или с планетами, они должны были, продолжая обращаться вокруг этого светила, представить все видимые явления зодиакального света, не оказывая заметного сопротивления различным телам планетной системы как по причине своей исключительной разреженности, так и потому, что их движение почти такое же, как и движение встречаемых ими планет. [Сейчас установлено, что зодиакальный свет создают пылинки, расположенные вблизи плоскости эклиптики.— Б. В.-В.] Углубленное изучение всех особенностей этой системы,— продолжает Лаплас,— еще больше увеличивает вероятность нашей гипотезы. Первоначально жидкое состояние планет ясно подтверждается сжатием их фигуры в соответствии с законами притяжения их молекул...» (с. 329—330).
Изложение космогонической гипотезы самим Лапласом занимает заключительные 7\'г страниц «Изложения системы мира» (в издании его на русском языке 1982 г.).
149
При этом последние страницы посвящены Лапласом не уточнению или лучшему обоснованию гипотезы, а двум частным вопросам. Прежде всего он рассматривает сжатие Земли вследствие ее вращения в прежнем жидком состоянии и отмечает, что из-за неоднородности ее первоначального состава (в парообразном состоянии) были некоторые неизбежные отклонения от расчетов, применимых к совершенно однородным телам.
Затем Лаплас останавливается на особом соотношении периодов обращения четырех больших спутников Юпитера. Он объясняет его следствием первоначального, случайно возникшего приблизительного соотношения такого рода, которое затем в результате эволюции перешло в точное соотношение, вызвав, однако, у спутников движения их осей, сходные с явлениями прецессии и нутации у земной оси. Этим последним обстоятельством он объясняет отсутствие образования у спутников колец, превращающихся потом во вторичные спутники. В заключение Лаплас обращается к рассмотрению некоторого соотношения между периодами обращения трех из этих четырех спутников Юпитера.
Прежде чем перейти к дальнейшему изложению, автору хочется передать свое личное впечатление, возникающее у него всякий раз при обращении к тексту Лапласа. Это восхищение краткостью изложения Лапласом основных его выводов, четкостью выявления основных закономерностей Солнечной системы, подлежащих объяснению, и, наконец, замечательной логичностью выводов из его построений — немногочисленных простых законов механики. Можно думать, что обаяние четкости и красоты умозрений Лапласа в значительной мере обеспечили его гипотезе успешное существование в течение почти полувека. Быть может, ее воздействие не изгладилось и по сей день, чем не может в такой же мере похвастаться ни одна из последующих космогонических гипотез.
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЛАПЛАСА О ЗВЕЗДАХ И ТУМАННОСТЯХ И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ
Те, кто внимательно просматривал первые издания «Изложения системы мира», мог заметить, что представления Лапласа о природе основной массы туманных и светлых пятен на небе изменялись от издания к изданию *).
*) В приводимых ниже цитатах из «Системы мира» Лаплас почти буквально пересказывает выводы В. Гершеля, особенно
150
Так, в третьем издании (1808 г.) Лаплас писал: «Наше Солнце и наиболее яркие звезды входят, вероятно, в одну из таких групп, которая, если смотреть из точки, где мы находимся, кажется окружающей небо и образующей Млечный Путь. Большое число звезд, видимых одновременно в поле зрения сильного телескопа, направленного на этот Путь, доказывает нам его огромную глубину, которая в тысячу раз превосходит расстояние от Сириуса до Земли, так что очень правдоподобно, что лучи большинства этих звезд затратили большое число веков, чтобы дойти до нас. Если еще отдалиться от Млечного Пути, он представлялся бы сплошным пятном белого света небольшого диаметра... Поэтому вероятно, что большинство туманностей является группами звезд, видимых очень издалека, к которым достаточно было бы приблизиться, чтобы они выглядели подобно Млечному Пути. Расстояние между звездами, составляющими группу, по меньшей мере в 100 000 раз больше, чем расстояние от Солнца до Земли. Таким образом, можно судить о колоссальной протяженности этих групп по бесчисленному множеству звезд, наблюдаемых в Млечном Пути. Если подумать затем о малой видимой ширине и о большом числе туманностей, отделенных одна от другой промежутками несравненно большими, чем расстояния между звездами, из которых они состоят, воображению человека, изумленного огромностью Вселенной, будет трудно постичь ее границы» (с. 339).
о природе туманностей и их эволюции, причем в ранних изданиях Лапласа это пересказ ранних представлений Гершеля о звездной природе всех туманностей, а в изданиях более поздних, начиная с 1813 г., это изложение новых представлений Гершеля, развитых им в работе 1811 г.,— о диффузной природе большинства наблюдаемых туманностей и о продолжающемся формировании звезд в результате сгущения этой диффузной материи. Имени Гершеля Лаплас при этом нередко не упоминает, что можно отчасти объяснить тем, что в ранних изданиях оно упоминалось Лапласом в различных других местах его сочинения, где излагалась, в частности, и звездно-космогоническая гипотеза Гершеля (см. об этом подробнее в книге А. Еремеевой «Вселенная Гершеля», 1966). Вместе с тем, как видим, такой стиль изложения ввел в наше время в заблуждение многих, в том числе и переводчиков последнего издания рассматриваемого труда Лапласа. Лаплас признавал стимулирующее влияние на него В. Гершеля в развитии планетной гипотезы, отмечая, что достоверность своей гипотезы он считает еще более упроченной после того, как увидел, что она согласуется с выводами, полученными «противоположными путями» — из звездно-космогонической концепции (Гершеля) и пз рассмотрения им самим особенностей Солнечной системы.— Иримеч. ред.
151
В изданиях 1813—1826 гг. Лаплас пишет о туманностях, что это сгущения флюида (межзвездного газа), превращающиеся путем конденсации в звезды *). «Так, основываясь на явлении прогрессирующего сгущения туманной материи, мы приходим к представлению о том, что Солнце некогда было окружено обширной атмосферой; к этому представлению, как это будет видно из последнего примечания, я пришел путем изучения явлений в Солнечной системе. Такое замечательное совпадение выводов, полученных противоположными путями, придает большую вероятность предположению, что прежнее состояние Солнца было именно таким» (с. 315).
Лаплас писал (ссылаясь на наблюдения В. Гершеля): «Иногда туманная материя, конденсируясь равномерно, образует так называемые планетарные туманности. Наконец, еще большая степень конденсации превращает все эти туманности в звезды» (там же).
О НАЗВАНИИ «ГИПОТЕЗА КАНТА - ЛАПЛАСА»
Термин этот стал распространенным с середины прошлого века, но проскальзывал и ранее, как отметил Б. Ю. Левин в своем исследовании на эту тему **).
Все авторы утверждают, что Лаплас ничего не знал о космогонической гипотезе Канта, опубликованной, как известно, в 1755 г. в его сочинении на немецком языке с очень «астрономическим» названием «Всеобщая естественная история и теория неба». Сам Лаплас начинает второй абзац изложения своей гипотезы со слов: «Насколько я знаю, Бюффон — единственный человек, который... пытался вернуться к вопросу о возникновении планет и спутников» (с. 324). Выше приводилось и замечание Пуассона о высказывании Лапласа о том, что он еще задолго до публикации своей гипотезы изучал все известные ему гипотезы о происхождении планет, комет и их движений и не нашел таковых. Все же представляется весьма мало-
*) Эти новые тогда и, казалось, достаточно убедительно аргументированные, опиравшиеся на наблюдения выводы В. Гершеля как нельзя лучше подходили к гипотезе Лапласа. Поэтому он подробно излагает эту звездно-космогоническую концепцию Гершеля о постепенном формировании звезды. В этом процессе, по Гершелю, одним из последних этапов было прохождение рождающейся звезды через стадию «планетарной» (термин В. Гершеля) туманности.— Примеч. ред.
**) Вопросы истории естествознания и техники, 1979, вып. 64«— 66, с. 8-15.
152
вероятным, чтобы до самой смерти Лапласа никто ему не сказал о Канте, а все другие астрономы также оставались в неведении. Нисколько не желая бросить тень на чистосердечие Лапласа, автор хочет отметить странное игнорирование гипотезы Канта человеком, еще в 70-е годы XVIII в. искавшим сносную космогоническую гипотезу и не нашедшим ничего, кроме соображений Бюффона.
ИДЕЯ ЭВОЛЮЦИИ
Гипотеза Лапласа чрезвычайно убедительно продемонстрировала идею эволюции мировых тел, их естественного и постоянного развития. Она показала, как из более простых форм материи образуются более сложные, показала, что Солнечная система должна была иметь свою историю во времени и что ее упорядоченность сегодня является необходимым (детерминированным) следствием законов, действовавших во Вселенной в далеком прошлом. Будущее Солнечной системы обусловлено действием тех же неизменных законов природы и современным состоянием этой системы. Простому случаю и потусторонней воле в этой картине мира уже не осталось никакого места, и признание изменяемости Солнечной системы, а с ней и Земли должно было оказать и оказало свое влияние на ряд смежных дисциплин.
Если такое влияние гипотезы Лапласа имело место, а теория Канта осталась почти незамеченной, то это объясняется не только высоким авторитетом Лапласа в научных кругах. Ко времени Лапласа идеи эволюции уже зарождались в умах. Еще в 1759 г., почти одновременно с Кантом, К. Вольф впервые попытался указать в биологии на развитие видов и протестовал против теории их неизменности.
Однако в его руках еще не было всех нужных для этого данных *). Но к концу XVIII в. данные науки умножились и сами собой подготовили почву к восприятию идей эволюции, а французская революция сделала людей более восприимчивыми к новым мыслям, к новому мировоззрению.
Вслед за астрономией идею эволюции должна была воспринять геология, потому что господствовавшая в ней теория катастроф Кювье не объясняла медленных и не
*) Идею неизбежности изменения, эволюции системы Млечного -Пути высказал в 1761 г. Ламберт. В 1791 г. идею эволюции космической материи высказал и обосновал наблюдениями В. Гершель.
153
прерывных видоизменений того тела, верхними слоями (корой) которого занималась геология.
Кювье предполагал, что геологические периоды отделялись друг от друга бурными катастрофами, при которых вся жизнь на нашей планете погибала, и что всякий раз после этого происходил новый акт творения органической жизни. Лайель, по примеру Лапласа, внес в геологию учение о непрерывном видоизменении лика Земли под влиянием процессов размывания, выветривания горных пород и т. п.
Позже всего идеи развития утвердились в биологии, и то лишь после продолжительной борьбы, в которой фон Бух, Ламарк и Сент-Илер были в первых рядах защитников этих идей. Однако лишь Ч. Дарвину в 1859 г. удалось утвердить эти идеи, и с тех пор понятие о развитии всех форм природы стало для нас привычным и естественным. Идея о всеобщей связи явлений в мире и развитии природы, таким образом, прочно утвердились в естествознании, и с ними вошли в науку элементы диалектики. Хотя Лаплас в основном стоит еще на позициях механистического материализма, его космогоническая гипотеза уже содержала в себе зародыш диалектического мышления. Это видно, например, из следующих слов Энгельса: «Итак, точное представление о Вселенной, о ее развитии и о развитии человечества, равно как и об отражении этого развития в головах людей, может быть получено только диалектическим путем... Именно в этом духе и выступила сразу же новейшая немецкая философия. Кант... превратил Ньютонову солнечную систему... в исторический процесс: в процесс возникновения Солнца и всех планет из вращающейся туманной массы... Спустя полстолетия его взгляд был математически обоснован Лапласом... Свое завершение эта новейшая немецкая философия нашла в системе Гегеля» *).
ЛАПЛАС О ЖИЗНИ ВО ВСЕЛЕННОЙ
Интересные мысли о солнечно-земных связях высказал Лаплас в начале главы шестой «Изложения системы мира»: «Это светило [Солнце] не только действует своим притяжением на все эти шары [планеты и кометы| ... но и распространяет на них свой свет и тепло. Его благотворное влия
*) Маркс К. и Энгельс Ф. Сочинения.— Изд. 2-е', т. 20, с. 22—23. f
154
ние способствует появлению животных и растений, покрывающих Землю. Аналогия приводит нас к мысли, что оно производит такое же действие на другие планеты, так как естественно думать, что материя, разнообразие которой мы видим проявляющимся столькими видами, не бесплодна на такой большой планете как Юпитер, который, как и земной шар, имеет свои дни и ночи, свои годы и на котором наблюдения отмечают изменения, указывающие на наличие очень активных сил. Человек, живущий при определенной температуре на Земле, по всей видимости, не смог бы жить на других планетах. Но не должно ли существовать бесконечное множество организмов, способных пребывать при разных температурах, господствующих на других шарах этой Вселенной. Если одно только различие стихий и климатов создает столько разнообразия в творениях Земли, то насколько больше должны различаться организмы разных планет и их спутников? Самое живое воображение не может составить себе об этом никакого представления. Но их существование, по меньшей мере, весьма вероятно» (с. 310—311). Существование обширной литературы о жизни на других мирах делает комментарий к этим словам Лапласа излишним. Стоит лишь напомнить, что в этих размышлениях Лаплас не был одинок: убежденность во множественности обитаемых миров стала едва ли не символом нового оптимистического естествознания XVIII в.
ЛАПЛАС О ЧЕРНЫХ ДЫРАХ
В 1974 г. немецкий ученый Фукс обратил внимание на фразу Лапласа, которую можно рассматривать как предсказание существования в космосе объектов, сходных с релятивистскими черными дырами — по крайней мере в том, что из них излучение не может выходить наружу... Фукс нашел и заметку Лапласа 1798 г. на немецком язы ке, которую перевел на современный немецкий язык. В ней Лаплас обосновывает расчетами размеры таких «дыр», которые, по его мнению, должны быть ... колоссальны (см. в издании «Изложение системы мира» 1982, с. 368).
На эту предсказанную возможность существования сверхплотных тел обратил внимание в конце XVIII в. известный немецкий астроном Ф. фон Цах. В 1798 г. в пятом выпуске т. I издававшихся им «Всеобщих географических эфемерид», а через год в первом выпуске т. IV фон Цах опубликовал теорему Лапласа: «Доказательство
155
теоремы о том, что сила притяжения тяжелого тела может быть столь большой, что свет не может истекать от него» (Лаплас придерживался корпускулярной теории света.— Б. В.-В.).
Громоздким для нынешней эпохи методом вычисления параболической скорости на поверхности шара, задаваясь его плотностью, Лаплас нашел радиус, при котором эта скорость равна скорости света. Значение скорости света Лаплас не привел, а пользовался зависящей от нее величиной постоянной аберрации. Затем он указал, что у звезды, даже не имеющей размеров, которые не позволяли бы ей испускать свет, все же уменьшится скорость испускаемого потока, благодаря чему возрастет величина ее аберрации. Он даже предложил исследовать различие аберрации света у разных звезд, которое следовало из корпускулярной теории света. Будучи тяготеющими частицами, корпускулы света задерживались бы испускающими его массивными звездами. В последующих изданиях своего «Изложения системы мира» Лаплас, однако, это место исключил, возможно, узнав о неизменности величины аберрации для разных звезд.
ПРОГНОЗ ЛАПЛАСА О РАЗВИТИИ АСТРОНОМИИ
В той же шестой главе V книги «Изложения системы мира» можно найти прогноз Лапласа о предстоящем развитии астрономии. «...Движения звезд, их параллаксы, периодические изменения света переменных звезд и продолжительности их вращения [которое он считал единственной причиной переменности блеска звезд.— Б. В.-В.], каталог только что появившихся звезд и их положение в момент преходящей вспышки, наконец, последовательные изменения формы туманностей, уже заметные у некоторых из них, особенно у великолепной туманности Ориона,— вот какими будут главные объекты будущей астрономии относительно звезд.
Ее успехи зависят от трех условий: от измерения времени, измерения углов и от совершенства оптических инструментов ... поощрительные меры должны быть направлены в основном на развитие третьего условия ... [для чего нужно, в частности] перенести эти телескопы в чистую и разреженную атмосферу высоких гор на экваторе.
Остается еще сделать множество открытий в нашей собственной системе. Недавно открытые планета Уран и ее
156
спутники дают основание предположить существование до сих пор еще не наблюдавшихся планет. Было даже подозрение, что одна из них должна находиться между Марсом и Юпитером, чтобы удовлетворить двойной прогрессии, которая приблизительно соблюдается в интервалах между планетными орбитами, начиная с Меркурия. Это подозрение подтвердилось открытием четырех малых плачет...
...Большие вековые неравенства небесных тел ... с течением веков получат свое развитие. Наблюдения спутников... улучшат теории их движения и, может быть, приведут к открытию новых спутников...» (с. 316—317).
Далее Лаплас говорит о необходимости более точного изучения формы Земли, наблюдения всех членов Солнечной системы и разработки теории их орбит. Что ж, прогноз Лапласа предвосхитил развитие астрономии на целое столетие вперед.
Последнюю пятую главу («книгу») своего труда (после чего следует его семь развернутых «Примечаний») Лаплас завершает словами: «Астрономия по величию своего объекта и по совершенству своих теорий является самым прекрасным памятником человеческого духа и проявлением самого высокого его интеллекта. Обольщенный обманом чувств и самолюбием человек долгое время считал себя центром движений светил, и его суетная гордыня была наказана страхами, которые эти светила в нем вызывали. Наконец, многие века труда сорвали завесу, скрывавшую от его глаз систему мира... Сохраним же тщательно и умножим сокровищницу этих возвышенных знаний... Заблуждения и страхи... очень скоро возродились бы, если бы светоч науки погас» (с. 318).
Ну, а перспективы науки наших дней не только он, по и никто из астрономов не мог предвидеть. Мы располагаем теперь возможностью изучения небесных светил i о всех областях электромагнитных длин волн. Особенна е развитие получила радиоастрономия, а в наши дни серьезные успехи делают рентгеновская астрономия, гамма-астрономия, исследования космических лучей и солнечных нейтрино. Грандиозных успехов достигла космонавтика и изучение небесных светил с космических аппаратов. Началом космической эры явился запуск 4 октября 1957 г. советского искусственного спутника Земли.
В ГОДЫ ТЕРМИДОРИАНСКОЙ КОНТРРЕВОЛЮЦИИ
НАЧАЛО РЕАКЦИИ
К лету 1794 г. угроза интервенции была снята, и враги революционной диктатуры якобинцев побеждены. Диктатура якобинцев спасла Францию от иностранного вторжения и дала блестящий пример победы над внутренней контрреволюцией при помощи всенародного революционного террора. Она окончательно разделалась с абсолютизмом и феодализмом, но, признавая частную собственность на землю, фабрики, заводы и не принимая никаких мер для защиты рабочих от эксплуатации их капиталистами, она, с одной стороны, укрепляла только могущество крупной буржуазии, а с другой — пугала ее революционным духом. Было ясно, что сколько-нибудь длительно удерживать в своих руках государственную власть эта диктатура не могла.
Буржуазная контрреволюция стала неотвратимой. Не поддержанная крестьянскими и рабочими массами, ненавидимая контрреволюционной буржуазией и остатками дворянства и духовенства, якобинская диктатура была свергнута реакционно-буржуазным блоком, образовавшимся в Конвенте и вне его. Гибель Робеспьера и его сторонников, последовавшая в результате переворота 9 термидора (27 июля) 1794 г., и явилась началом термидорианской реакции.
В Конвент были возвращены оставшиеся в живых жирондисты, крупная буржуазия стала наглеть все больше, а за ее спиной поднимали голову и аристократические элементы. Вскоре переворот был закреплен конституцией III года (1795 г.). Законодательная власть была вручена двум палатам: Совету Старейшин и Совету Пятисот, а исполнительная — Директории в лице пяти членов-директоров.
ЛАПЛАС — ПЕДАГОГ
Наступившая внешняя безопасность позволила Директории провести в области народного просвещения ряд мероприятий, которые были намечены еще в эпоху революционного Конвента, но не могли быть осуществлены из-за борьбы с интервентами. В ближайшие годы был создан ряд замечательнейших учреждений, порожденных революцией и донесших свою славу до наших дней. Этими уч*
158
। рождениями были Нормальная и Политехническая школы, Национальный институт и учрежденные еще раньше Бюро долгот и Палата мер и весов.
Осенью 1794 г. Конвент решил организовать учебные заведения, которые обеспечивали бы страну преданной и многочисленной интеллигенцией. Но откуда было взять . преподавателей для этих училищ, если до революции скудные очаги народного просвещения находились главным образом в руках духовенства.
Для создания новых педагогических кадров и была создана Нормальная школа, в которую главные города округов выделили полторы тысячи учащихся. В их числе был и Фурье, которого в его родном округе не пожелали послать в Нормальную школу, как законченного якобинца,— Фурье был послан другим округом.
В качестве преподавателей Нормальной школы были приглашены крупнейшие ученые Франции: Лагранж, Лаплас, Монж, Бертолле и другие.
Друзья писали Лапласу, что готовится создание новых научных центров, что его, Лапласа, приглашают вместе с Лагранжем преподавать математику в Нормальной школе. Осенью 1794 г. Лаплас вернулся с семьей в столицу. В январе следующего года он уже начал чтение своего первого курса и продолжал его до поздней весны. На долгие годы Лаплас стал одним из лучших украшений этого центра подготовки талантливых молодых ученых и немало сделал для создания новых методов преподавания и общения с учащимися.
Чтобы понять подлинную революцию в методах воспитания кадров, осуществленную учреждением Нормальной школы, надо себе отчетливо представить, как велось преподавание во Франции, да и почти во всей Европе, до конца XVIII столетия.
Раньше крупные ученые, действительно двигавшие науку вперед, были совершенно оторваны от преподавания. Элементарные курсы математики и механики, заключенные в тесные рамки программ военно-учебных заведений, читавшиеся иногда молодыми учеными, в счет не идут. Профессорами во многих случаях были либо представители духовенства, либо лица низкой научной квалификации.
Пригласив к преподаванию в Нормальной школе выдающихся ученых с мировым именем, Конвент сделал звание профессора необычайно почетным в глазах широкой публики.
159
Другим следствием этого нововведения явилось приближение подлинной науки к относительно широким кругам молодежи. В частности, преподавание математики Лаплас и Лагранж преобразовали в корне. На их лекциях учащиеся получали новые доказательства, знакомились с теориями и методами часто из первоисточников. Погребенные прежде в академических изданиях, они становились живыми и доступными обсуждению. В старых коллежах лекции читались из года в год одним и тем же манером. Преподаватели, как ширмой, отгораживались от своих слушателей пожелтевшими тетрадями, в которых были записаны лекции, часто составленные много лет назад. Лаплас читал свои лекции, импровизируя,следя за восприятием слушателей, тоном и жестами подчеркивая важные места, возвращаясь назад, увлекая аудиторию, как бы сливаясь с ней. Кафедра преподавателя являлась для него тем же, чем трибуна для политического оратора. Он облекал свою мысль в различные формы, убежденно проповедуя великие законы математики. Лекции Лапласа подробно записывались, издавались и служили незаменимым пособием для учащихся.
Так же, как Лаплас, читали свои лекции и другие новые профессора. Последствия нового метода преподавания быстро дали себя знать. Огонь любви к науке, прорывающийся в живом слове, разбудил не один талант, и из Нормальной школы, а затем и из Политехнической, десятками выходили талантливые ученые, получившие мировую известность. Фурье, Малюс, Френель, Араго, Коши, Гей-Люссак, Пуансо, Пуассон и другие являлись в той или иной мере учениками Лапласа.
БЮРО ДОЛГОТ И ПАЛАТА МЕР И ВЕСОВ
Едва окончив чтение первого курса лекций в Нормальной школе, Лаплас получил новое почетное назначение. Улучшение методов навигации и развитие картографических работ настойчиво требовали уточнения широт и долгот, улучшения постановки службы времени и т. П. Для этой цели 24 июня 1795 г. было создано знаменитое Бюро долгот, состоявшее из крупнейших ученых; недаром впоследствии Парижский меридиан еще долго был принят в международной практике за основной для счета географических долгот. В Бюро были включены два геометра — Лаплас и Лагранж, четыре астронома — Лаланд, Ж.-Д. Кассини, Деламбр Мешен, два навигатора — Борда,
160
и Бугенвиль, один географ и один ученый-механик. Кроме них, в Бюро вошли четыре астронома-сотрудника. Специальным декретом в распоряжение Бюро были переданы Парижская обсерватория, обсерватория бывшей военной школы и все их помещения. Двенадцать тысяч ливров в год было отпущено на приобретение и усовершенствование инструментов. На Бюро была возложена задача издавать морской астрономический ежегодник (необходимый справочник для каждого штурмана), улучшать астрономические и геодезические таблицы, совершенствовать методы и читать для учащихся специальные курсы.
Лапласу было назначено жалованье в 8 тысяч ливров в год, что поставило его в условия гораздо лучшие, чем у большинства его коллег по бывшей Академии.
Назначение Лапласа президентом Палаты мер и весов, призванной окончательно утвердить и провести метрическую систему в жизнь, было данью его заслугам, его разносторонней эрудиции. Под руководством Лапласа Палата подарила Франции, а затем и всему миру удобную и последовательную метрическую систему всех физических величин.
УЧРЕЖДЕНИЕ ИНСТИТУТА
Вскоре состоялось другое событие, имевшее еще большее значение в научной деятельности Лапласа.
22 августа 1795 г. специальным параграфом конституции вместо упраздненных академий был учрежден Национальный институт республики: «Институт входит в состав республики. Он должен собирать открытия, совершенствовать науки и художества. Каждый год он должен давать отчет законодательным органам об успехах паук и о трудах каждого своего раздела. Каждый год Иститут избирает шесть членов для путешествий за счет республики; цель путешествий состоит в исследовании всех отраслей человеческого знания».
Из других параграфов об Институте интересны еще два, изъятые последующими правительствами: «Институту предоставляется право требовать от законодательных органов национальной награды авторам значительных сочинений по наукам, словесности и искусству». Согласно другому параграфу, пи одному члену Института не разрешалось одновременно принадлежать к двум различным разрядам (секциям).
6 Б. А. Воронцов-Вельяминов 161
Главное участие в основании Института принимали Лаканаль, Монж и Дону. Дону в своем докладе Конвенту, излагая проект создания Национального института, заявил: «Мы заимствовали у Талейрана и Кондорсе идею создания Национального института, который мы мыслим себе великим и обширным. Его блеск должен затмить былую славу королевских академий, и в Институте должен быть сосредоточен цвет ученого мира, национальный храм, двери которого, закрытые для всех интриг и протекций, откроются лишь на стук действительно достойных туда войти... Настало время славы и влияния великого принципа равенства, и республика может одновременно открыть двери этого храма для ученых, поэтов, ораторов, историков, художников и знаменитых актеров».
Законом 25 октября 1795 г. в Институте было учреждено три разряда: науки физические и математические, разбитые на две секции (заменившие прежнюю Академию наук), науки политические и гуманитарные, разбитые на шесть секций, разряд литературы и изящных искусств. Каждая из десяти секций включала в свой состав десять действительных членов и до шести провинциальных сотрудников. Каждый разряд выбирал себе на один семестр президента, на два года секретарей и имел право замещать свободные вакансии. Всего в Институт должно было войти сто сорок четыре французских и двадцать четыре иностранных сотрудника. Сорок восемь из них были назначены правительством (20 ноября 1795 г.), и им было поручено избрать остальных членов. В подсекцию математики первого разряда были назначены Лаплас, Лагранж, Лежандр, Борда и Боссю.
Из сорока восьми назначенных членов Института тридцать шесть были прежние академики.
Вскоре состоялось первое собрание физико-математического разряда, на котором председателем временного бюро был избран Лагранж, а вице-председателем — Лаплас. На следующий год Лаплас был избран председателем этого разряда, а затем переизбран еще. раз. Роль и значение Лапласа в Институте с первых же дней его существования были очень велики. Этим оп воспользовался, между прочим, при избрании остальных членов Института.
Первый отчет о работах Института был сделан на Совете Пятисот. Для этой цели была выделена депутация, возглавляемая Лапласом как президентом первого разряда Института.
162
«ИЗЛОЖЕНИЕ СИСТЕМЫ МИРА» И «НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА»
После выхода в 1796 г. из печати книги Лапласа «Изложение системы мира», которая быстро была переведена на немецкий и английский языки, слава и популярность ученого распространились далеко за пределы Института. В эти годы Лаплас, по-видимому, стремился, хотя и очень умеренно, создать себе репутацию человека, лояльно воспринявшего идеи буржуазной революции. Первое издание своего «Изложения системы мира» Лаплас посвятил Совету Пятисот и в предисловии к нему писал: «Самые большие благодеяния астрономических наук заключаются в рассеянии заблуждений, порожденных незнанием истинных отношений в природе, заблуждений, пагубных тем более, что весь наш общественный строй должен основываться единственно на этих отношениях, на правде и справедливости».
В 1824 г. в новом издании книги маркиз французского королевства де Лаплас вычеркнул эти строки из предисловия. Сановник короля побоялся, что даже эти скромные мысли могут навлечь на него подозрение в якобинстве. Впрочем, ради жизненного успеха Лаплас всегда был готов скрыть свои истинные чувства или даже изменить им.
После переезда в Париж Лаплас энергично продолжал работу над «Небесной механикой», объединяя свои многочисленные исследования, рассыпанные по изданиям Академии. Это было фундаментальнейшее сочинение, подводившее итоги всему развитию механики небесных тел со времен Ньютона и до начала XIX столетия. Этот пятитомный труд печатался с большими перерывами в течение четверти столетия с 1799 по 1825 гг.
Бувар по-прежнему принимал деятельнейшее участие в работе своего учителя, а Лаплас провел в его комнате безвыходно несколько недель, сверяя свои формулы с вычислениями Бувара. Впоследствии в комнате Бувара был заведен специальный ящик, в котором он торжественно хранил «Изложение системы мира» и пять объемистых томов «Небесной механики».
ИМПЕРАТОР И ГЕОМЕТР
НАПОЛЕОН СБЛИЖАЕТСЯ С ИНСТИТУТОМ
К 1791) г. положение Франции существенно изменилось. Начиналась эпоха Наполеона Бонапарта. Территория республики расширилась, а грабеж населения с трап, побежденных войсками Бонапарта, позволил укрепить финансы Франции. Власть крупной буржуазии, благодаря этим событиям, укрепилась. Однако внутреннее положение в стране не позволяло ей бы ть вполне уверенной в том, что завоеванные сю позиции будут сохранены.
В стране продолжалось непрерывное брожение. Недобитые роялисты время от времени устраивали путчи и грозили восстановить ненавистный феодальный порядок. С другой стороны, угнетенный и голодающий пролетариат столицы и мелкая буржуазия все еще питали надежду сбросить иго правящего класса. Несмотря на жестокие репрессии, восстания бедноты иногда потрясали столицу и нарушали спокойствие буржуазной верхушки.
Директория со своей нерешительной политикой, морально скомпрометированная, раздираемая внутренними противоречиями, не казалась крупной буржуазии надежным защитником ее интересов. После выступления Бонапарта в Египетский поход Суворов во главе русских войск освободил от французов Италию. В Вандее снова поднимался монархический мятеж.
Директория не могла справиться даже с шайками разбойников, свирепствовавших в стране и мешавших свободной торговле.
Поэтому буржуазия и зажиточное крестьянство, освобожденное от феодального гнета, жаждали только одного — силы, способной защитить завоеванные ими позиции от врага внутреннего — городской и сельской бедноты и внешнего — монархической интервенции.
Почва для военной диктатуры была подготовлена; многие с надеждой смотрели на окрепшую армию как на силу, которая могла выдвинуть кандидата в диктаторы. Особенной популярностью пользовался молодой генерал Наполеон Бонапарт, который в глазах широких масс был их решительным защитником против посягательств монархистов. Многим было памятно, как 13 вандемьера (5 октября 1795 г.) он расстрелял из пушек вооруженную толпу, организованную верхушкой буржуазии и монархистов, собиравшуюся разогнать термидорианский состав Конвеи-
164
та. Поэтому u рабочие, мечтавшие о «режиме, при котором едят», не увидели никакой угрозы для себя в том, что храбрый генерал Бонапарт уничтожает ненавистную нм Директорию.
16 октября 1799 г. вернувшийся из Египта Бонапарт, в котором уже видели «спасителя республики», был с рукоплесканиями встречен в Париже. Общий восторг и надежду, что Бонапарт установит в стране «прочный порядок» и создаст «твердую власть», целиком разделял и Национальный институт.
Лично и хорошо знакомый с будущим диктатором, Лаплас более других радовался возвращению Бонапарта во Францию. Они были чуть ли не друзьями.
Замкнутый, самолюбивый юноша, в котором никто еще не мог заподозрить будущего беспощадного диктатора, в 1784 г. поступил в Парижскую военную школу. Избрав своей специальностью артиллерию, Бонапарт слушал лекции Лапласа и Монжа. Лапласу он сдавал выпускные экзамены по математике как экзаменатору королевского корпуса артиллеристов.
Лапласу запомнился начитанный и талантливый юноша, в котором скрыты были общие им обоим честолюбие и настойчивость.
В флореале XII, последнего, года республики (1804 г.) Лаплас писал Наполеону: «Я хочу к приветствиям народа присоединить и свое приветствие императору Франции, герою, которому двадцать лет тому назад я имел счастливую привилегию открыть карьеру, осуществленную им с такой славой и с таким счастием для Франции».
Еще до Итальянского похода Наполеон был близок со многими членами Института и этой связи не порывал до конца своей блистательной карьеры.
Наполеон любил, чтобы в «его» государстве блистали имена «его» актеров (как Тальма), «его» писателей (как Шатобриан) и «его» ученых (как Монж). Оказывая им мелкие знаки внимания с высоты своего могущества, он умел действовать на их психологию, пленять их собой, подобно тому, как умел влиять па своих офицеров и солдат. По повышенный интерес императора к физико-математическим наукам и их представителям лежал в другой плоскости.
Из биографии Наполеона хорошо известно, что в ранней молодости он все свободное время посвящал чтению. Больше всего привлекали его внимание военная история, математика и география. На пятнадцатилетнего любозна
165
тельного и критически настроенного юношу не .могли ле повлиять уроки таких крупных ученых, энтузиастов науки, как Лаплас и Монж. Особенно увлекало Наполеона артиллерийское дело. Как артиллерист, к тому же выдающийся, он прекрасно понимал, какое значение для развития этого рода оружия имеет механика, позволяющая вычислять траектории снарядов, дальность выстрела, нужную величину заряда и т. д.
В Оксопне в 1788 г. Наполеон написал трактат по внешней баллистике (по метанию ядер и бомб). Если бы революция не дала выхода его способностям и честолюбию, незаметный артиллерийский офицер, возможно, попытался бы добиться славы на ученом поприще. Недаром в период лихорадочной деятельности по устройству Булонского лагеря, он бросил фразу, обращенную к Лапласу: «Истинно сожалею, что сила обстоятельств удалила меня от ученого поприща».
После термидорианского переворота подозреваемый в симпатиях к якобинцам двадцатипятилетний генерал с трудом был зачислен в топографическое отделение военного штаба, возглавляемого Л. Карно. В эти месяцы он продолжал усиленно заниматься, посещая астрономическую обсерваторию, где, как говорят, жадно слушал лекции Лаланда. Он возобновил в это время свое знакомство с Лапласом и другими членами Института, преимущественно механиками и математиками.
Вскоре после успешного подавления вандемьерского мятежа роялистов Бонапарт оставил свои занятия наукой.
Сделавшись любимцем Барраса, главы Директории, он был назначен главнокомандующим итальянской армией, что его привлекало, конечно, гораздо больше, чем изучение небесных светил.
Вернувшись в декабре 1797 г. в Париж после победоносного завершения итальянской компании, Наполеон при поддержке Талейрана стал добиваться у Директории средств на организацию похода в Египет. Тут Наполеон снова обратился к Национальному институту, но уже не как скромный ученик, а как кумир армии.
Обращение Наполеона к Институту свидетельствует о том огромном.влиянии, которым в эту эпоху пользовались ученые. Талейран, а потом и сам Бонапарт прочитали в Институте доклады о Египте и доказывали, как много выигрывает Франция, обратив процветающую страну в свою колонию. Изучение природных богатств страны невозможно без содействия науки, и Наполеоп без труда
166
убедил ученых подать свой веский голос за желательность военной экспедиции в Африку.
Хлопоты Бонапарта увенчались успехом. Готовясь к далекому походу, Наполеон не забыл взять с собой в Африку целую плеяду крупнейших ученых.
Вербовкой ученых занимался Бертолле: «Мы не знаем,— говорил он,— куда отправится армия, но знаем, что ею будет командовать Бонапарт, а мы будем заниматься исследованием стран, по мере покорения их нашими легионами». Кроме крупных ученых, в экспедицию, несмотря на неопределенность ее целей, напросилось сорок шесть человек молодежи из Политехнической школы.
Лаплас не отважился отправиться в далекое и опасное путешествие. Он не любил рисковать.
Тотчас же по занятии Каира Наполеон основал Египетский институт (22 августа 1798 г.) по образцу Национального института в Париже. Несмотря на кратковременное существование, Египетский институт прославился тем, что его сотрудники успели выполнить множество краеведческих работ, впервые раскрывших перед европейцами страну фараонов и пирамид. В разряд математики Института вошли Монж (председатель) и друзья Лапласа — Фурье (секретарь) и Бертолле. Себя Бонапарт тоже не забыл и назначил товарищем председателя того же разряда математики. От президенства от отказался, якобы говоря: «Главою института надо сделать не меня, а Монжа; это сообразнее со здравым смыслом».
Уважение Наполеона к Институту было так велико, что, как говорит историк Тэи: «Уже в Египте победитель ставил в заголовке своих прокламаций — «Бонапарт, главнокомандующий, член Института», будучи уверен, как говорят, что это будет понятно последнему барабанщику».
Стремительно вернувшись во Францию с твердым намерением принять участие в дележе власти разваливающейся Директории, Наполеон сразу же обратился к Национальному институту. Он заранее хотел заручиться его поддержкой при предстоящем перевороте. Ему надо было за короткое время повидаться с целой вереницей нужных людей.
Закрепить за собой симпатии членов Института, являвшихся представителями и вождями французской интеллигенции, Наполеон старался лестью и обещаниями.
Первое же письмо, написанное им в Париже, было адресовано Лапласу и содержало благодарность за присылку
167
ему первого тома «Небесной механики», только что вышедшего из печати. Вот оно:
«С благодарностью принимаю, гражданин, присланный вами экземпляр вашего прекрасного труда. Первые же шесть месяцев, которыми я буду иметь возможность располагать, пойдут на то, чтобы прочесть ваше прекрасное произведение. Если у вас нет ничего лучшего в виду, сделайте мне удовольствие прийти пообедать с нами завтра. Мое почтение госпоже Лаплас».
«Первые шесть месяцев», которыми Наполеон мог бы располагать, конечно, у пего уже ие напились до его ссылки на остров Эльбу.
Зато у Лапласа действительно «не нашлось ничего лучшего», как принять приглашение Наполеона. Вероятно, во время этой интимной беседы Наполеон хорошо прощупал политическое настроение Лапласа, убедился в его полной благонадежности и, быть может, намекнув на будущие милости, даже заручился его поддержкой в Академии.
За семнадцать дней до переворота, 1 брюмера (23 октября 1799 г.), Бонапарт отправился в Институт на обычное заседание. Он вошел в зал, на правах рядового члена занял свое место и внимательно выслушал доклады. На следующем заседании, через четыре дня, ему по его просьбе предоставили слово для доклада. Бонапарт подробно рассказал о Египте и его памятниках древности. Он утверждал, что канал, соединявший Средиземное море с Красным, действительно существовал, и что по сохранившимся остаткам его можно восстановить. Он, Бонапарт, распорядился произвести на месте астрономо-геодезическую съемку и нивелировку, которые облегчат задачу восстановления капала.
После Бонапарта с дополнительным докладом выступил Монж, подчеркнув научную ценность изысканий и мероприятий Наполеона. Члены Института были восхищены, видя во всемогущем генерале «завоевателя-цивилизатора». Недаром про Бонапарта говорили: «Из всех военных — это самый штатский». В сравнении с ним генералы Дурдэн, Ожеро, Бернадот, Ланн и другие казались грубыми солдафонами. Ученые наивно воображали, что Бонапарт создаст правительство прогрессивное и ученое, максимально поощряющее науки и философию. В их глазах победа Наполеона являлась победой их интересов, политических и идеологических. В Институте началась непрерывная пропаганда в пользу Наполеона, руководи
168
мая его спутниками по Египту: Монжем. Бертолле, Воль-неем и Кабанисом.
Лаплас, посвященный в намерения Наполеона, вероятно, из обычной осторожности держал язык за зубами.
Наполеон всеми мерами поддерживал легенду о своей идеологической близости к энциклопедистам. Вольпея, например, Наполеон заполучил в число сторонников, расхваливая его литературные описания Востока, правдивость которых он теперь мог якобы проверить во время своих экспедиций. Кабапису генерал высказывал свое восхищение с тем актерским «наигрышем», который окружающие раскусили в нем гораздо позже.
Без пяти минут диктатор, он усиленно подчеркивал свои симпатии к последним энциклопедистам эпохи Просвещения. клялся в верности их идеалам и частенько цитировал Руссо, которым немного увлекался в ранней молодости. Готовя меч, генерал часто посещал места, где собирались философы, и в саду госпожи Гельвеции восхвалял «мирное житие на лоне сладостной натуры».
Если бы эти люди знали, что этот «просвещенный атеист» в эполетах из политических соображений восстановит во Франции католицизм, они бы сразу отшатнулись от него. Это было еще в то время, когда, например, Нэжон вместе с астрономом Лаландом открыто воевали против религии, продолжая дело Гольбаха и Дидро. Однажды Нэжон на заседании Института воскликнул: «Клянусь, что бога нет, и требую, чтобы его имя никогда не упоминалось в этих степах».
Часто высказывавшееся Наполеоном презрение к религиозным предрассудкам, казалось, гарантировало сохранение материализма как идеологии будущего государства. Кто мог предвидеть, что скоро первый консул будет открыто спекулировать религиозными предрассудками, излагая в научных кругах свои нелепые теории, будет дразнить своих бывших товарищей и говорить им: «По-пробуйте-ка, Монж, с помощью ваших друзей-математиков и философов пошатнуть мою религию». Под друзьями Монжа Наполеон в первую очередь имел в виду астрономов Лаланда и Лапласа. Бывало, что свое неудовольствие выступлениями Лалапда, привыкшего за время революции к полному и открытому «вольнодумству», он высказывал в очень резкой форме. Лаплас был, как всегда, скромен в изложении мыслей, неугодных властителям, и лишь в начале отношений с Наполеоном решался подчеркивать свой атеизм...
169
неудачный министр
18 брюмера Наполеон разогнал Совет Пятисот, Директорию и установил консулат, в котором сразу занял положение диктатора.
Три новоиспеченных консула — Бонапарт, Э. Ж. Сьей-ес и Роже Дюко — первое же заседание на другой день после переворота посвятили организации власти и назначению новых министров. Впрочем, трое из старых министров: Камбасерес — министр юстиции, Бурдон — морской министр и Рейнар — министр иностранных дел временно сохранили свои места.
Военным министром Бонапарт сделал своего верного генерала Бертье. Министром финансов был назначен Годэн.
Историк Вандаль говорит: «Для министерства внутренних дел нужно было более крупное имя. Так как ведомство это руководило и народным просвещением, и всем, что касалось умственной жизни страны, то консулы решили испробовать, может ли первоклассный ученый быть хорошим министром, и назначили Лапласа с тем, чтобы у кормила власти он был представителем науки и философии, славного сословия ученых, среди которых реформа нашла и принципиальное сочувствие и высокоценную поддержку. Назначение Лапласа было долей барышей, предоставленных Институту».
Вандаль не совсем прав: Лаплас был персональным ставленником Наполеона. Наполеон не назначил на этот ответственный пост ни Монжа, ни Фурье, ни Бертолле, деливших с ним все лишения и опасности Египетского похода.
Прямой и честный Монж, хотя и привязанный лично к Наполеону, еще недавно был ярым якобинцем. Его революционные принципы не позволили бы ему сделаться послушным орудием в борьбе Наполеона за открытую диктатуру — Монж явно «не подходил».Примерно то же можно сказать о Фурье. Более других подошел бы Бертолле, но, по-видимому, он не обладал достаточной известностью и должной твердостью.
В противоположность искреннему и наивному Монжу, осторожный, сдержанный и хитроумный Лаплас скорее годился для роли министра. Холодный, расчетливый ум Лапласа нравился Наполеону, и он находил в нем нечто общее с собою.
Наполеон, как известно, предпочитал «хитрых каналий», которых в случае нужды всегда сам мог перехит-
170
рпть. Недаром же в министры всесильной полиции он взял продажнейшего интригана Фуше.
Конечно, роль министров при консулах была незавидной. Они не смели вести политику; от них требовалось только одно: безропотно выполнять волю Наполеона. Министры должны были быть не политиками, а солдатами.
Через два дня после переворота, 21 брюмера (12 ноября 1799 г.), фактический глава государства явился на закрытое заседание Института в штатском платье зеленого цвета, висевшем, как на вешалке, на тогда еще тощем теле Бонапарта. На этот раз он пробыл там только три четверти часа — ровно столько, сколько нужно было ему для прочтения доклада, заранее включенного в повестку заседания. О своем назначении министром Лаплас узнал от самого Бонапарта.
Невозможно сомневаться, что высокое назначение чрезвычайно льстило огромному самолюбию Лапласа, но он едва ли серьезно думал о том, что и как он должен будет делать. Ведь активной политической роли Лаплас до сих пор не играл и даже не знал как следует ни жизни ни положения страны. Все свое время он посвящал науке, домашнему очагу и Институту.
Между тем задача, ложившаяся на его плечи, была велика и ответственна. Аппарат министерства был полностью расшатан. В канцеляриях кишел «неописуемый муравейник плутов и бездельников». Государственная казна была пуста, чиновники уже десять месяцев не получали жалованья. Через несколько дней Лаплас должен был явиться к консулам с заявлением, что у него «дела вот-вот встанут за отсутствием денежных фондов».
Еще через несколько дней к Лапласу стали поступать тесьма разнообразные сведения из провинции. Власть на местах в большинстве случаев была выборная или назначенная еще Конвентом и в своем большинстве плохо мирилась с переворотом. Многие представители местных властей не хотели признать брюмерский переворот и противились обнародованию бонапартистских прокламаций. Департамент Юра собирался даже поднять восстание и двинуться на Париж.
С другой стороны, переворот окрылил монархистов и примыкавшие к ним группы. Опьяненные надеждой на успех, они в ряде городов стали играть руководящую роль, устраивали манифестации и даже организовывали кое-где нападения на гражданских чиновников, преимущественно из выдвинутых за годы революции.
171
В расчеты Бонапарта не входило дать роялистской реакции разрастись настолько, чтобы создать серьезную угрозу реставрации Бурбонов. Поэтому в первые же дин своего правления Наполеон внушительно одернул зарвавшихся реакционеров. !)то было необходимо и для успокоения тех, кто в оживлении реакции мог увидеть сочувствие вновь образованного правительства монархической реставрации.
Войскам было поручено силой разгонять реакционные сборища. Епископу Ропе и другим священнослужителям, громко агитировавшим за усиление реакции, было сделано строгое внушение. Между 30 брюмера (21 ноября) и 6 фримера (27 ноября) Лаплас и Фуше но распоряжению консулов составили циркуляры, гарантирующие страну от возвращения реакционных эмигрантов и от преобладания какого-либо культа. Циркуляры были разосланы на места.
Лаплас в своем циркуляре выступает воинствующим безбожником и недооценивает чисто политические расчеты Наполеона. Он указывает, например, со значительной долей наивности: «Не упускайте ни одного случая доказать вашим согражданам, что суеверие не больше реализма выигрывает от перемен. происшедших 18 брюмера. Вы оправдаете доверие правительства лишь в том случае, если будете с самой неуклонной точностью исполнять законы, которыми установлены национальные празднества п празднование десятого дня декады, республиканский календарь, новая система мер и весов и т. д.»
Фуше, напротив, прекрасно понимая, даже предугадывая политику Бонапарта в вопросах религии, выражался иначе. Он писал: «Правительство одинаково покровительствует всем вероисповеданиям», давая этим надежду и католическому духовенству, что отныне оно снова будет находиться под защитой закона.
Лаплас как министр внутренних дел должен был ведать всей административной жизнью страны, в том числе торговлей, промышленностью, общественными работами, путями сообщения и многими другими отраслями, позже выделенными в другие министерства.
Одним из главных препятствий к экономическому возрождению Франции являлось убийственное состояние дорог. В дождливый период в некоторых местностях дороги становились совершенно непроезжими, и всякое сообщение между городами прекращалось. По докладу Лапласа консулы отпустили министерству внутренних дел
172
на исправление дорог особый кредит в четыре миллиона франков, ио, как увидим, Лапласу тго пришлось его использовать.
Стол нового министра завалили донесения, вроде рапорта помощника комиссара исполнительной власти при цен тральной администрации департамента Жиронды: «Я не вправе скрывать от вас, господин министр, чго пи одна из установленных властей г. Бордо не пользуется доверием общества, что делает необходимым почти полную реформу. Общество требует, чтобы ожидаемые реформы осуществлялись как можно скорее, иначе власть перестанут признавать, и все ее указы потеряют силу; тогда спокойствие по необходимости будет нарушено...»
Первое время Лаплас не знал, кем заменить местные власти, и пока Бонапарт не принялся решительно за централизацию власти, в провинции сидели старые кадры. Лаплас представлял на утверждение консулов лишь постановления, касавшиеся отдельных лиц. Увольнялись немногие чиновники, открыто выражавшие вражду к новому режиму, либо слишком восстановившие против себя общественное мнение.
В мотивировках, даваемых Лапласом, чувствовались настроения, мало соответствующие духу времени, иногда слишком отвлеченные. Он писал, представляя, например, к увольнению людей: «за недобросовестное выполнение служебных обязанностей», «пользуется дурной славой», «враг всякого общественного порядка» и т. it. Лапласу удалось убрать несколько самодуров, но общие мероприятия политического характера оказались недоступными атому гениальному уму.
Во многих местах администраторы, переведенные на роль «временно исполняющих», еще не зная, какова будет их судьба при новом режиме, сидели сложа руки и почти не вмешивались в жизнь населения. Один из агентов писал, например, Лапласу: «Администрация пи во что не входит, но я принужден сказать, что от этого живется только спокойнее».
По обязанности министра Лаплас ежедневно бывал после обеда на доклад»' у консулов, иногда Наполеон приглашал его к утреннему завтраку и как бы невзначай давал те или иные директивы.
Иногда Лапласу приходилось посещать вместе с женой и салон будущей императрицы Жозефины, где новая знать начинала блистать роскошью туалетов и галантностью манер.
173
ОТСТАВКА ЛАПЛАСА
24 фримера (15 декабря 1799 г.) муниципалитеты парижских секций, построенные по-военному в колонны, прошлись по городу с барабанщиками впереди, объявляя новую конституцию. Согласно желанию Наполеона эта конституция была «краткой и... неясной».
В Институте новая конституция, поддержанная Бертолле и Лапласом, не терявшим связи со своим родным учреждением, была горячо одобрена. Члены Института убедились, что для них обеспечено место и в будущем сенате, и в законодательном корпусе, и в трибунале. «Капризы» народных выборов им отныне не угрожали, так же как и суд народа. Кабанис от имени Института произнес «похвальное слово», в котором все еще проглядывала надежда на то, что правительство консулата будет диктатурой умственной аристократии и интеллигенции, хотя и управляющей во имя «революции и народа».
Интересы крупной буржуазии и прослойки, представляемой Институтом, совпали еще раз. Созданный буржуазной революцией Институт не стал институтом трудового народа, а остался типичным буржуазным учреждением.
Не прошло и полутора месяцев, с тех пор как Лаплас принял портфель министра внутренних дел, как он получил от Бонапарта следующее письмо:
«Бонапарт, консул республики, гражданину Лапласу, члену охранительного сената.
Услуги, которые Вы призваны оказать республике, гражданин, выполнением возлагаемых на Вас высокой важности функций, уменьшают мое сожаление об уходе Вашем из министерства, где Вы своею деятельностью завоевали общие симпатии. Честь имею предупредить Вас, что Вашим преемником я назначил гражданина Люсьена Бонапарта. Предлагаю Вам безотлагательно передать ему портфель».
Решительная и быстрая отставка была произведена так, чтобы как можно меньше задеть самолюбие Лапласа и стоявшего за ним Института.
Говорят, будто Лаплас предпринял некоторые шаги, чтобы восстановить потерянное положение, но безуспешно.
Что же заставило Наполеона заменить своего первого кандидата Лапласа другим?
Впоследствии, в своих воспоминаниях па острове Св. Елены, Наполеон писал о Лапласе следующее:
174
«Первоклассный геометр вскоре заявил себя администратором более чем посредственным; первые его шаги па этом поприще убедили нас в том, что мы в нем обманулись. Замечательно, что ни один из вопросов практической жизни не представлялся Лапласу в его истинном свете. Он везде искал какие-то субтильности, мелочи, идеи его отличались загадочностью, наконец, он весь был проникнут духом «бесконечно малых»*), который он вносил и в администрацию».
Ясно, что Лаплас как исполнитель воли Наполеона не мог идти в сравнение с такими подручными, как Талейран и Фуше. Практическая жизнь Лапласу была знакома слишком мало и, действительно, у него было слишком сильное стремление ввести в практику администрирования математический расчет. Мы вскоре увидим, что в этот период в голове Лапласа уже усиленно роились мысли, ведущие к усовершенствованию теории вероятностей и приложению ее к области общественных явлений. Если к этому прибавить, что Лаплас высказывал иногда, может быть, по инерции некоторое «свободомыслие», то легко станет понятным и то, что он не мог угодить трезвому практицизму Бонапарта, и то, что в своей оценке политической деятельности геометра бывший император был совершенно прав.
Однако не одни лишь соображения о непригодности к роли министра определили судьбу Лапласа. С первых же дней своего пребывания у власти Наполеон начал радеть своим многочисленным родственникам. И здесь им руководили не столько родственные чувства, сколько политический расчет.
Помощь Люсьена при подготовке переворота и при разгоне Совета Пятисот обязывала Наполеона как-нибудь вознаградить его и дать выход его энергии и честолюбию. Наполеон решил, что самым подходящим будет министерство внутренних дел. Тут Люсьен Бонапарт имел бы много почетных обязанностей, открывая выставки, заседания, поддерживая сношения с учеными, артистами и литераторами. Все это он умел делать с нужным внешним блеском.
Интересно отметить, что уже через год Наполеон отправил своего брата в почетную ссылку, назначив его посланником в Испанию, а близкие отношения с Лапласом у него продолжались до конца его карьеры.
*) Т. е. дифференциального и интегрального исчислений.
175
НОВЫЕ НАГРАДЫ
Сделавшись официально первым консулом, Наполеон перевел Лапласа в Охранительный сенат, что являлось довольно почетным назначением.
В Сенат было назначено шестьдесят, впоследствии восемьдесят несменяемых пожизненных членов с годовым жалованьем в 25 тысяч франков! Это значительно превосходило все прежние доходы Лапласа. Сенат фактически должен был охранять... власть Наполеона. По истечении полномочий консулов Сенату, по конституции, предстояло избрать новых, но такого проявления своих прав ему никогда не пришлось осуществить. Зато Первый консул расточал Сенату свои милости. Кроме Лапласа в Сенат из ученых попали Бертолле. Моня;. Шапталь, Фуркруа, Бугенвиль и кое-кто из литературного мира. Председателем Сената был сначала Сьейес.
Вскоре Лаплас был назначен вице-президентом Сената, затем даже председателем, а с 1803 г. канцлером, но никаких следов его деятельности на этом поприще история нам не оставила. Роль Сената заключалась в самом точном выполнении директив, даваемых пожизненным Первым консулом. Один только раз Сенат решился противостоять Наполеону; это было отклонение им первого тайного законопроекта о провозглашении Первого консула императором.
Единственным мероприятием Лапласа, может быть, проведенным им по собственной инициативе в период империи, было упразднение революционного календаря п возврат к григорианскому (новому стилю). Постановление, декретирующее этот возврат, было обнародовано после доклада Лапласа, хорошо видевшего, что Наполеон, ставший императором, стррмпгся стереть в памяти французов последние воспоминания о республике.
Революционный календарь, разработанный комиссией под председательством Ромма, был декретирован в октябре 1793 г.; он порвал со многими архаическими традициями. Например, обычай считать началом года 1 января был введен в XVI в. по приказу короля Карла IX — того самого, при котором была устроена варфоломеевская резня. Семидневная же неделя григорианского календаря целиком связана с астрологическими суевериями (верой во влияние небесных светил па земные события), и каждый ее депь был посвящен определенной планете. Число дней в месяцах — неодинаковое.
176
В революционном календаре, действовавшем четырнадцать лет, год начинался с осеннего равноденствия (22 г,ди 23 сентября), совпадавшего с днем провозглашения Франции республикой. Счет лет велся с 22 сентября 1792 г., I. е. со дня свержения королевской власти. Год был разделен па двенадцать месяцев по тридцати дней в каждом; названия им были даны в соответствии с явлениями природы, например брюмер — месяц туманов, пивоз — месяц снега, вандемьер — месяц сбора винограда, термидор — месяц жары и т. п.
Каждый месяц был разбит на три декады по десять дней в каждой, а в конце года добавлялось пять или шесть праздничных дней.
Введением этого календаря, логичного и довольно простого, революционная Франция нанесла удар и христианству, связывавшему с каждым днем празднование каких-либо святых.
Этот-то календарь Лаплас и отменил, хотя почти единственным его недостатком являлось отсутствие определенной системы високосных годов. Лаплас, по-видимому, из одного лишь желания угодить Наполеону выступал за отмену этого прекрасного календаря, очень слабо аргументируя свое предложение какими-либо «научными» основаниями...
В 1805 г. жена Лапласа получила звание придворной дамы принцессы Элизы — сестры Наполеона.
При учреждении Наполеоном ордена Почетного Легиона Лаплас был назначен одним из первых его кавалеров, а в 1808 г. был возведен в звание графа империи. Орден Почетного Легиона прибавил новый заметный доход Лапласу.
В эти же годы Лаплас получил и ряд ученых международных званий, которые были присуждены ему как крупнейшему ученому своего времени, несмотря па ненависть побежденных стран к Французской империи, проводившей захватнические войны.
В 1801 г. Лаплас был избран членом-корреспондентом научных обществ в Турине и в Копенгагене, в 1802 г.— членом Академии паук в Геттингене, в 1808 г. членом Вер-линской Академии наук и в 1809 г.— Академии наук Голландии.
Расположение Наполеона к Лапласу обусловливалось, разумеется, не одними научными заслугами великого геометра, а скорее его беззастенчивым угодничеством. Так, один из томов «Небесной механики», вышедший в 1802 г.,
177
Лаплас посвятил Наполеону п в посвящении оставил далеко позади все, что оп писал несколько лет назад в посвящении Совету Пятисот.
«Гражданин Первый Консул,— гласило посвящение,— вы позволили мне посвятить вам эту работу. Я очень польщен и мне сладостно посвятить ее герою, умиротворителю Европы, которому Франция обязана своим процветанием, своим величием и самой блестящей эпохой своей славы; просвещенному покровителю наук, который ... видит в их изучении источник самых благородных наслаждений и в их прогрессе — усовершенствование всех полезных искусств и всех общественных установлений. Пусть эта работа, посвященная самой прекрасной из естественных наук, будет долговечным памятником той признательности, которую вызывают ваше отношение и благодеяния в тех, кто этими науками занимается».
В ответ на это посвящение, прочтя несколько глав «Небесной механики», Наполеон отвечает Лапласу: «Истинно сожалею, что сила обстоятельств удалила меня от ученого поприща; по крайней мере, я желаю, чтобы люди будущих поколений, читая «Небесную механику», не забыли того уважения, которое я питал в своей душе к ее автору».
Только что сделавшись императором, Бонапарт уведомляет Лапласа из Милана: «Мне кажется, что «Небесная механика» возвышает блеск нашего века».
Наконец 12 августа 1812 г., накануне столкновения под Красным, перед взятием Смоленска, Бонапарт шлет из далекой России письмо в ответ на получение им нового труда Лапласа — «Аналитической теории вероятностей»: «В иное время я, располагая досугом, с интересом прочитал бы вашу «Теорию вероятностей», но теперь я принужден только выразить мое удовольствие, которое всегда чувствую, когда вы издаете сочинения, совершенствующие и распространяющие пауку, возвышающую славу нации. Распространение, усовершенствование наук математических тесно соединены с благоденствием государства».
Милости, которыми Наполеон осыпал Лапласа, не были исключительным явлением. Бертолле, правда, такой же близкий сотрудник Наполеона, как Монж и Лаплас, тоже был сделан графом империи, кавалером ордена Почетного Легиона и сенатором. Монжа, Л. Карно и Фурье Наполеон тоже возвел в графы, дал им крупные государственные должности. Лагранж, который никогда не вмешивался в политику, получил от Наполеона те же
178
почести, что Лаплас и Бертолле. Ученик и сотрудник Лапласа, знаменитый механик-теоретик и астроном Пуассон получил титул барона.
Наполеон был щедр на награды, располагавшие людей в его пользу. Кроме того, и это самое существенное, тактика прикармливания выдающихся деятелей, обнаруживающих покорность и поддерживающих своим авторитетом существующий строй, всегда была свойственна в той или иной мере руководителям эксплуататорского общества.
В ЗЕНИТЕ СЛАВЫ
ИНСТИТУТ ПРИ НАПОЛЕОНЕ
В то время как под вывеской «умиротворения Франции» в интересах восторжествовавшей реакционной буржуазии производилось настойчивое выкорчевывание демократических учреждений и революционных порядков, в Национальном институте также происходили некоторые перемены.
С 13 мая 1801 г. Лаплас на заседаниях Института должен был, как и его коллеги, носить форму, предписанную консульским указом. Были введены две формы — будничная и парадная. Консулы, вернее — Наполеон, хотели и среди штатских чиновников внедрить дисциплину п придать им больше внешнего блеска и эффекта. Парадный, или «большой», костюм состоял из черных панталон и такого же камзола, сплошь покрытых шелковым шитьем, изображавших оливковые ветви темно-зеленого цвета, и шляпы, носившей название «а-ля фрапсэз». «Малый», или будничный, костюм отличался от «большого» тем, что шелком были расшиты только воротник и обшлага камзола.
В таком мундире Лаплас изображен па некоторых портретах.
3 плювиоза XI года (12 января 1803 г.) по докладу нового министра внутренних дел Шапталя Институт был вновь несколько реорганизован. Вместо трех разрядов в нем было введено четыре разряда — физико-математических паук, французского языка и литературы, истории и древней литературы, изящных искусств. Первому разряду — возможно, под влиянием Лапласа — был придан наибольший вес. В него вошло шестьдесят пять членов (в остальные — от 29 до 40 человек). Кроме того, первый разряд был разбит на две секции: математическую и физическую; каждая из них имела своего непременного секретаря. Два человека от этого разряда входили и в президиум Института, так что физико-математические науки получили заметное преобладание над остальными. Должность непременных секретарей, упраздненная с падением монархического режима, была восстановлена по таким соображениям: «Восстановление этих должностей возродит отрасль красноречия, запущенную за последнее десятилетие. Кроме того, это дает правительству уверенность, что его воля в отношении составления истории наук за
180
Лаплас в годы наполеоновской империи
каждые пять лет будет хорошо выполнена». Впервые в 1802 г. Институту было поручено составить сводку состояния французской пауки, литературы и искусства, начиная с 1789 г. Такие же сводки ему предлагалось представлять в дальнейшем каждые пять лет.
Выборы членов Института должны были утверждаться правительством, вернее — Наполеоном, который умудрялся поспевать всюду.
При империи Институт, перед которым когда-то заискивал Наполеон, стал совершенно послушным новому правителю. Первый консул, а затем император хозяйничал в нем как хотел, и в Институт выбирали только желательных ему лиц. Из Института был изъят разряд гуманитарных и политических наук. Заниматься ими вообще было запрещено, за исключением «истории, преимущественно
181
древней истории». Наполеон не выносил критики, «болтовни» и «идеологов».
Наполеон частенько делал грубые выговоры астроному Лаланду и писателю Шатобриану, когда ему казалось, что они уклоняются от религиозной или политической ортодоксии империи. Однажды он вызвал к себе Сежура и сказал: «Вы председательствуете во втором разряде Института. Я приказываю вам передать ему, что я не желаю, чтобы на заседаниях говорили о политике. Если разряд не будет повиноваться, я его сломаю, как негодную тросточку».
Избираемые члены Института должны были представляться императору лично, после того как он утвердит их избрание. В назначенный день эти лица вместе с президиумом Института, секретарями четырех разрядов и академиками, желавшими лично представить властелину свои выдающиеся работы, собирались в гостиных Тюильри. Император, возвращаясь с мессы, которую он теперь стал посещать, делал смотр артистам, литераторам и ученым, зеленой шеренгой выстроившимся вдоль зала. Для наиболее честных из них было невыносимо наблюдать болезненное стремление быть замеченными императором, подобострастную угодливость, которые были характерны для большинства светил науки и Института.
В этом отношении любопытна сцена, свидетелем которой был Лаплас.
Знаменитый основатель теории эволюции в биологии, убеленный сединами Ламарк подал с глубоким поклоном Наполеону свою только что вышедшую книгу.
— Это что еще такое? — спросил Наполеон.— Это ваша бессмысленная «метеорология», этот ежегодник, позорящий ваши старческие дни? Занимайтесь естественной историей, и я с удовольствием приму ваше произведение. Этот том я беру только из уважения к вашим сединам. Держите! — и император сунул книгу кому-то из своей свиты.
После каждого быстро и повелительно вылетавшего слова Наполеона несчастный Ламарк тщетно пытался пробормотать: «Я представляю вам труды по естественной истории» и, не найдя в себе нужной гордости, расплакался.
Араго рассказывает, что сейчас же после этого разговора с Ламарком Наполеон обратился к одному из членов Института — Ланжуинэ — ив ответ наткнулся на непривычную для себя дерзость.
182
— Я вижу, весь Сенат целиком собирается влиться в Институт,— смеясь обратился он к Ланжуинэ.
— Ваше величество, ведь это то учреждение, у которого больше, чем у какого-либо другого, остается свободного времени для занятий литературой,— ответил Ланжуинэ, намекая, что фактически Сенату приходилось лишь беспрекословно вотировать императорские указы.
ЛАПЛАС В ИНСТИТУТЕ
Роль и авторитет Лапласа в Институте и в области науки, и в области общественной, огромные еще при Директории, не уменьшились ни при Наполеоне, ни при реставрации Бурбонов.
В 1822 г., после смерти Деламбра, производились выборы нового непременного секретаря секции математики. Были выставлены кандидатуры Араго, Био и Фурье. Лаплас был за Фурье, старшего из всех троих. Араго снял свою кандидатуру. Лаплас, усиленно занимавшийся теорией случайных явлений, разыграл на выборах сцену, доставившую его коллегам большое развлечение. Перед самым голосованием Лаплас взял вместо одного два билета, на которых надо было написать имя одного из кандидатов. Сосед из нескромного любопытства заглянул в билеты и увидел, что Лаплас на обоих билетах написал имя Фурье. После этого академик спокойно положил два свернутых билета в свою шляпу и, обращаясь к тому же удивленному соседу, сказал: «Вы знаете, я заготовил два билета. Один из них я положу в избирательную урну, другой разорву. Таким образом я сам не буду знать, за кого из двух кандидатов я подал голос». В результате голосования Фурье получил тридцать восемь голосов, а Био десять, чего и хотелось Лапласу. Своей кажущейся бесполезной хитростью Лаплас хотел лишь создать себе репутацию беспристрастного выборщика.
Бывали, однако, случаи, когда общественное мнение оказывалось сильнее влияния Лапласа. В этом смысле характерна история избрания в Институт Араго.
Доминик Франсуа Араго, отчасти ученик Лапласа, уже в ранней молодости вместе с Био выдвинулся своими работами по атмосферной рефракции и по измерению дуги меридиана в Испании, продолжая дело, начатое еще во время революции Мешеном и Деламбром. В эту экспедицию он попал по рекомендации Пуассона, своего учителя
183
по Политехнической школе, и по протекции самого Лапласа, благоволившего к Пуассону, своему ученику и последователю. Еще в 1805 г. Араго при содействии Лапласа получил место секретаря Бюро долгот, вместе с Бу-варом производил для него вычисления и часто бывал у Лапласа. Задолго до того как Араго прославился своими исследованиями по физике и отчасти ио астрономии, он баллотировался в члены Института па место, освободившееся после смерти Лаланда.
Лаплас, однако, считал, что Пуассон как старший должен быть избран раньше Араго, и за день до выборов уговорил последнего снять свою кандидатуру, пока не откроется вакансия в отделении геометрии, па которую он может быть избран. Лаплас даже предлагал Араго письменно заявить Институту, что он желает быть избранным после открытия вакансии для Пуассона. Араго возражал: «В настоящую минуту я не думаю о месте академика, потому что собираюсь с Гумбольдтом в Тибет. В этих Диких странах звание члена Института не поможет в борьбе с препятствиями. Однако я не могу поступить нетактично в отношении Института. Его ученые члены, получив мое заявление, будут вправе сказать: «Почему вы знаете, что о вас думают. Вы отказываетесь от того, что вам и не предлагают».
Увидев, что уговоры не действуют на Араго, Лаплас стал добиваться своей цели иными путями. Он убеждал коллег, что Араго (ему было всего двадцать три года) еще слишком молод для избрания и не имеет достаточных заслуг.
Спорить с Лапласом дерзали немногие, но Лагранж, авторитет которого в Институте был не меньший, чем у Лапласа, обратился к нему как равный к равному с замечанием: «Но вы сами, господин Лаплас, были избраны в члены Академии, когда не сделали еще ничего выдающегося, подавали только надежды, и все ваши великие открытия были сделаны уже позднее».
Лаплас не нашелся, что ответить на это обращение, и только упрямо твердил: «А я все-таки считаю, что на звание академика нужно указывать молодым людям, как на будущую награду, чтобы поощрить их усилия».
Возмущенный Галле заметил Лапласу: «Вы похожи на кучера, который привязывает клок сена к концу дышла своей повозки для приманки лошадей. Такая хитрость кончается тем, что лошади выбиваются из сил и околевают».
184
В защиту Араго выступили его друг Био, любимец Лап-।аса, Деламбр и Лежандр, так что Лапласу в конце коп-лв пришлось уступить, п он сам подал голос за избрание \раго. Избранный говорил, что не получил бы никакого \ довлетвореиия от выборов, если бы за него не голосовал азтор «Небесной механики».
ЛАПЛАС II ЕГО УЧЕНИКИ
Относясь к своим соперникам в области науки с плохо скрываемой ревностью, Лаплас был прост и внимателен i; молодежи, которая его постоянно окружала. После Лапласа осталась блестящая школа механиков, астрономов и математиков, завершавших сравнительно мелкие недоделки его теории или развивавших дальше его идеи.
Уже отмечалось, как усиленно покровительствовал Лаплас своим молодым сотрудникам: Бувару, Пуассону и отчасти Араго. Исключительным было его отношение к Био, впоследствии крупнейшему физику и историку науки. Эти люди, окружавшие Лапласа, были различны и по происхождению, и по складу характера. Скромный, 1ИХИЙ, усидчивый Бувар, подвижные, решительные и энергичные Араго и Био.
Пуассон, как и Бувар, был выходцем из народа. Его отец — солдат ганноверских войск — дезертировал, не выдержав издевательства над ним офицера, на которвго он не мог найти управы. Отец Пуассона, принимавший активное участие в революции, смог определить сына в Политехническую школу. Экзаменуя учеников по небесной механике, Лаплас задал как-то одному из них очень трудную задачу и поразился ответу, содержавшему совершенно новое и изящное решение вопроса. Этим учеником оказался Пуассон. С тех пор Лаплас, а за ним Лагранж и другие профессора обратили внимание на юношу, который в 1800 г., двадцати лет от роду, представил два блестящих сочинения по математике. Через два года он уже был профессором Политехнической школы, а в 1806 г. сменил самого Фурье. Лаплас привлек его к работе в Бюро долгот. Из учеников Лапласа Пуассон более всех других повлиял на последующее развитие науки (небесной механики, теоретической физики, механики и др.).
Жан Био, оставивший нам наиболее теплые воспоминания о Лапласе, был на четверть века моложе своего учителя. Биография его очень проста. После блестящего окон
185
чания коллежа Людовика, он поступил в 1793 г. канониром в северную революционную армию и участвовал в битве при Гондшуме. Когда его направили из армии в Политехническую школу, он быстро выделился среди учеников.
Знакомство Био с Лапласом состоялось вскоре после окончания молодым ученым Политехнической школы. Био горел страстным желанием проникнуть в тайны движения небесных светил. Это было нелегкой задачей уже по одному тому, что соответствующие работы, частично противоречащие друг другу, были разбросаны по изданиям различных академий. Даже талантливый Био ощутил себя среди этих разрозненных фактов, как мальчик, заблудившийся в лесу.
К своей радости, Био узнал, что Лаплас предпринял огромный труд по созданию своей «Небесной механики», где должно было появиться ясное и систематическое изложение всего достигнутого в этой области. Первый том уже находился в печати, остальные, к огорчению Био, должны были выйти значительно позже.
Био решается лично написать знаменитому академику письмо с просьбой присылать ему корректуры сочинения, по мере того как они будут готовиться. Хотя к тому времени революция несколько сгладила пропасть между патентованными учеными и скромным учителем математики, каким был тогда Био, его надежды на внимание знаменитого геометра все же могли показаться дерзкими.
Био был польщен тем, что Лаплас ответил на его письмо «вежливо и почтительно, как если бы он обращался к настоящему ученому». Впрочем, такова была лишь форма письма, по существу же это был отказ. Лаплас писал, что не может удовлетворить просьбу Био, потому что знакомство с его работой по частям могло бы дать повод «ложно понять его труд, который может быть понятен публике только в целом».
Огорчение Био не уменьшило его настойчивости, и он снова обратился к автору «Небесной механики». Био писал (крайне скромно), что он не имеет никаких ученых заслуг и не принадлежит к той публике, которая способна критиковать, а является рядовым читателем, желающим только учиться. Био добавил, что, внимательно изучая предмет по корректуре и проверяя все вычисления, он сможет обнаружить и устранить опечатки — постоянного врага всех авторов, в особенности тех, кто усиленно пользуется формулами.
186
Настойчивость и скромность Био обезоружили Лапласа. Он ответил очень тепло, поддерживая научный энтузиазм молодого человека, и переслал ему все, что к этому времени было напечатано или набрано из его рукописи.
Био жадно набросился на изучение труда, открывшегося для него раньше, чем о нем узнал мир. Целые дни проводил он над его изучением, исправляя опечатки и ломая голову над лапласовскими «отсюда легко видеть».
С исправленными кооректурами Био стал лично ездить в Париж (тогда это было посложнее, чем в наш век электропоездов) и нередко обращался к Лапласу со своими затруднениями. Случалось, что и сам автор должен был основательно поразмыслить над тем, как он получил гот или иной вывод, но чаще несколько минут размышления восстанавливали ход доказательств, в свое время показавшихся ему «очевидными». Лаплас принимался терпеливо объяснять Био свои выводы, и случалось, что он получал их иным путем, чем первоначально, тем более, что он никогда не упускал из виду педагогической стороны дела. Однажды Лаплас целый час сосредоточенно восстанавливал цепь своих рассуждений, прежде чем ему это удалось. Если бы Лаплас изъял из своего творения все эти «легко видеть», то «видеть», правда, стало бы легче, по носить «Небесную механику» стало бы тяжелее. Получилось бы не пять огромных, сплошь наполненных формулами томов, а восемь или десять, и кто знает, успел ли бы он закончить этот труд до своей смерти.
Чрезвычайно интересны обстоятельства, при которых Лаплас впервые представил Био в Академию.
Вскоре после их знакомства Био нашел в «Петербургских комментариях» один род геометрических задач, которыми занимался Эйлер, давший частное или косвенное решение некоторых из них. Био нашел общее и прямое решение тех же самых вопросов и этим сделал, как ему казалось, удачный шаг вперед в новой для него области.
Поехав в Париж, Био захватил свою работу, чтобы показать ее Лапласу для отзыва. Лаплас очень внимательно выслушал Био. Он спросил его об общем методе и подробностях решения задачи, причем в его словах сквозило некоторое удивление. В заключение Лаплас сказал: «Мне кажется, все это имеет значение. Приходите ко мне завтра утром с вашим сочинением, я с удовольствием ознакомлюсь с ним».
На другое утро точно в назначенный час Био уже стучался в дверь своего учителя. Приветливо встретив гостя,
187
хозяин провел его в кабинет и. прочитав всю рукопись, сказал: «Это очень почтенный труд; вы напали на истинный путь, ведущий к прямому решению всех вопросов итого рода. Но заключение, к которому вы приходите в конце, слишком далеко от найденных вами результатов. Вы встретили непредвиденные трудности, может быть, превосходящие средства анализа при том состоянии, в котором он находится теперь».
Лаплас умел выслушивать научные возражения, и ему пришлось терпеливо убеждать молодого человека, не желавшего признать, что заключительная часть его работы не вполне удачна. В конце концов Био уступил — не авторитету, как он говорит, но силе доказательств собеседника. «Ну вот. так-то лучше,— сказал Лаплас.— все остальное в порядке; представьте завтра ваше сочинение в Академию, а после заседания заходите ко мне обедать. А пока — пойдемте завтракать».
На другой день Био по совету Лапласа отправился в Академию и с разрешения президента'стал заранее выписывать на доске формулы и чертежи для заседания. Первым па заседание пришел Монж. Био являлся его любимым учеником и был уверен, что Монжу доставят большое удовольствие успехи его лучшего слушателя. Подойдя к Био, Монж заговорил прямо о теме его доклада: очевидно, Лаплас предупредил его так же, как и президента.
Вскоре зал наполнился академиками, и у доски собрались лучшие математики Франции — среди них Лаплас, Лагранж и Лакруа. Явился и генерал Бонапарт, только что вернувшийся из Египта и усиленно посещавший тогда Академию как член математического разряда. Био был очень удивлен, когда Бонапарт, рассмотрев заготовленные чертежи, неожиданно сказал: «Эти чертежи мне знакомы».
Выступая первый раз перед высоким собранием, Био мало думал о военных подвигах, власти и политике Наполеона. Гражданин Бонапарт тревожил его гораздо меньше, чем гражданин Лагранж. Как отнесся к его докладу .Лагранж? Только присутствие Лапласа и вера в его авторитетную защиту придали дебютанту нужную уверенность.
Доклад прошел хорошо, и даже суровый критик Лагранж поздравил юношу с удачным началом. Его метод решения задач все признали новым и оригинальным.
Заседание окончилось. Двое ученых шагали к дому Лапласа, где их встретила хозяйка дома. Едва Био успел раскланяться с ней, как Лаплас, взяв его под руку, сказал:
188
П. Лаплас (старинная гравюра)
— Пойдемте-ка на минутку ко мне в кабинет, мне надо >ам кое-что показать.
В кабинете Лаплас достал из кармана ключ и открыл им [аленькую конторку, стоявшую около камина. Био судив-1ением следил за тем, как Лаплас вынул из ящика и мол-i<i передал ему потемневшую от времени тетрадь. В тетради включались все те задачи Эйлера, которыми занимался >ио, и все они были решены тем способом, автором кото-юго только что был признан гость Лапласа.
189
Оказалось, что Лаплас уже много лет тому назад открыл этот способ решения и встретился с теми самыми затруднениями, которые указывал накануне. Он надеялся победить их со временем и до сих пор никому, кроме Бонапарта, не говорил о своей работе. Не сказал он о ней и Био, когда тот принес ему свое открытие как нечто совершенно новое.
Это — единственный известный нам случай, когда Лаплас отказался от своего первенства в пользу другого.
Конечно, Лаплас мог бы уведомить Био о своем открытии в тот же день, когда они об этом впервые заговорили, но Лаплас дал своему молодому другу полную возможность сначала получить удовлетворение от своего открытия и признания его ученым миром. Некоторым вознаграждением за разочарование Био в новизне своего открытия служило то, что он самостоятельно и независимо пришел к тому же открытию, что и величайший ученый его времени.
Лаплас взял с Био слово не говорить никому о том, чем начинающий ученый стал ему обязан, и продолжал молчать о своем открытии. Это событие стало известным лишь через четверть века после смерти Лапласа, когда Био, будучи уже глубоким стариком, счел себя вправе публично высказать благодарность учителю, способствовавшему началу его научной карьеры.
Из рассказов Араго видно, что Лаплас всегда был окружен молодыми учеными и относился к ним просто и внимательно. В живой беседе он проводил с ними иногда целые часы, обсуждая результаты исследований и намечая планы будущих работ. Лаплас входил и в личные интересы своих сотрудников, старался продвинуть их вперед, обеспечить материально. Как председатель Бюро долгот, Лаплас добивался от правительства средств для наилучшего снабжения астрономо-геодезических экспедиций, никогда не забывая обеспечить наилучшими условиями молодых участников этих трудных экспедиций, например тех же Араго и Био.
Лаплас постоянно требовал только, чтобы к научному труду люди относились со страстью, настойчивостью, не теряя времени даром и черпая новые силы из сочинений своих великих предшественников.
В некоторых случаях Лаплас был по-своему отзывчив и к равным себе по славе коллегам. Известно, например, что Лаплас пользовался своим положением для оказания помощи знаменитому немецкому математику и астроному
190
Гауссу. Лаплас живо интересовался прекрасными рабочими Гаусса и, по-видимому, никогда не завидовал его успехам. Узнав, что Гаусс назначен директором Геттингенской обсерватории, но все еще не получает даже познающегося ему нищенского жалованья, Лаплас принял >се меры, чтобы улучшить трудное материальное положение своего иностранного собрата. Это было в те годы, ког-ia Наполеон, подчинив себе всю Германию, обложил ее и без того обнищавшее население огромными контрибуциями. Лаплас горячо описал Наполеону заслуги Гаусса перед астрономией и просил его оказать ученому материальную помощь. Просьба подействовала, и Наполеон из награбленных им миллиардов велел предложить Гауссу пособие в 2 тысячи франков. Несмотря на плохое состояние своих дел, Гаусс отказался принять деньги и приложить руку к дележу награбленного с его же родного народа. Узнав об отказе Гаусса, Лаплас в письмах стал уговаривать его не отказываться от денег, пытаясь доказать, что ни деньги «чисто французского происхождения». Но переубедить Гаусса было невозможно. Национальная гордость Гаусса помешала Лапласу осуществить свое филантропическое намерение.
АРКЕЙЛЬСКОЕ ОБЩЕСТВО
В 1806 г., будучи сенатором, уже владея крупным имением в Нормандии, недалеко от своей родины, и обладая значительными средствами, Лаплас поручил жене купить загородный дом; жизнь в шумном Париже начинала его утомлять. Лаплас узнал от жены, что новый дом находится в Аркейле и только забором отделен от усадьбы его прия-!сля и друга Бертолле.
Аркейль ...Когда-то это было весьма живописное дачное местечко на реке Биевр, расположенное возле поселка с тем же названием, всего в шести километрах к югу от Парижа.
Дом Лапласа в Аркейле был просторен, комфортабельно и изящно обставлен, но отнюдь не роскошен. Не ° акое жилище мог занимать граф и канцлер Сената. Крупнейшие сановники империи буквально тонули в золоте, выкачиваемом из собственного народа и из народов побежденных стран.
Бертолле велел сделать калитку в заборе, отделявшем его сад от владений Лапласа. В день прибытия Лапласа Бертолле встретил его на границе их владений и подал
191
ему один из двух специально заказанных ключей от калитки, приглашая в любой момент к себе в гости. Прежние дружеские отношения между двумя учеными стали еще теснее. Их связывали общие воспоминания, а частично и общие научные интересы. Бертолле при всех переменах политического строя получал те же награды и блага, которыми пользовался Лаплас.
Совместно с Лапласом Бертолле организовал знаменитое в истории науки Аркейльское научное общество. Вокруг Лапласа и Бертолле группировались многочисленные талантливые ученые, преимущественно молодые. Собрания общества до некоторой степени конкурировали с заседаниями Института в Париже. В состав Аркейльского общества входили преимущественно физики, но разнообразие специальностей было велико. Среди членов общества были такие ученые, как Кондолле, Тэнар, Гей-Люссак, Малюс, Араго, Дюлонг, Био, Пуассон, Шанталь, Кювье и известный немецкий ученый А. Гумбольдт. Нередко сюда специально приезжали и другие известные ученые, всегда встречавшие в доме Лапласа радушный прием.
На средства Бертолле Аркейльское общество издало три тома научных трудов, в которых помещены работы Лапласа по физике. Общение ученых, работавших в разных областях, оказывало взаимное благотворное влияние. Свою интуицию и блестящее знание анализа Лаплас под влиянием общения с физиками приложил к некоторым вопросам этой науки. Но еще сильнее было его влияние на остальных членов общества. Они черпали у Лапласа методы исследования и разрабатывали вопросы, выдвигаемые им.
«Такое объединение необходимо,— писал Лаплас,— когда успехи наук увеличивают число точек взаимного их соприкосновения и не позволяют одному человеку углублять все эти науки сразу. Науки требуют совокупных усилий многих ученых. Таким образом, физик находит в геометре содействие, чтобы возвыситься до наиболее общих причин наблюдаемых им явлений, а геометр, в свою очередь, спрашивает физика, как можно сделать свои исследования полезными для практических приложений и, благодаря этим приложениям, проложить новые пути в анализе. Изолированный ученый может невольно увлечься духом определенной научной системы; он сам видит лишь издали противоречия в своих исследованиях. Между тем в научном обществе столкновение мнений скоро приводит к крушению ошибочных из них. Желание вза-
192
пмного убеждения, необходимого между членами сообщест па, приводит к условию не признавать ничего, что не является результатом наблюдений или вычислений. Оценка их не только с точки зрения их значения и трудности открытия, но и с точки зрения их практической пользы подтверждается многочисленными примерами и тем, что бесплодные на первый взгляд исследования в один прекрасный день получают важные применения».
ТЕОРИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ
Араго говорит: «Канцлер императорского Сената, получавший более 100 тысяч ливров годовой ренты, с пеменыпим усердием, чем простой академик Лаплас, стремился увязать все неправильности и возмущения в движении светил с принципом всемирного тяготения, распространить метод математического анализа на явления общественной жизни, в которых обыватель видит тайну или слепой случай».
Этими словами Араго напоминает о ряде работ Лапласа в области физики, выполненных им с 1808 по 1826 г., и о работах по математической теории вероятностей. Последние в виде прекрасной книги «Аналитическая теория вероятностей» вышли впервые в 1812 г. В 1814 г. вышло второе издание этого замечательного труда, к которому в качестве предисловия был помещен «Опыт философии теории вероятностей», вышедший и отдельным изданием. В 1820 г. вышло третье окончательное издание трудов Лапласа в этой области, снабженное расширенным предисловием и четырьмя дополнениями.
Теория вероятностей родилась из азартных игр, из стремления установить шансы на выигрыш в определенных условиях. Простейшая и наиболее известная игра, основанная на законе случая,— игра в «орла и решку». Если монета представляет собой совершенно правильный цилиндр с центром тяжести, совпадающим с ее геометрическим центром, то вероятность выпадения «орла» при одном бросании монеты такова же, как и для «решки». Сумму вероятностей всех возможных событий в каком-либо явлении принимают за единицу. Если какое-либо явление имеет вероятность, равную единице, то его надо считать достоверным, т. е. таким, которое обязательно произойдет и совершенно не подвержено случаю. Например, если ежедневный восход Солнца рассматривать с точки зрения его вероятности, основанной на непрерывном наблю-
1 Б. А. Воронцов-Вельяминов 193
денйи явления, то вероятность того, что Солнце взойдет завтра, практически равна единице.
Понятие вероятности события, довольно ясное само по себе, в математической теории «случайных» явлений рассматривается как отношение числа шансов, благоприятствующих данному событию, к числу всех шансов.
В случае с монетой вероятность того, что при бросании ее не выпадут пи «орел», ни «решка», равна нулю. Вероятность, что выпадет либо «орел», либо «решка», будет равна единице — это будет достоверность.
В урне лежит сто шаров, из которых один черный, а остальные белые. Какова вероятность того, что, беря науда чу один шар, мы вынем именно черный? Ясно, что каждый шар имеет один шанс быть вынутым, а всего шансов в нашем примере — сто. Вероятность вытянуть белый шар равна девяносто девяти сотым, т. е. очень близка к единице, к достоверности. Может, конечно, случиться, что первый же вынутый шар будет черным, но наш математический расчет позволяет утверждать, что если подобный опыт будет продолжаться много сот раз, то на каждые сто опытов черный шар будет вынут лишь один раз. Подобных примеров, обычно более сложных, где дело основано на так называемых «случайных явлениях», в человеческой практике очень много. Пока не были изучены их объективные законы, разные шарлатаны могли широко использовать «случай», создавая условия, па которых они вовлекали в свое предприятие простодушных людей.
Математика впервые была применена к теории вероятностей Паскалем и Ферма. Они воспользовались методом «исчисления конечных разностей» и решили некоторые задачи, связанные с азартными играми.
Развитие аналитических методов в этой области связывают с именем швейцарца Якоба Бернулли. Он доказал теорему, носящую его имя (проработав над ней 20 лет и применяя топкий анализ, тогда как современная математика доказывает ее в нескольких словах). После него работали над этой теорией математики Моавр и Байес.
Астроном Галлей впервые составил таблицу распределения смертности по возрастам и этим положил начало статистике. Сочетание статистического материала и элементов теории вероятностей придало ей характер подлинной математической науки, могущей иметь громадное практическое значение в самых разнообразных областях жизни.
Когда Лаплас приступил к усовершенствованию теории вероятностей (первые попытки он делал еще двадцатилет-
194
ним юношей), она находилась еще в довольно хаотической состоянии, и методы, которыми она пользовалась, были, иементарны; доказательства теорем получались недоста-। очно ясными и очень громоздкими.
Лаплас прежде всего пересмотрел эти методы и приме-' пившийся математический аппарат и вместо них ввел новые математические методы, использовав достижения современного ему анализа, в частности разработанную им' самим теорию особых «образующих» функций. Этим Лап-« iac сделал свое изложение теории вероятностей простым» ясным, экономичным и изящным. Основным его результатом стала теорема, носящая имя Лапласа,— более широкая и точная, чем теорема Бернулли.
Лаплас развил главным образом ту отрасль теории вероятностей, которая носит название «теория ошибок и способ наименьших квадратов» и без которой не может ныне обойтись ни один естествоиспытатель. Особенно она важна для астрономов и физиков при их многочисленных измерениях одной и той же величины. В ее разработке Лаплас принял участие наравне с Гауссом и Лежандром.
Но и биология, и физиология постоянно прибегают к содействию этой теории. Эмпирически построенная Лежандром и в особенности Гауссом, эта теория, обоснованная и развитая Лапласом, позволяет, например, вычислить точность результата тех или иных подсчетов и наблюдений» позволяет судить о степени достоверности каких-либо численных выводов. Лаплас и Гаусс впервые широко пользовались способом наименьших квадратов в вопросах небесной механики и в других.
В «Опыте философии теории вероятностей» Лаплас дает не только блестящее популярное изложение самой теории, но и делает попытку философского обоснования ее положений и выводов. Тут же он излагает свои обширные соображения о применении теорип вероятностей к явлениям социального характера, но мы их рассмотрим дальше, в связи с общей характеристикой мировоззрения ученого. Развитие математической статистики, биометрии, различного рода страхований, которые, распространившись па различные сферы жизни, сделались неизбежным фактором социальной и экономической политики,— все это свидетельствует о значении, какое может иметь теория вероятностей, лежащая в основе этих наук и приложений.
За последнее время она вводится как обязательный предмет изучения не только па математическом отделении 7* Д95
физико-математических факультетов, но и на экономических, юридических и других факультетах высших школ... И надо помнить, что своими корнями и теория вероятностей, и опирающаяся на нее математическая статистика уходят в труды Лапласа.
ТЕОРИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ В ПРИМЕНЕНИИ К СУДАМ
Несколько в стороне от работ Лапласа в области общей теории вероятностей стоят его попытки применить исчисление вероятностей к человеческому обществу. Они являются, однако, связующим звеном между механистическим подходом к области социологии и психологии и стремлением Лапласа дать всякой теории практически полезное применение.
В применении теории вероятностей к «нравственным», как тогда говорили, наукам Лаплас имел своим предшественником Кондорсе. Лаплас высказывается гораздо осторожнее, чем Кондорсе, занимавшийся, как и Лаплас, вопросом о рациональном устройстве судов. Лапласу более понятна сложность этого вопроса и его качественное отличие от простых процессов, изучаемых механикой. Он подробно разбирает и пропагандирует, хотя и с оговорками, применение теории вероятностей к свидетельским показаниям, выборам, решениям собраний и к судебным приговорам.
Разбирая, например, как нужно организовать суды, чтобы вероятность справедливого приговора, выносимого несколькими судьями, была наибольшей, Лаплас пытается принять во внимание как можно больше обстоятельств и пробует математически учитывать политические симпатии судьи, степень запутанности дела, индивидуальную понятливость судьи и т. п.
Очевидно, у Лапласа было искреннее желание как можно больше приблизить математику к практике, но учесть все обстоятельства, могущие играть существенную роль в тех или иных событиях, и всем им дать правильное численное выражение в данном случае невозможно — такая математическая схема схемой и останется. Однако и тут Лаплас оказывается оптимистом, ведущим нас в бой за разоблачение тайн природы и подчинение ее нашей воле. Но, касаясь общественных форм своего времени, Лаплас боится революционных потрясений: «Не будем противополагать бесполезного и часто опасного сопротивления неиз
196
бежным следствиям прогресса просвещения, но будем .-ппкь крайне осторожно изменять наши учреждения и обычаи, к которым мы давно уже применились. Мы хорошо знаем по опыту прошлого те неудобства, которые они представляют, но мы не знаем, как велико будет зло, которое может причинить их изменение. При такой неизвестности теория вероятностей предписывает избегать всякого изменения; особенно следует избегать внезапных изменений, которые в нравственном порядке, как и в физическом, никогда не происходят без большой потери живой силы».
НЕСКОЛЬКО СЛОВ О ФИЛОСОФИИ ЛАПЛАСА
Лаплас не был признанным философом в современном смысле слова и не создал самостоятельной философской системы. Он являлся последователем французских материалистов-механистов XVIII в., хотя и дал самостоятельное четкое выражение их мировоззрения. Правда, он сделал это не во всей полноте, но зато развил некоторые положения, находившиеся у философов этой школы в зародыше.
Мировоззрение Лапласа отражает взгляды на мир одного из крупнейших представителей науки своего века. Кроме того, знание научного мировоззрения Лапласа помогает уяснить, чем он руководствовался в тематике и методике своих исследований, имевших такое большое влияние на его сотрудников и учеников.
Подводя итоги, надо отметить, что ошибки Лапласа были свойственны всему механистическому материализму. Ата философия является теперь лишь достоянием истории, ее заменила философия марксизма — диалектический материализм.
Но не только как общефилософское мировоззрение, даже в области естествознания механистический материализм оказался недостаточным для объяснения всего многообразия форм и движений материи, изучаемых в физике, химии и особенно в биологии.
Сведение всех сложных явлений к простым, всех качественных различий к одним количественным, всех движений материи к простому механическому перемещению частиц не соответствует истинным взаимосвязям явлений в мире. Законы развития живого организма отличны от законов, применимых к отдельной молекуле, а законы развития человеческого общества отличны от законов развития отдельного человека.
197
ЛАПЛАС II ПЕТЕРБУРГСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
Как известно, великий математик, физик и астроном, петербургский академик Леонард Эйлер, значительную часть жизни проведший в России, был предшественником
Леонард Эйлер (1707—1783)
Лапласа в небесной механике. Последний вместе с Лаг-ранжем углубил и уточнил многие проблемы, впервые решавшиеся Эйлером. К сожалению, о переписке Лапласа с Эйлером известно мало *).
*) Наиболее рапное (видимо, первое) письмо Лапласа к Л. Эйлеру (от 30 мая 1772 г.) описано в кн.: Ученая корреспонденция Академии наук XVIII века: 1766—1782.— М.: Изд-во АН СССР, 1937, с. 223 (полностью опубликовано в кн.: Леонард Эйлер.— Л.: Пзд-во АН СССР, 1935, с. 124). 13 нем Лаплас обращался с просьбой опубликовать в Петербурге две его работы, публикация которых в Париже могла быть осуществлена лишь позднее. В «Ученой корреспонденции... XVIII вока» приведено также письмо Лапласа (от 19 июля 1782 г.) в Петербургскую академию наук
198
Сохранились два письма Лапласа к другому петербургскому академику — Фридриху-Теодору Шуберту и адресованная ему же приписка к письму Ж. Л. Даламбера. В 1798 г. Шуберт издал на немецком языке «Курс теоретической астрономии», высоко оцененный в разных странах.
Вот выдержки из этой переписки, опубликованной в переводе с обширными комментариями II. И. Идельсона
Фридрих Теодор (в России Федор Иванович) Шуберт (1758 —1825)
в I томе «Научного наследства» Академией наук СССР в 1948 г. (с. 778 и след.). Теперь Лаплас писал уже как почетный член (с 1802 г.) Петербургской академии наук.
Собственноручная приписка Лапласа к письму Даламбера Ф.-Т. Шуберту из Парижа от 7 апреля 1803 г.:
«Я имею честь выразить господину Шуберту мою благодарность за экземпляры его превосходного сочинения, которые он прислал *). Я когда-то получил экземпляр,
(с припиской: адресат неясен) по поводу работы Л. Эллера об определении возмущений в движении Земли, вызываемых Венерой.
*) Приписка Лапласа касается, очевидно, получения им популярного курса астрономии на французском языке, изданного Шубертом в том же 1803 г,— Из примеч. II, Л. Идельсона.
199
который он послал мне; я думал, что доставлю ему удовольствие и буду действовать в соответствии с его желанием, выраженным мне, отдав от его имени второй экземпляр Институту. Я прошу господина Шуберта принять выражение моих искренних чувств уважения и привязанности. Я в высшей степени польщен теми чувствами, которые столь замечательный ученый выражает по отношению ко мне.
Лаплас».
Из писем Лапласа к Шуберту:
«Париж, 5 ноября 1811 г.
Милостивый государь,
Мною получено письмо, которое Вы сделали честь мне написать, вместе с приложенными к нему наблюдениями нынешней кометы. Соответственно с Вашим пожеланием, я передал их в Институт и в Бюро Долгот. Эти учреждения поручили мне передать Вам их благодарность; в то же время они просят Вас прислать им продолжение Ваших наблюдений, которые будут очень важны для точного определения элементов орбиты кометы и для установления ее эллиптичности... Это светило наблюдали непрерывно на императорской обсерватории в Париже... Господин Бувар вывел из одних этих наблюдений следующие элементы... [далее приводятся элементы...— Б. В.-В.].
Благоприятное положение С.-Петербурга в отношении этого светила, может быть, позволит Вам наблюдать его дольше, п это, в соединении с точностью Ваших наблюдений. делает их для нас весьма цепными...
В свое время я передал Институту Ваше превосходное сочинение *) по популярной астрономии, которое Институт принял с благодарностью. Я прошу Вас принять мою благодарность за экземпляр, который Вы были столь добры мне прислать. К несчастью, я не знаю немецкого языка; но один из моих друзей... согласился дать мне очень подробный обзор Вашего сочинения, вполне достойного других Ваших трудов и заслуживающего быть переведенным на французский язык. Я прошу Вас поверить, милостивый государь, что никто не воздает Вам большей спра
*) Во второй части письма говорится о популярном французском курсе Шуберта (1803 г.) и о его немецком трактате (1798 г.). В приписке идет речь о мемуаре 1810 г. (вошедшем затем в «Аналитическую теорию вероятностей» Лапласа).— Из примеч. Н. И, Иделъсина.
200
ведливости, чем я, и никто больше меня не дорожит Вашим уважением и Вашей дружбой.
Не откажите же взамен отвечать мне такими же чувствами, которые Вы уже давно вызвали во мне, и с выражением которых я имею честь быть, милостивый государь, вашим покорным слугой.
Лаплас.
Я предполагаю послать Вам с первой оказией только что вышедший обширный мемуар по анализу, в частности по теории вероятностей, в котором я своеобразным способом доказываю, что метод наименьших квадратов [при анализе] ошибок наблюдений, когда вопрос идет о получении средних из большого количества наблюдений и об исправлении посредством их [искомых] элементов, в каком угодно числе, является самым предпочтительным и обоснованным теорией вероятностен.
В данный момент в обсерватории в Париже я устанавливаю большой повторительный круг, имеющий приблизительно метр в диаметре и конструированный господином Рейхенбахом. Если я не ошибаюсь, это — наиболее совершенный астрономический инструмент пз всех существующих. Бюро Долгот с благодарностью приняло этот мой подарок обсерватории, выразив пожелание, чтобы этот прекрасный инструмент применялся специально для наблюдений Луны, с целью усовершенствования лунных таблиц и для определения с наибольшей точностью неравенства в ее движении, зависящего от фигуры Земли».
Во втором письме от 12 декабря 1814 г., отправленном из Парижа после заключения мира, когда Наполеона сослали (в том же году) на остров Эльба, Лаплас писал Шуберту:
«Милостивый государь,
Я осмеливаюсь просить Вас представить от моего имени в Императорскую Академию наук в Петербурге приложенный экземпляр второго издания моей Аналитической теории вероятностей; прошу Вас также благосклонно принять лично для Вас предназначенный экземпляр моего Философского опыта о вероятностях, который, как Вы увидите, является только введением, помещенным в начале первого сочинения. Я бы очень желал, чтобы это Вас заинтересовало; я хотел бы также, чтобы Вы увидели в этом почтительном подношении выражение чувства уважения, которые Вы мне издавна внушили. Счастливый мир, последовавший за бедственными войнами, столь долго
201
опустошавшими Европу, восстановит вновь старые связи между учеными... Господин Бувар только что закончил большой труд о Юпитере и Сатурне... и ему удалось составить таблицы, которые воспроизводят эти наблюдения с точностью не ниже 12 секунд...
Примите, милостивый государь, выражение моих искренних чувств уважения и привязанности.
Лаплас».
ТЕОРИЯ КАПИЛЛЯРНОСТИ
В этот же период Лаплас уделял много времени вопросам теоретической физики, в частности теории капиллярности, или «волосности».
Поднятие жидкости на большую высоту в капиллярных (волосных) трубках, играющее большую роль в физике и обусловливающее питание растений соками земли (посредством капилляров, заключенных между волокнами древесины), казалось довольно загадочным. В течение полутора столетий ученые тщетно пытались создать физическую теорию явления капиллярности, облеченную в математическую форму и согласную с данными наблюдений. Первую попытку создания аналитической теории этого явления сделал Клеро в 1743 г. Но только Лапласу удалось достигнуть в этой теории известной законченности, сообщить ей истинно научную основу.
Лаплас опубликовал свои первые работы в этой области в двух небольших сочинениях (1806—1807 годы), за которыми последовал ряд более подробных статей в периодических изданиях. Эта теория в своей окончательной форме появилась в четвертом томе «Небесной механики», и не случайно она находится там, поскольку Лаплас рассматривал капиллярность как частный случай всемирного тяготения. Лаплас видит в капиллярности проявление сил взаимного сцепления частиц жидкости и их прилипания к частицам твердых стенок трубки, причем эти силы сказываются лишь при неизмеримо малых расстояниях между частицами. Чем больше сила прилипания по сравнению с силой сцепления, тем выше поднимается жидкость по трубке и тем более вогнутой оказывается форма мениска (поверхности жидкости в капилляре). Отношения этих сил Лаплас численно определяет по «краевому углу», т. е. углу, образованному между поверхностью жидкости и стенкой трубки. Пожалуй, это была первая правильная мысль о так называемых молекулярных силах, получившая
202
впоследствии в физике широкое развитие и применение. Формулы, выведенные Лапласом, отображают простой закон, подтверждающийся на практике: высоты поднятия одной и той же жидкости в разных трубках обратно пропорциональны их диаметру.
Наблюдения, которые требовалось произвести для проверки, с большой точностью выполнил Гей-Люссак в доме Бертолле. В связи с этой работой Гей-Люссак изобрел хорошо известный каждому физику катетометр — прибор для измерения на расстоянии малых линейных длин.
Формулами теории Лапласа широко пользуются в технике, исследуя свойства жидкостей, применяемых в машинах.
В 1801 г. Лаплас и Бертолле от имени Наполеона пригласили в Париж Вольта. Они приняли участие в комиссии, делавшей перед Первым консулом отчет о действии электрического вольтова столба, вызывавшего живейший интерес в самых широких кругах.
В этом же году Париж посетил приехавший из Англии В. Гершель. Он познакомился с Лапласом, который представил его Наполеону. Кстати сказать, Гершель нашел, что астрономические познания Наполеона ниже, чем у английского короля Георга III, хотя Наполеон «делал вид, что знает больше, чем оказывалось на самом деле». Возможно, впрочем, что в этой оценке сказалась ненависть английской буржуазии и английского двора к Наполеону и большее знакомство Бонапарта с математической астрономией Лапласа, чем с наблюдениями великого английского астронома.
РАБОТЫ ПО ЗВУКУ И СВЕТУ
Новые политические перемены ни в малейшей мере не повлияли на научную работу Лапласа. С прежним энтузиазмом и усидчивостью он работал над теорией вероятностей, изучал теорию света и звуковых колебаний и за год до своей смерти готовил к печати пятый том «Небесной механики». Маркиз Лаплас 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 г., когда немецкий ученый Хладни приехал в Париж и знакомил французский Национальный
203
институт со своими работами. Лаплас и Бертолле представили Хладни Наполеону, перед которым ученый повторил свои знаменитые опыты и продемонстрировал изобретенный им оригинальный музыкальный инструмент — кла-вицилиндр. Но главное, Хладни нашел способ делать видимыми колебания вибрирующих и издающих звук пластинок. Он насыпал на закрепленную пластинку песок, после чего проводил ио ее ребру смычком: песок собирался при этом на пластинке в правильные геометрические фигуры, носящие теперь имя Хладни. Наполеон подарил немецкому ученому некоторую сумму, и его фраза: «Хладни позволил нам видеть звуки» — повторялась всей Европой. По отзыву Хладни, его опыты 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, ас 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 объяснение которого сохранило силу до наших дней.
По словам Ле Конта, Лаплас, уже в 1800 г. 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 же сообщил Био, но тому не удалось (как показал Пуассон) правильно исследовать это явление с математической стороны. Лапласу самому пришлось много поработать, прежде чем он смог дать точный результат и решение задачи: «Скорость звука равна скорости ее, даваемой формулой Ньютона, но умноженной на корень квадратный из отношения удельных теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме».
Интересно, что отношение этих теплоемкостей долго не могли определить с точностью, и выводы Лапласа, опередившие экспериментальную физику, некоторые ученые
204
пытались оспаривать в течение половины столетия, пока ие убедились в своей неправоте.
Работу о звуке Лаплас закончил в 1816 г., и его формула имеет сейчас обширное применение в метеорологии, физике и химии.
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, корпускулярной теории истечения света, выдвинутой Ньютоном, и новой, волновой теории света, защищаемой молодым физиком Френелем.
Ньютон считал, что свет представляет собой истечение материальных частиц (корпускул) с поверхности светящегося тела. Лаплас, 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. Опа утверждала, что свет представляет собой волновые колебания мирового эфира. Эта волновая теория, выдвинутая еще Декартом и разработанная затем Гюйгенсом и Эйлером, была оставлена с распространением нью-топпанства. Поэтому во времена Лапласа ее можно было считать как бы новой теорией. Толчок к развитию новых мыслей дали новые исследования ряда световых явлений *). Изучение световых явлений протекало особенно успешно в Аркейльском обществе, где Малюс, Био и Араго провели ряд исследований.
Лаплас, приняв участие в разгорающейся борьбе, выступил па защиту теории истечения, но упрекать его за это, как часто делают, не совсем справедливо. Лаплас восстал против волновой теории света, выдвинутой Френелем, потому, что она ему казалась менее обоснованной. Его взгляд подтверждался конкретными исследованиями того времени.
В 1809 г. Лаплас объяснял преломление света притяжением световых молекул частицами преломляющего тела и с этой точки зрения очень удачно объяснил явление двойного лучепреломления, наблюдаемое в некоторых кристаллах.
*) Цветов тонких пластинок, явлений дифракции, интерференции и поляризации.
205
Бпо развил эту теорию и применил ее также к явлению поляризации, открытой им независимо от Малюса. Защитники волновой теории не могли добиться такого успеха. Более того, Лапласу и Био удалось предсказать на основе своей теории ряд явлений оптики, которые были открыты позднее, чем они значительно укрепили эту теорию. В их руках теория истечения дошла до того предела, до которого ее можно было довести, и все же объединить все объясненные ею явления единым принципом она не могла.
Френель же, на сторону которого перешел Араго, добился в конце концов успехов, исходя из волновой теории. Но при этом ему пришлось допустить, что направление колебаний в световом луче перпендикулярно направлению распространения света, что многим, в особенности Лапласу и Пуассону, показалось нелепым. Впрочем, и сам Френель положил эту мысль в основу своей теории лишь в 1821 г., 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 Араго, Ампера и Фурье. Действительно, заключение комиссии было вынесено в 1822 г., а вышло оно в свет только в год смерти Лапласа (1827 г.). Однако о поперечности световых колебаний и комиссия, и ее глава высказывались еще очень осторожно.
Лаплас не был единственным, о ком можно сказать, что он умер, «не обратившись в новую веру». Если наряду с большинством современников он не признавал волновую теорию света, то вряд ли поэтому его можно называть реакционером в науке.
Волновая теория стала общепринятой лишь спустя много лет после смерти Френеля и Лапласа.
Интересно отметить, что в современной физике идеи корпускулярной и волновой теорий света объединились (хотя и на иной научной основе) в единую квантовую теорию света.
Эти работы по оптике, занятия теорией вероятностей и подготовка к печати заключительного тома «Небесной механики» были последними научными работами Лапласа. Уже в 1825 г. его крепкое здоровье значительно пошатнулось.
ПОСЛЕДНЕЕ ДЕСЯТИЛЕТИЕ
В ЭПОХУ РЕСТАВРАЦИИ
Последнее десятилетие жизни Лапласа протекало в эпоху реставрации Бурбонов.
В 1814 г. Наполеон, проигравший русскую кампанию, побежденный в так называемой войне «за освобождение Европы», брошенный своими подневольными союзниками, с непрерывными боями отступил во Францию. Войска коалиции, обогнав его на три перехода, подошли к Парижу. Франция не в силах была продолжать сопротивление. Двадцатидвухлетние почти непрерывные войны, сперва революционные, потом (со времен Директории) захватнические, вконец истощили страну. На полях сражений погиб цвет французской молодежи, так что в последние годы империи военные контингенты приходилось набирать из мало пригодных для службы подростков. Страдавшее больше всех от рекрутских наборов, изнемогавшее под тяжестью непомерных налогов крестьянство жаждало мира во что бы то ни стало.
Наполеон лишился также поддержки и буржуазии. Провал континентальной блокады показал французским промышленникам, что победителем из борьбы между старейшим английским капиталом и еще не окрепшим, только что сбросившим феодальные путы французским выходит не Франция, а Англия. Против Франции выступили те силы, которые в своем развитии были в значительной мере обязаны внешней политике революции и отчасти Наполеона. Уничтожая в захваченных им странах феодальные порядки, Наполеон содействовал развитию в них капитализма, а значит, росту буржуазии, которая под знаменем борьбы за национальную независимость объединила все слои общества, тяготившиеся иноземным владычеством. Англия, «кошелек» всех коалиций, направленных против наполеоновской Франции, умело использовала создавшуюся международную обстановку, и на полях Испании, России, Германии решилась судьба империи.
Угроза штурма Парижа заставила поколебаться даже Наполеона. Уговариваемый маршалами, уже не верящий в победу над непомерно сильным врагом — всей Европой— Наполеон подписал отречение. Пока это происходило в Фонтенбло, «великий изменник» князь Талейран, действуя по указке союзников, с которыми он находился в тайных сношениях, наскоро созвал в Париже часть сенаторов, на
207
которых мог положиться, и заставил их голосовать за низложение династии Бонапартов и за призвание Бурбонов на трон, с которого четверть века тому назад их свергнул народный гнев.
Лаплас одним из первых присоединился к постановлению сенаторов. Маршал Ней, представитель Наполеона в переговорах с императором Александром, возглавлявшим европейскую коалицию, узнав о решении Сената, гневно воскликнул: «Этот презренный Сенат всегда торопился повиноваться воле человека, которого он теперь называет тираном! По какому праву Сенат возвышает теперь голос? Он молчал тогда,; когда обязан был говорить; как он позволяет себе говорить теперь, когда все повелевает ему молчать?».
Наполеон принужден был отречься и за своего малолетнего сына, освободив своих «подданных» от присяги и предоставив им право легально перейти к новому пли, вернее, к старому «хозяину» — королю из династии Бурбонов.
Когда весной 1815 г., воспользовавшись недовольством в стране против Бурбонов и разногласиями между участниками Венского конгресса, Наполеон неожиданно и победоносно вернулся во Францию, Лаплас предпочел не появляться на политической арене. В течение «ста дней» он сидел почти безвыездно в Аркейле и в противоположность многим своим знакомым не показывался Наполеону на глаза. Сделать это было тем более легко, что Наполеон из этих коротких «ста дней» успел провести в столице очень мало времени. Он снова ринулся в бой с Европой и на полях Ватерлоо потерял все.
Почему Лаплас избегал Наполеона, тогда как тысячи людей, изменивших ему год назад, теперь снова его приветствовали и получили прощение? Мешало ли этому чувство неловкости при воспоминании о былых личных отношениях с императором? Гораздо вероятнее, что Лаплас и на этот раз решил благоразумно выждать, чтобы убедиться в прочности возродившейся империи.
Ждать ему пришлось недолго. После вторичного отречения Наполеона Лаплас одним из первых снова принес присягу верности дому Бурбонов.
Бурбоны, водворенные во Франции силой иностранных штыков, не рисковали покуситься на те социальные завоевания революции, которые не сумела задушить империя Наполеона. По решению же Венского конгресса, вызванному боязнью новой революции, Людовику XVIII при
208
шлось пойти на установление умеренно-конституционной монархии. Опираясь на бывших эмигрантов-дворян, щедро осыпая их наградами за «верность трону», Бурбоны вместе с тем были не прочь привлечь к себе тех из выдающихся людей страны, которые не отличались политической принципиальностью и готовы были служить Реставрации если не за совесть, то за титулы и деньги.
В первый же год царствования Людовика XVIII Лаплас получил большой крест Почетного Легиона, титул маркиза и звание пэра Франции. Бертолле и Гей-Люссак тоже стали маркизами и пэрами, Фурье — бароном и т. д. и т. п.
Особое доверие реставрированной монархии к Лапласу выразилось в назначении его в 1816 г. президентом Бюро долгот и председателем комиссии по реорганизации Политехнической школы. В следующем году Лаплас как блестящий писатель-стилист был избран в число сорока «бессмертных», т. е. стал членом Парижской академии — так при Людовике XVIII был переименован разряд французского языка и литературы Института. Декретом 21 марта 1816 г. были переименованы по старому — в академии — и другие разряды Института. Общее название Института было сохранено, но Академия наук, занимавшая при Наполеоне первое место в Институте, была поставлена теперь на предпоследнее место в ряду академий. Реакционная монархия видела, конечно, меньше пользы от науки, чем молодая буржуазная государственность, внедрявшая научные методы в свою промышленность.
Покорность Института Наполеону дала королю основание в порядке административного произвола исключать из академий людей, неугодных новому режиму. Такие ученые, как Монж, Л. Карно, Гиттон де Морво, Лаканаль и другие, были изгнаны из Академии. В остальном устав Института был сохранен почти без изменения. Этот устав, пополненный введением в 1832 г. разряда «гуманитарных наук» (закрытого Наполеоном), действует во Франции по настоящее время.
Не проявляя по-прежнему 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 на произведения
209
iaBnac В3
цос.чедви*
11OPTPC'IW)
печати. Когда протест этот был все-таки заявлен, Лаплас к нему не только не присоединился, но даже напечатал специальное заявление, что он не принимал никакого участия в этом деле.
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 тот, кто льстит великим мира сего, пользуется их благосклонностью и щедротами».
Говорят, что эти справедливые обвинения ухудшили состояние больного Лапласа, но, зная, что он 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 к точным наукам (не давших, однако, ничего ценного для человечества) ту же ловкость всплывать на поверхность при всех политических переворотах, которыми было богато и его время. В 1809 г. Шарль окончил военную школу и как офицер артиллерии участвовал в войнах императора, а некоторое время был его адъютантом. Из уважения к заслугам отца он попал в 1827 г. в палату пэров, а в 1830 г. безболезненно присоединился к июльской монархии, сделавшей его генерал-лейтенантом. Переворот 1851—1852 г. генерал Шарль Лаплас принял с привычным благодушием и немедленно получил от Наполеона III должность сенатора. Умер он восьмидесяти пяти лет от роду — еще более глубоким стариком, чем его знаменитый отец.
ЛАПЛАС В ДОМАШНЕЙ ОБСТАНОВКЕ
Несмотря на свои крупные доходы, Лаплас жил очень скромно. Ни самый дом, ни его внутренняя обстановка не отличались роскошью. В еде Лаплас тоже был очень умерен.
Когда к убеленному сединами Лапласу приходили его ученики, то гостеприимная жена его производила на всех очень хорошее впечатление. Лаплас был внимателен к семье, о чем свидетельствует, например, одно из его писем к сыну, написанное по поводу окончания им военной школы в Меце.
211
Что заставляло Лапласа жить так скромно? Может быть, простая рабочая обстановка способствовала напряженным исследованиям Лапласа; но немалую роль тут играла и крайняя бережливость, чтобы не сказать скупость.
Араго слышал однажды, как госпожа Лаплас, подойдя к мужу, ужо носившему титул графа империи и сенатора, сказала: «Мой друг, доверьте мне ключ от сахара». Не сказалась ли в этой скупости великого ученого наследственная черта мелких французских рантье? Может быть, Лаплас, не будучи уверен в завтрашнем дне, хотел обеспечить себе спокойное будущее, а заодно избежать славы богача: мало ли что может произойти на политическом горизонте Франции!
Правильный и умеренный образ жизни Лапласа обусловливался и врожденными привычками и стремлением подольше сохранить силы для научного творчества. Для сохранения своего здоровья Лаплас употреблял исключительно легкую пищу, убавляя с годами ее количество, так что под конец жизни вместо скромного кофе с фруктами он питался, как острили, одним воздухом. Тщательно берег он и свое зрение, которое в молодости было очень слабым. Благодаря нормальному образу жизни и природной крепости здоровья, Лаплас до конца дней сохранил способность сосредоточиваться на самых трудных проблемах и псе научные начинания доводить до конца.
Учеников и сотрудников Лаплас принимал обычно в своем кабинете во время отдыха — после утренних занятий или перед завтраком.
Лапласу был не чужд и интерес к искусству. Его рабочий кабинет в Аркейле, из которого за последние двадцать лет жизни Лапласа вышло столько замечательных творений, украшали копии с картин Рафаэля — Лаплас был знатоком живописи п любил хорошие картины. В свободное время Лаплас любил цитировать стихи Расина, портрет которого в его кабинете висел против портрета Ньютона (окруженного портретами Галилея, Декарта и Ойлера). Ценил он и музыку, особенно итальянскую.
Он был разносторонне образован. Помимо астрономии, математики и механики, Лаплас был глубоким специалистом в некоторых отделах физики и химии. Его общение с учеными других специальностей давало ему отдых и необходимую шпроту взглядов. Он был знаком с историей и биологией, прекрасно знал учение философов-просветителей: Вольтера, Руссо, Дидро, Гольбаха, Гельвеция и
212
Даламбера. Не менее знакома была ему и английская философия, и он часто ссылался, например, на Локка, хотя вовсе не являлся последователем его учения.
СМЕРТЬ
В 1825 г., когда здоровье Лапласа пошатнулось, он впервые почувствовал, что старость вступает в своп права. Зимой 1826—1827 г. Лаплас заболел. Начало болезни сопровождалось у него бредом. Больной бредил тем же, что занимало его мысли в течение всей его жизни. Он говорил о движении небесных светил, впезаипо переходил к описанию какого-то физического опыта, которому приписывал огромную важность, и настойчиво убеждал окружающих, что он сделает об этим сообщение в Академии.
Очнувшись от бреда, Лаплас почувствовал, что силы его оставляют. У постели умирающего неотлучно находились его постоянный врач Магенди, друг и неизменный сотрудник Бувар, жена и приехавший в отпуск сын.
Они не раз пытались успокоить его, напоминая о сделанных им великих открытиях. По силы покидали Лапласа. Останавливаясь на каждом слоге, Лаплас с трудом мог выговорить свою последнюю фразу: «То, что мы знаем, так ничтожно по сравнению с тем, чего мы не знаем». Эти слова присутствующие скорее уловили по движению его губ.
В девять часов утра 5 марта 1S27 г. Лапласа не стало. Он умер в возрасте семидесяти восьми лет, почти ровно через сто лет после смерти Ньютона.
Весть о смерти Лапласа быстро дошла до Парижа и в тот же день достигла Академии наук, занятой очередным заседанием. Когда председатель объявил собранию о случившемся, глаза всех присутствующих обратились к пустому креслу, которое еще совсем недавно занимал Лаплас. Воцарилось мертвое молчание. Каждый невольно почувствовал, что с Лапласом отошла в прошлое одна из величайших эпох в истории науки, эпоха, охватившая более полустолетия.
После нескольких минут торжественного молчания все разом встали и молча, как по уговору, вышли из помещения. Заседание прервалось само собой.
Через два дня, 7 марта, немногочисленные друзья собрались на похороны в доме Лапласа, где лежало его тело.
Перед самым началом похоронного шествия Фурье, непременный секретарь математической секции Академии
213
наук, прислал извинение, что по нездоровью не может присутствовать на похоронах и сказать надгробное слово, которого все от него ждали. Фурье чрезвычайно высоко ценил Лапласа как ученого, хотя и был несколько обижен на него за то, что тот вместе с Лагранжем нашел неправильными некоторые выводы Фурье в области теории тепла. Уже двумя годами позднее, произнося «похвальное слово» Лапласу па заседании Академии наук, Фурье неожиданно стал восхвалять нравственные качества Лагранжа, так часто соперничавшего с Лапласом, и, вернувшись к последнему, Фурье охарактеризовал его только как ученого, но не как человека. Фурье говорил: «Лагранж был столько же философ, сколько и математик. Он доказал это всей своей жизнью, умеренностью желаний земных благ, глубокой преданностью общим интересам человечества, благородной простотой своих привычек, возвышенностью своей души и глубокой справедливостью в оценке трудов своих современников. Лаплас был одарен от природы гением, заключавшим в себе все необходимое для совершения громадного научного предприятия».
Отсутствие на похоронах официального представителя Академии наук с болью ощущалось близкими покойного. Сын Лапласа обратился к Био с просьбой произнести речь на могиле отца. Надгробное слово Био было коротким, но теплым.
Похороны Лапласа не отличались ни пышностью, ни торжественностью.
Кроме Академии наук некролог Лапласа был произнесен в палате пэров маркизом Пасторе (2 апреля 1827 г.), а 13 ноября 1827 г. Ройе Коллар, избранный в Парижскую академию наук на место Лапласа, говорил, как это было принято, о своем предшественнике.
Интересно отметить, что все высказывались о Лапласе только как об ученом. Фурье, например, прямо заявил: «Может быть, .мне следовало бы упомянуть об успехах Лапласа на поприще политической деятельности, но все это не существенно: мы чествуем великого математика. Мы должны отделить бессмертного творца «Небесной механики» от министра п сенатора».
Через два года после смерти Лапласа первые два тома его «Небесной механики» были переизданы, но уже в 1842 г. это сочинение стало большой редкостью. Жена и сын Лапласа собирались поэтому выпустить новое издание в семи томах и хотели даже продать нормандское имение Лапласа. чтобы добыть нужную для издания сумму. Узнав об
214
этом, министр народного просвещения предложил парламенту июльской монархии издать сочинения Лапласа за счет государства. Поддержанное Араго, соответствующее постановление Палаты депутатов было вынесено 15 пюня {<842 г.
Оформление этого издания было весьма посредственным, но и оно за двадцать лет разошлось без остатка. Тогда в 1874 г. сын Лапласа и его внучка, жена маркиза Кольбера, дали средства на третье издание, печатавшееся как полное собрание сочинений под непосредственным наблюдением Академии наук. Это издание представляло собой шедевр тогдашнего типографского искусства. Первый том вышел в 1878 г., четырнадцатый, и последний,— только в 1912 г.
ЛАПЛАС КАК МАТЕРИАЛИСТ
Одной из важнейших сторон научной деятельности Лапласа являются его методологические и философские воззрения. Лаплас нигде не высказывал их в систематической форме, но «Небесная механика», «Изложение системы мира» и в особенности «Опыт философии теории вероятностей» богаты материалом, отражающим мировоззрение их автора.
Мы уже видели, как блестяще справился Лаплас со всеми затруднениями, остававшимися на пути к окончательной победе теории тяготения в области астрономии. Торжествующим восхищением перед единообразной картиной Вселенной, даваемой этой теорией, проникнуты все труды Лапласа; естественно, что он пытался распространить ее на другие явления, в объяснении которых его коллеги, сами не владевшие методами механики, оказались бессильными. Таким образом, проблемы физики и химии Лаплас рассматривал как частный и видоизмененный случай теории тяготения. Кое-где Лаплас внедряет механику в эти науки сам, иногда он вдохновляет на это своих друзей — Био, Лавуазье и Бертолле, находившихся под его влиянием.
Сам Лаплас объяснил явления капиллярности как частный случай притяжения и даже изложил в «Небесной механике» соответствующую теорию. Явления обычного и двойного лучепреломления света Лаплас объяснил теми же притяжениями между частицами света и вещества.
В «Опыте химической статики», написанной при участии Лапласа, Бертолле говорит: «Все силы, порождающие хн-
215
мические явления, производятся взаимным притяжением молекул вещества; притяжение это названо сродством, чтобы отличить его от притяжения астрономического».
Сам Лаплас утверждает: «Все земные явления зависят от этого рода сил, как небесные явления зависят от всемирного тяготения. Рассмотрение их, мне кажется, должно стать теперь главным предметом теоретической физики».
Механистически-материалистические взгляды Лапласа нашли свое лучшее выражение в следующих словах его «Опыта философии теории вероятностей»: «Ум, которому были бы известны для какого-либо данного момента все силы, одушевляющие природу, и относительное положение всех ее составных частей, если бы вдобавок он оказался достаточно обширным, чтобы подчинить эти данные анализу, обнял бы в одной формуле движения величайших тел Вселенной наравне с движениями легчайших атомов: не осталось бы ничего, что было бы для него недостоверно, и будущее также, как и прошедшее, предстало бы перед его взором».
Такие мысли больше, чем что-либо иное, могли дать повод к тому, что понятие «лапласовский ум» как идеал аналитического ума сделалось нарицательным. В приведенных словах Лапласа чрезвычайно ясно выражены идеи абсолютного детерминизма — уверенность в том, что нет ничего случайного во Вселенной, что все происходящее имеет причину и случайность в человеческом понятии есть лишь непознанная разумом необходимость. Причинность у Лапласа, как и у других французских материалистов, пли даже в еще большей степени, рассматривается как причинность в механистическом смысле.
Лаплас совершенно отрицает существование в мире какой-либо иной субстанции, кроме материи. Он не принимает существования духа, допускавшегося даже некоторыми энциклопедистами, например, Даламбером. И здесь он является убежденным материалистом; сочетание механистического детерминизма с его упрощенной трактовкой явлений, признание им одной лишь материи и ее движений приводит Лапласа к следующему взгляду на более сложную область — общественных отношений и психологии человека: «На границе видимой физиологии начинается другая физиология, явления которой, гораздо долее разнообразные, чем явления первой, подчинены, подобно им, законам, знать которые весьма важно. Эта физиология, которую мы обозначим именем психологии, . является, без сомнения, продолжением физиологии види
216
мой. Нервы, волокна которых теряются в мозговом веществе, распространяют по нему впечатления, полученные ими от внешних предметов, и оставляют в нем постоянные впечатления, которые изменяют неизвестным нам образом сен-сориум [т. е. средоточие чувств, ощущений], или местопребывание мысли».
Продолжая этот наивный перепое механики на другие формы бытия, Лаплас пишет: «Колебания в сенсориуме должны быть, как и все движения, подчинены законам динамики, что и подтверждено опытом. Сложные идеи образуются из простых, как морской прилив образуется из отдельных приливов, вызываемых Солнцем и Луной. Колебание между противоположными побуждениями есть равновесие равных сил. Внезапные изменения, производимые в сенсориуме, испытывают сопротивление, которое и материальная система противополагает подобным изменениям» *).
Лаплас признает материю существующей извечно и независимо от нашего сознания.
Мы видели, как в качестве министра внутренних дел Лаплас пропагандировал атеизм, как в качестве ученого он боролся с религиозными предрассудками в «Изложении системы мира» и т. д., хотя своих антирелигиозных взглядов он нигде не высказывает очень резко; в частности, он не бичует церкви и духовенства, как это делали более воинствующие из его коллег. Все же, рассказывая о попытках Лейбница и Даниила Бернулли обосновать акт творения мира при помощи разных математических спекуляций, Лаплас говорит: «Я упоминаю об этой черте только для того, чтобы показать, до какой степени предрассудки, воспринятые в детстве, могут вводить в заблуждение самых великих людей».
Хорошо известен следующий рассказ о Лапласе. Когда Лаплас преподнес Наполеону свою книгу «Изложение системы мира», тот будто бы сказал ему: «Ньютон в своей книге говорил о боге, в вашей же книге, которую я уже просмотрел, я не встретил имени бога ни разу». Лаплас ответил: «Гражданин Первый консул, в этой гипотезе я не нуждался».
*) При всей наивности слишком прямых аналогий между психикой и механическими системами здесь налицо весьма здравая мысль, что в основе психических явлений лежат все те же физические процессы, и это как нельзя лучше подтверждают современная биофизика, бионика, биоэлектроника и т. и.— 1/рилеч. ред.
217
Все высказывания Лапласа в его научных трудах — а лишь они и важны для нас — доказывают, что он неизменно оставался мыслителем, для которого всякая религия несовместима с наукой. Характерно, что, несмотря на религиозную реакцию, господствовавшую в эпоху империи и особенно после нее, Лаплас выпускает в свет (с 1814 по 1824 г.) те труды по теории вероятностей, в которых его материалистическая точка зрения выражена наиболее определенно.
По вопросу о познаваемости мира Лаплас выражается с полной ясностью. Он считал мир принципиально познаваемым. Понимая, что человеком познана малая доля явлений природы, он считал, что предстоит сделать еще очень много. Наука неисчерпаема, как и природа,— так следует понимать его предсмертные слова.
Рассматривать всю область социологии Лаплас не рискует, так же как и его предшественники, и для согласования личных и общественных интересов человека прибегает к расплывчатым рассуждениям о существовании абсолютных нравственных законов, подобно тому как это делали энциклопедисты.
«Правда, справедливость, человечность — вот вечные законы социального порядка, которые основываются исключительно на истинных взаимоотношениях человека с себе подобными и с природой; для поддержания социального порядка они так же необходимы, как и всемирное тяготение для существования порядка в физике». Эти слова, подчеркнем, написаны Лапласом в эпоху, когда подобные «либеральные мысли» рассматривались как признак крамольного настроения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Образ Лапласа не может не возбуждать значительного интереса. Этот человек, поднявшийся из народных глубин на вершину научного знания, обладал, разумеется, не только выдающимися умственными способностями, но и совершенно исключительными волевыми качествами. В нем была та, говоря словами Ломоносова, «благородная упрямка», без которой, особенно в условиях капиталистической конкуренции, самые блестящие дарования обречены на бездеятельность и гибель. И это качество Лапласа — его целеустремленная воля, направленная на достижение высот научного знания,— закрепляет за ним место в ряду замечательнейших людей эпохи.
218
Но хорошо сознавая пользу, которую он приносил человечеству своими научными работами, Лаплас вместе с гем жил для славы, для известности, понимаемой им в значительной мере как видное официальное положение, как почетное место на жизненном пиру, как расшитый академическими пальмами мундир, как все то, что так ценится в собственническом, насквозь индивидуалистическом обществе. Выходец из крестьянской среды, достигший заметного положения в науке еще до революции, Лаплас принадлежал к той наиболее многочисленной части высококвалифицированной буржуазной интеллигенции, которая видела свою жизненную задачу не в сочетании своих интересов с чаяниями народных масс, а в том, чтобы возвыситься над ними, занять место среди немногих, избранных руководить и направлять. Лаплас, не в пример многим своим современникам, избегал даже вспоминать унижения детства и ранней юности. Он бесповоротно оторвался от класса, породившего его.
Ученик великих просветителей и гениального Ньютона, Лаплас продолжал ту революцию в науке, которая была начата в эпоху Возрождения.
Творцу «Небесной механики» принадлежит огромная заслуга в раскрепощении умов, объятых средневековой схоластикой и религиозным дурманом. Но ограниченность буржуазного сознания держала Лапласа в своем плену, диктовала ему ту линию жизненного поведения, которая так густо окрашена филистерством, лицемерием и раболепством.
Не надо забывать, что если буржуазия в целом в конце XVIII в. была классом объективно-революционным, то основной движущей силой революции явилась мелкобуржуазная демократия, без героических усилий которой феодальный строй не мог быть свергнут, дорога для развития капитализма не могла быть расчищена. Буржуазия вынуждена была признать это и до поры до времени мириться с революционной диктатурой якобинского Конвента. Когда же и внутренняя и международная обстановка сделали излишней мелкобуржуазную революционную диктатуру, реакционный переворот 9 термидора явился своего рода трамплином для военной империи Наполеона. Разумеется, и Директория, и Консульство, и Империя — все это формы господства крупной буржуазии, но в эпоху бопапартовского цезаризма политическая власть непосредственно не находилась в руках буржуазии, ибо отсутствовали конституционные формы, характерные для буржуаз
219
ного государства времен его расцвета ... И если буржуазия, защищая свои интересы, покорно согнула шею под тяжестью военного деспотизма, установленного Наполеоном, то после его падения этот же класс примирился с той пародией на буржуазную конституцию, какой являлась известная хартия, «дарованная» Людовиком XVIII.
На фоне этой эволюции французской буржуазии чрезвычайно убедительно и логично протекала и политическая эволюция Лапласа. Он эволюционировал со своим новым, принявшим его классом буржуазии, и для него эта эволюция не сопровождалась сколько-нибудь значительной борьбой убеждений. Собранные в этой книге данные позволяют с полной очевидностью установить, что Лапласу, подобно Лавуазье, Байи и даже Кондорсе, были глубоко чужды идеи той республики мелкобуржуазного равенства, которую на костях феодального порядка тщетно пытались установить великие ученики великого Руссо. Буржуазный строй калечит людей, не исключая и великих. Он уродовал «великого буржуа» Гёте, он сообщил личности Лапласа те черты, которые отнюдь не соответствуют нашему представлению о замечательных людях.
Лаплас принадлежит истории. И его место в ней как нельзя более четко определил в свое время Фурье, с которым трудно не согласиться: «Мы должны отделить бессмертного творца „Небесной механики” от министра и сенатора».
ЛАПЛАС И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА
Остановимся на оценке основных работ Лапласа как творца «Небесной механики» *), на его стремлении вывести из закона тяготения Ньютона все настоящие, прошлые и будущие движения в Солнечной системе и, более подробно, на современной оценке космогонической гипотезы Лапласа, имевшей особенное значение.
КРАТКИЙ ОБЗОР ОСНОВНЫХ ПРОБЛЕМ НЕБЕСНОЙ МЕХАНИКИ ПОСЛЕ ЛАПЛАСА
Задача трех тел в общем виде практически остается неразрешенной до сих пор, так как решение ее в виде формул, найденных Зундманном (в 1912 г.), не может быть применено на практике. В области же приближенного решения задачи трех и более тел, в частности в применении ее к Солнечной системе, исходя из теорий Лапласа и Лагранжа, работал ряд позднейших исследователей. На методах классической небесной механики были основаны знаменитые таблицы движения планет, вычисленные Леверье в середине прошлого столетия. В' ряде важных случаев этими методами, частично усовершенствованными, астрономы пользуются и теперь.
Развитие математики позволило, однако, значительно видоизменить методы классической небесной механики Лапласа. Работами Гюльдена, Линстедта, Хилла и в особенности Пуанкаре созданы новые методы небесной механики, но нельзя сказать, что они полностью заменили то, что полтора века назад сделали Лаплас и Лагранж.
Проблемой устойчивости Солнечной системы также занимались многие ученые. Этот вопрос в астрономии решается пока путем изучения бесконечных рядов. Лаплас и Лагранж, пользуясь только первыми членами рядов, нашли систему устойчивой. Пуассон, ученик Лапласа, подтвердил их результаты, вычислив большое число членов, но потом оказалось, что устойчивость в понятии Пуассона имеет несколько иной смысл. В его понимании Солнечная система устойчива и тогда, когда в ней происходят огромные изменения в движении планет, лишь бы по прошествии любых достаточно длинных промежутков времени состояние системы возвращалось к нервоначальному.
*) Само название «небесная механика» было введено Лапласом в 1798 г.
221
Некоторые ученые пытались решить вопрос об устотгчпвос-ти при помощи рядов другой формы, чем та, которой пользовался Лаплас, но неудачно. Один из крупнейших небесных механиков XX в. Пуанкаре установил, что устойчивость Солнечной системы действительно доказана Лапласом и Лагранжем, но лишь для некоторого конечного, хотя и большого, промежутка времени; и Пуанкаре должен был признать: «Я не смог разрешить строгим и полным образом проблему устойчивости Солнечной системы».
Абсолютная и вечная устойчивость любой системы мирового пространства несовместима, конечно, с идеей эволюции, но в области теории крайне важно математически точно доказать устойчивость или неустойчивость той несколько упрощенной схемы, которую вместо подлинной Солнечной системы изучает в данном случае небесная механика.
В какой мере удалось Лапласу действительно объяснить ньютоновской теорией тяготения все подробности движения небесных тел?
Время шло, и поэтому возмущения в движении небесных тел делались все более ощутимыми. Наряду с этим развитие техники позволило астрономам, применяя более совершенные приборы, подмечать в краткий срок те особенности движения светил, для установления которых раньше требовались столетия. Развитие практики не могло не заставить вновь и вновь сопоставлять данные наблюдений с теориями Лапласа.
Загадка векового ускорения Луны, как будто блестяще разрешенная Лапласом, оказалась разрешенной лишь наполовину, если говорить о числах, и недостаточно разрешенной, если рассматривать ее с принципиальной стороны. Действительно, более точный пересмотр вычислений Лапласа и данных наблюдений показал, что истинное вековое ускорение Лупы вдвое больше теоретического. Современные таблицы движения Луны не составляются исключительно на основании теоретических данных, как того требовал Лаплас. В них вводят эмпирические поправки, хотя и очень незначительные, взятые из прямых наблюдений. Дело в том, что некоторые неправильности в движении Луны, которые представлялись сначала необъяснимыми теорией тяготения, являются, так сказать, кажущимися. Они возникают в результате постепенного замедления суточного вращения Земли вследствие тормозящего действия, которое оказывают на это вращение морские приливы. Значит, не Луна движется быстрее,
222
чем должно быть по теории тяготения, а наша единица измерения времени — сутки — не постоянна, а удлиняется, как промежутки между ударами часов, которые с каждым днем шли бы все тише, все медленнее.
Таким образом, в Солнечной системе практически нет явлений, которые противоречили бы ньютоновской теории тяготения. В тех случаях, когда совпадение теории с наблюдениями оказывалось неполным, обнаруживался добавочный фактор, не замеченный ранее, но влияющий на ход явлений, не противореча и часто непосредственно вытекая из теории тяготения.
Действительно ли закон тяготения Ньютона объяснил с абсолютной строгостью все движения тел Солнечной системы, как утверждал после своих исследований Лаплас? Нет, в этой системе наблюдается одно мало заметное движение, которое не вполне поддается объяснению теорией тяготения; Оно незначительно, но его достаточно, чтобы усомниться в абсолютной строгости закона всемирного тяготения.
Дело заключается в следующем. Перигелий орбиты планеты Меркурий под действием вековых возмущений непрерывно перемещается (орбита поворачивается в мировом пространстве). Однако уже после смерти Лапласа Леверье открыл, что это вращение происходит быстрее, чем оно должно быть по классической теории тяготения (с учетом, казалось бы, всех возможных влияний): оно больше «чем нужно» па крошечную величину (по современным данным — на 42,89 секунды дуги в 100 лет). Сам Леверье пытался объяснить это «классической» причиной — существованием неизвестной планеты между Меркурием и Солнцем.
Но правильное объяснение это явление получило лишь в новой, обобщенной теории тяготения Эйнштейна — общей теории относительности. Как следствие этой теории, перигелий орбиты Меркурия должен перемещаться как-раз с наблюдаемой скоростью.
Значит ли это, что закон тяготения Ньютона неверен и не нужеп, что все труды Лапласа были напрасны? Нет. Если паши сегодняшние представления верны, то теория тяготения Ньютона может рассматриваться как приближенная форма более общей теории тяготения, вытекающей из принципа относительности. Различие между ними в большинстве практических случаев так ничтожно, что даже не может быть обнаружено. Оно проявляется лишь в очень редких и специальных случаях. Все исследования
223
в астрономии, основанные на законах Ньютона, сохраняют свою силу и по сей день, но, пользуясь ими, надо помнить, что они являются лишь первым приближением к соотношениям, объективно существующим в природе, тогда как общую теорию относительности можно рассматривать как второе приближение, второй шаг к познанию объективной истины.
ОТКРЫТИЯ НОВЫХ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ И НОВЫХ ЧЕРТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
При всей ясности, логичности, обаятельности гипотезы Лапласа ее стали постепенно подтачивать со всех сторон новые факты и открытия, а затем и критика самих рассуждений Лапласа.
Самой далекой от Солнца планетой в конце XVIII в. был Уран, но по анализу отклонений в его движении, с учетом притяжений всех известных планет Адамс в Англии и Леверье во Франции заключили, что причиной оставшихся необъясненными небольших уклонений в движении Урана является притяжение еще неизвестной планеты, более далекой от Солнца, чем Уран. Они даже указали место, где должна быть видна с Земли эта планета на фоне звездного неба. Там ее и нашел по указанию Леверье берлинский астроном Галле в 1846 г. И Уран, и новооткрытая планета, названная Нептуном, не видны невооруженным глазом.
В 1930 г. на долю пишущего эти строки первому в СССР выпало узнать об открытии еще одной планеты, более далекой от Солнца, чем Нептун. Расшифровывая в МГУ поступившую из США телеграмму, я не верил своим глазам. Не злая ли это шутка? Ведь поиски этой «запептун-ной» планеты в течение десятков лет оставались безуспешными.
Среди искавших, подобно Леверье, планету за Нептуном был Ловелл, основатель и директор обсерватории в пустынной Аризоне. Ловелл был более известен своими наблюдениями Марса, защитой представлений о населенности Марса разумными существами, якобы построившими на нем сеть каналов. На этой обсерватории уже после смерти Ловелла установили новый телескоп специально для поисков занептунной планеты, разыскивая ее изображение среди множества слабых звезд на небе — как иголку в стоге сена. Правда, поиски ограничивались полосой неба вблизи эклиптики, где движутся все известные планеты.
224
Исследуя с помощью особого прибора снимки неба молодой астроном Томбо, специально привлеченный для этой работы, долго и безуспешно вел наблюдения. Планета скорее всего должна была отличаться от звезд не своим видом, так как находилась очень далеко от нас и поэтому должна была казаться светящейся точкой, а своим медленным перемещением на фоне более далеких звезд.
И вот Томбо повезло. После долгой, утомительной работы он заметил-таки эту планету, получившую название Плутон и находящуюся от Солнца в 40 раз дальше, чем Земля. Мало того, Плутон открыли вблизи того места на небе, которое предсказывал для этого времени Ловелл на основе своих вычислений.
Однако элементы новооткрытой планеты заметно отличались от предсказанных Ловеллом, а ее размер и масса оказались гораздо меньше ожидавшихся. Плутон виден как звездочка 16-й звездной величины, т. е. может наблюдаться лишь в сильные телескопы!
Появилась и еще одна загадка. Найденный Плутон не мог производить возмущений, замеченных в движении Урана и Нептуна.
Со времени Лапласа было открыто множество малых планет, или астероидов. В начале XIX в. их было известно четыре, а теперь определены орбиты около 3000 таких планет-крошек, заполняющих широкий пояс в пространстве между Марсом и Юпитером. Размеры астероидов заключены в пределах от нескольких сотен метров до 1000 километров.
Солнечная система «пополнилась» еще рядом спутников, открытых у Марса, у планет-гигантов и даже у Плутона, спутник которого немногим меньше его самого. Часть этих объектов найдена в 70-е и 80-е годы нашего века с космических аппаратов.
В 1837—1838 годах было впервые измерено расстояние до некоторых звезд, что позволило сравнить их с Солнцем по силе света. Самая близкая из них — а Центавра — оказалась по силе света почти такой же, как Солнце, и тоже «желтой», т. е. имеющей почти такую же температуру, что и Солнце. Расстояние до нее в 270 000 раз больше, чем до Солнца, но она имеет звезду-спутник, втрое менее яркую, чем Солнце. Так подтвердилась догадка о том, что звезды — светила подобные Солнцу, раскаленные и самосветящиеся, но очень разные по силе света и температуре.
8 Б. А. Воронцов-Вельяминов
225
ОБРАТНЫЕ ОБРАЩЕНИЯ И ВРАЩЕНИЯ
То, что со времени Лапласа общее число членов Солнечной системы многократно возросло, еще не влияет на характер гипотез о ее происхождении. Но эти новые открытия показали, что она далека от той однообразно устроенной системы, какой ее видел Лаплас. Лаплас подчеркивал, что все планеты и их спутники обращаются и вращаются в одном и том же направлении, кроме части комет, но ведь их он считал случайными гостьями (вернее пленницами) в упорядоченной Солнечной системе. Правда, уже в то время были открыты четыре спутника Урана, обращающиеся в обратном направлении. Но, упоминая о них, Лаплас пи словом не обмолвился о том, что их обращение имеет направление обратное тому, какое наблюдалось у известных тогда четырех ярких («галилеевых») спутников Юпитера. Это можно, впрочем, объяснить тем, что упомянутые спутники Урана вращаются в плоскости, почти перпендикулярной к плоскости эклиптики (г«?97°) и плоскости орбиты самого Урана (плоскости его движения вокруг Солнца). Если взять орбиту тела, обращающегося в прямом направлении (т. е. в направлении вращения Солнца) и начать наклонять ее к эклиптике все больше и больше, то, после того как орбита эта станет перпендикулярной к эклиптике (i—-90°), дальнейшее наклонение ее в ту же сторону сразу делает направление его движения (по отношению к эклиптике) обратным. Наклон орбиты г = 180° означает движение точно в плоскости эклиптики, но в направлении явно обратном. Лаплас, вероятно, считал наклон орбит спутников Урана еще не точно определенным, может быть, немного ошибочным и из-за каких-то 7° превышения наклона над 90° не хотел разрушать царившее до этого представление о прямом движении всех планет и спутников, о стройности Солнечной системы *). Однако у открытого уже после смерти Лапласа Нептуна орбитальное движение его первого, открытого в том же 1846 году спутника имеет наклон 139°, т. е. еще более заметный, где никакой неточностью измерений объяснить это нельзя **).
*) Но главное, такое движение спутников могло оставаться прямым относительно вращения планеты (т. е. совпадающим с ним ио направлению, как это и оказалось для всех пяти спутников Урана), а ото обстоятельство несравненно важнее для космогонической гипотезы Лапласа.— Примеч. ред.
**) Это и был, по существу, первый случай открытия истинно обратного движения в Солнечной системе, противоречащего ги-
226
Позднее у всех больших планет не земной группы было обнаружено сосуществование спутников двух типов — с прямым и обратным движениями по орбите, т. е. открылась принципиально новая черта Солнечной системы! К настоящему времени установлено, что прямые направления обращений спутников лишь преобладают, когда спутников у планеты много.
Обратные вращения вокруг осп открыты у двух планет — одно очень быстрое (у Урана), другое самое медленное (у Венеры), т. е. почти у самой далекой и почти у самой близкой к Солнцу планеты. Как видим, четкого порядка в Солнечной системе и в смысле одинаковости или хотя бы закономерности распределения направлений вращений планет также пет.
Другое отклонение от представлений Лапласа обнаружилось с открытием в 1877 г. двух крохотных спутников у Марса. Больший из них и более близкий к планете — Фобос — обращается вокруг Марса за 7 ч 39 мин. тогда как сам Марс на один оборот вокруг своей оси затрачивает 24 ч 37 мпп,— т. е. вращается в 3V2 раза медленнее. Это движение по своей скорости и расстоянию движущегося тела от центра Марса (9370 км) вполне соответствует закону Кеплера, но совершенно не соответствует гипотезе Лапласа, по которой центральное тело, отделив кольцо и сжимаясь, должно вращаться быстрее, чем спутник, возникший из кольца.
То же явление имеет место в системе Сатурна. Его мелкие спутники, обращающиеся вблизи системы его колец, да и сами кольца — частицы, из которых они состоят,— делают оборот приблизительно за 8 ч, тогда как сам Сатурн имеет период вращения 10 ч 14 мин.
Пишущий эти строки полагает, что в формировании большинства тел и их систем должен был участвовать не один процесс, а больше, и не припоминает, чтобы такое высказывание делалось раньше, хотя к этому и ведет рассмотрение некоторых гипотетических возможностей. В этом смысле поучительна известная почти двухвековая борьба гипотез об образовании лунных кратеров. Одни стояли за исключительную роль ударного их происхождения (при падении метеоритов), другие же придерживались мнения об их вулканической природе. Изучение Луны с космических аппаратов вблизи и даже с самой лунной поверх-
потсзе Лапласа, поскольку спутник Тритон обращается против вращения планеты.— Лримеч, ред.
8* 227
ностп незыблемо установило наличие обоих процессов. Исключительно ударное происхождение стали приписывать кратерам на Марсе и на Венере. Между тем вулканические кратеры оказались и там, и тут. Действующие активно вулканы обнаружены и на спутнике Юпитера Иб, хотя большинство считало, что вулканическая деятельность на малых небесных телах должна была давно заглохнуть.
Но вернемся к движению спутников планет. Большинство спутников с обратным движением малы и могли быть выхвачены мощным притяжением Юпитера и Сатурна из кольца астероидов. У Марса сила притяжения невелика, но он к астероидам ближе, чем Юпитер и Сатурн. Быстродействующие счетные машины за последние годы показали, что захваты мелких тел планетами, особенно большими, вполне возможны. Вероятно, и паша планета Земля захватывает, еще до падения на нее (и таким образом делает своими спутниками), некоторые метеорные тела, являющиеся чаще всего обломками сталкивающихся астероидов.
Две большие группы мелких астероидов движутся почти по орбите Юпитера, концентрируясь в небольших областях пространства впереди или позади него, отчего их называют «греки» и «троянцы» соответственно или чаще всего просто «троянцы». Эти группы находятся всегда в вершинах двух равносторонних треугольников, у которых две остальные вершины совпадают с положениями Солнца и Юпитера. Возможность устойчивости такой комбинации тяготеющих друг к другу трех тел предвидел и доказал коллега Лапласа, знаменитый Лагранж. В природе описанное выше расположение тяготеющих тел было открыто лишь через десятилетия после смерти Лагранжа. Но ввиду неточного соблюдения условий Лагранжа движение греков и троянцев устойчиво (в пределах наблюдения) не вечно. Оно может быть нарушено выходом одного или другого астероида из его современного положения в вершине соответствующего равностороннего треугольника.
По вот в 1977 г. был открыт необычный астероид Хирон. Период его обращения вокруг Солнца — около 51 года, так что его довольно близкая к окружности орбита большей частью лежит между орбитами Сатурна и Урана. Наклон его орбиты к эклиптике составляет только 7°. Размер этого небесного тела заключен в пределах 150—650 км.
228
С другой стороны, недавно было обнаружено несколько астероидов, очень малых, диаметром до 1 км, имеющих афелии между Марсом и Юпитером (как почти у всех астероидов), но перигелии втрое более близкие к Солнцу, чем перигелий Меркурия — самой близкой к Солнцу планеты. На своем пути они пересекают орбиты Марса, Земли, Венеры и Меркурия. Все эти орбиты — типа орбит комет, имеющих самый короткий период. В то же время, известна короткопериодическая комета Отерма с почти круговой орбитой, которая лежит целиком в пространстве между орбитами Марса и Юпитера, и комета Швассмана — Вахмана с орбитой, целиком лежащей между орбитами Юпитера и Сатурна и тоже почти круговой. Оба эти светла, имеющие сходные с некоторыми астероидами орбиты, отличаются от последних только наличием у них глабо светящейся оболочки. Так, открытия последнего полустолетия почти уничтожили различие между ядрами комет и астероидами и никак не позволяют допускать меж-твездное происхождение, по меньшей мере короткоперио-цических комет.
Возможно, малые планеты типа Икара являются ядрами бывших комет, утративших свою газовую оболочку с течением времени под влиянием нагревания их Солнцем вблизи перигелия. Таким образом, с гипотезой Тапласа не согласуется и все разнообразие орбит комет и астероидов. Да и крайняя планета Солнечной системы — Плутон, причисляемый к большим планетам, в перигелии подходит к Солнцу ближе, чем Нептун (в проекции орбита Плутона пересекает орбиту Нептуна, и последний в нашу эпоху оказывается наиболее далекой планетой в Солнечной системе).
Вместе с тем открытые позднее большие планеты не только нарушают закон Тициуса — Боде для расстояний больших планет от Солнца, но не выдерживается даже простое увеличение промежутков между их орбитами с удалением их от Солнца.
Эмпирический закон Тициуса — Боде представляется формулой
Z) = 4-|-3x2\
где D — среднее относительное расстояние от Солнца, выраженное в десятых долях расстояния от него Земли, а показатель п заменяется последовательно числами от О 'для Венеры) до 6 (для Урана); для Меркурия формула
229
применима при п~ — оо, но Нептун и тем более Плутон в эту формулу не укладываются.
Однако для тех планет, которые были известны в эпоху Лапласа, его гипотеза казалась вполне удовлетворительной, а сам Лаплас подчеркивал закономерное увеличение промежутков между планетами как одно из важнейших доказательств неслучайности в устройстве системы.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОЗРАЖЕНИЯ ПРОТИВ ГИПОТЕЗЫ ЛАПЛАСА
Открытия объектов и движений, которые никто не мог предвидеть,— не укор Лапласу, но он, внесший в физические явления теоретическую их трактовку, непонятным образом не учел их в своей гипотезе, тем более, что он ее не раз пересматривал.
Простейший подсчет показывает, что плотность первичной «солнечной атмосферы» Лапласа, т. е. нротоплапет-ной туманности, расслоившейся на кольца, затем сжавшиеся в газовые шары, - - почти все в один шар в каждом кольце — была в 2,5X Ю8 раз меньше плотности воздуха у земной поверхности. Поэтому никакое сцепление частичек или притяжение их друг другом не было возможно. (Впрочем, критикующие историки космогонии не знали, что газовые туманности, существующие в космосе, имеют (как выяснилось в 30-е годы) плотности порядка 1 атома в см3, т. е. 10~24 г/см3. II при этой исчезающе малой плотности они существуют как обособленные массы, перемещающиеся как нечто целое и даже вращающиеся. Разумеется, в этом играет роль то, что их массы в десятки и тысячи раз превосходят солнечную. Может иметь значение и низкая температура газа.)
Низкая плотность колец в гипотезе Лапласа была недостаточна для их сгущения в шар и для того, чтобы этот шар уплотнился в планету со средней плотностью не меньше, чем плотность воды и даже в несколько раз большей (например, у Земли средняя плотность — 5,5 г/см3).
В 1916 г. Джипе в Англии доказал, что если бы лапласовское кольцо и образовалось, то, как говорили точные расчеты Джинса, в соответствии с теорией газодинамики оно не стянулось бы пи в одну планету, пи даже во множество более мелких промежуточных масс или в облако пыли, а осталось бы газовым кольцом, постепенно рассеивающимся в пространстве. Этот вывод Джинса был тяжелым ударом по гипотезе Лапласа.
230
Каким было бы вращение тел, возникших из колец? Допустим даже, что кольца в туманности образовались. Конечно, Лаплас был прав, считая, что они не могли быть однородными по плотности. Пусть даже наибольший сгусток в кольце стянул к себе все вещество кольца в одну массу. Каким было бы тогда его осевое вращение? Лаплас рассуждал, что наружные части кольца, будучи дальше от центра образующейся из него планеты, имели бы большую орбитальную скорость, чем частицы более близкие к Солнцу, и, обгоняя их, внешние части, двигаясь быстрее в сторону первоначального вращения самой туманности, придали бы возникшей планете вращение в сторону ее обращения. Но в действительности, вследствие разреженности кольца, вращение его как твердого тела невозможно, и независимые друг от друга частицы кольца будут обращаться вокруг общего центра туманности по законам Кеплера: внутренние быстрее, чем внешние, более далекие от центра. В результате и вращение сгустка будущей планеты или спутника в целом получится обратным, а не прямым (как у большего спутника Нептуна). Итак, в вопросе о направлении вращения вокруг оси действительность противоречит ожиданиям Лапласа — так писали и пишут.
На наш взгляд, правильнее было бы говорить, что Лаплас ошибочно представлял процесс сгущения газа в кольца, а сгустков в них — в твердые тела, что вело к новым противоречиям.
Роковым для гипотезы Лапласа является положение с распределением момента количества движения в Солнечной системе. По гипотезе Лапласа кольца, превращающиеся в планеты, отделяются от периферии первичной атмосферы Солнца вследствие центробежной силы, но Солнце вращается слишком медленно, чтобы такой отрыв мог осуществляться на любом этапе этого процесса.
Так, один из крохотных спутников Марса — Фобос (неизвестный еще во времена Лапласа), который, как уже говорилось, вращается быстрее, чем сама планета вращается вокруг своей оси, не мог оторваться с кольцом, из которого он возник, если сам Марс вращался так же медленно, как сейчас. Самым резким примером несогласованности гипотезы Лапласа с действительностью является система Земля — Луна. По Лапласу, Луна образовалась из кольца, отделившегося от Земли в прошлом на таком же расстоянии, на котором она находится сейчас, равном 60 радиусам земного шара, т. е. Земля вместе с Луной,
231
перед ее отделением, представляла собой шар с радиусом. по меньшей мере в 60 раз превышавшим современный радиус Земли, и вращалась с периодом, равным теперешнему периоду обращения Лупы (27,3 теперешних суток).
Ио законам механики, которые должны были быть известны Лапласу, момент количества движения в системе тел должен сохраниться в этой системе до настоящего времени. Но, как показывает расчет, в настоящее время он во много раз меньше предполагаемого в начальную эпоху. Для сохранения момента количества движения Земля вращается гораздо медленнее, чем того требует гипотеза.
Такое же противоречие было получено при сопоставлении суммарного момента количества движения, возникающего за счет обращения всех планет, с одной стороны, и за счет осевого вращения Солнца — с другой. Первый оказывается в 2W раз больше, чем могло бы быть, если бы на заре истории Солнечной системы солнечная атмосфера простиралась до границ планетной системы. Здесь мы встречаемся с наиболее трудной проблемой космогонии.
В итоге, подтвердить основные положения гипотезы Лапласа, хотя бы частично, и разработать их математически на основании одной лишь механики не удалось. Заметим. кстати, что сам Лаплас более, чем кто-либо, мог облечь свою гипотезу в математическую форму и этим придать ей большую солидность. Одпако гениальный математик и механик, сделавший немало и для экспериментальной. и для теоретической физики, упорно не желал математизировать свои рассуждения. Многие последующие комментаторы приписывали это будто бы несерьезному отношению Лапласа к своей гипотезе -- цепи догадок, не обоснованных так монументально, как другие его работы в области небесной механики. Казалось бы, это было справедливо, и в то же время не один его биограф замечал, что Лаплас следил за развитием астрономии, вносил в свою гипотезу от издания к изданию дополнения и исправления. Он с ней но расставался. Вероятно, он понимал — как еще более обоснованно понимаем теперь и мы, поскольку опираемся на диалектико-материалистическую философию,— что гипотеза есть форма развития пауки. Гипотезы требуют проверки и дают этим мощный толчок науке. II гипотеза Лапласа, как мы увидим ниже, действительно дала новый толчок многим разветвлениям науки и тем самым в какой-то мере уже приблизила человече
232
ство к решению одной из наиболее трудных загадок природы: происхождения Земли. Лаплас в еще большей степени, чем Бюффон, показал, что решение частного вопроса о прошлом, настоящем и будущем Земли не может быть получено без изучения подобных ей образований и тех больших систем, в которые она входит как часть. Понимание места Земли во Вселенной требует изучения всей Солнечной системы, а понимание последней требует познания других солнц, т. е. звезд, их скоплений далее — познания Галактики и системы галактик, и, наконец, Метагалактики. И чем шире будет наш горизонт, тем менее непонятным станет то, что находится у нас под ногами.
КРАТКИЙ ОБЗОР ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ КОСМОГОНИИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ И СУДЬБА ИДЕЙ ЛАПЛАСА
РОШ ПРОДОЛЖАЕТ ТРУД ЛАПЛАСА (ПОПЫТКА МАТЕМАТИЗАЦИИ ГИПОТЕЗЫ)
Ученик и последователь Лапласа, выдающийся французский ученый Э. Рош в конце 40-х годов XIX в. взялся за математизацию некоторых аспектов его гипотезы. Он исследовал вопрос о том, какую форму должна принимать большая газовая масса под действием вращения. Его расчеты подтвердили, что под действием центробежной силы достаточно большая масса газа примет форму двояковыпуклой линзы. Частицы вне этой ее «свободной» (по терминологии Роша) поверхности будут от пее отделяться, так как для них центробежная сила не уравновешивается силой притяжения.
При охлаждении туманности (с поверхности) частицы с ее периферии падают внутрь, и ядро уплотняется, растет, но размер всей туманности при этом уменьшается мало. Процесс отделения колец на периферии был подтвержден Рошем, но оказался более сложным. Периоды роста центрального сгущепия, как показал Рош, должны сменяться периодами сокращения всей чечевицеобразной массы, в течение которых только и могут возникать газовые кольца.
Эти рассуждения Роша не безупречны, по если бы они были верны, то некоторые трудности гипотезы Лапласа облегчились бы. Некоторые даже считали, что они указывают путь для нахождения упоминавшегося выше закона Тпциуса — Бодо (правильного возрастания расстояний между планетами с удалением их от Солнца). Правда, другие заявляли, что этот закон — вообще случайное явление, недостойное внимания. Так говорили некоторые ученые даже в XX в., между тем то обстоятельство, что этот закон справедлив по меныпей мере для больших планет, не может быть случайным, и теперь никто больше так не думает.
Интересно, что и к системе спутников Сатурна, известных до запусков к нему космических аппаратов, была применима та же формула, только на расстояниях, соответствующих показателям от 2 до —оо, находились кольца Сатурна, состоящие из бесчисленных спутников с размерами от нескольких метров до пылинок.
Автор этих строк всегда был убежден, что существование закономерности в расстояниях планет означает род
234
ственный для них путь пх образования, а «уклоняющиеся расстояния» указывают на иной путь их образования. Похоже, что все больше ученых приходит к такому же заключению. Стоит обратить внимание на то, что размеры и массы планет с удалением их от Солнца сначала довольно правильно возрастают, а затем, после Юпитера, плавно убывают, но эту тенденцию нарушает массивный Нептун и слишком уж маленький Плутон — оба тела нарушают и ход изменения расстояний от Солнца. А у Плутона и орбита к тому же так эксцентрична, что он по временам подходит к Солнцу ближе, чем Нептун! Надо также иметь в виду, что никакие «гладкие» соотношения не вечны вследствие существования возмущений, которые за очень долгие сроки, особенно в случае сближения планет, могут радикально менять их орбиты, главным образом у менее массивных тел.
Развивая гипотезу Лапласа, Рош впервые детально рассмотрел приливные эффекты в Солнечной системе. На этом пути он сделал свое едва ли не самое главное открытие: открыл существование критического расстояния от планеты, ближе которого малое тело может быть разорвано на куски приливным воздействием большого. Так, кольца Сатурна Рош объяснил разрывом спутника под действием планеты, поскольку расстояние от планеты всей системы колец меньше критического. Работы Роша, в свою очередь, стимулировали появление первой детальной теории приливной эволюции космических систем.
ДЖ. ДАРВИН СОЗДАЕТ ТЕОРИЮ ПРИЛИВНОЙ ЭВОЛЮЦИИ СИСТЕМЫ ЗЕМЛЯ - ЛУНА
Явление приливов, понятое и объясненное уже Ньютоном (см. здесь с. 75), очень сложно в силу существования материков и островов разных очертаний, разной глубины океанов, имеющих сложный рельеф дна, и многих других причин. Да и вызывающие приливы Луна и Солнце занимают разное положение по отношению к Земле, вследствие чего они действуют то в одном направлении, усиливая приливы, то в противоположном, ослабляя их. Важно иметь в виду то обстоятельство, что в то время как силы притяжения меняются обратно пропорционально квадрату расстояния между небесными телами, приливная сила, т. е. разность притяжений к светилу и центру Земли, в первом приближении меняется обратно пропорционально кубу расстояния между телами.
235
Приливы происходят и в теле самой Земли, недра которой — горячая магма, раскаленное ядро и даже земная кора — обладают некоторой вязкостью. Сейсмографы обнаруживают приливы в Земле, хотя и с меньшей амплитудой, чем у приливов в океанах. Между водой океана и его дном есть трение. Оно вызывает запаздывание приливов (по сравнению с предсказаниями имевшейся теории приливов), доходящее до 6 часов, при промежутке между приливами около 12 часов.
Дж. Дарвин (сын великого биолога Ч. Дарвина) показал в конце 80-х годов XIX в., что вследствие приливного трепня Луна от нас удаляется, одновременно замедляя свое вращение вокруг оси (ио этой причине она и обращена теперь к Земле одной стороной). 11о замедляется и вращение Земли. Это будет продолжаться до тех пор, пока и па Земле сутки, наконец, не сравняются но своей длине с месяцем (т. е. с периодом обращения Луны), который тоже удлиняется, но гораздо медленнее. Конечно, это происходит при условии, что посторонние силы не вмешиваются в приливную эволюцию системы. Месяц и сутки, по расчетам, станут оба равны 1400 часам или, по другим данным, 11 240 часам (в зависимости от величины трения солнечного прилива). Тогда будет достигнуто положение «приливного равновесия» системы Земля — Луна.
Действительно, удлинение суток подтвердилось при сравнении моментов затмений Солнца, отмеченных в старинных хрониках, с найденными путем современных вычислений их «назад». Кроме того, современные точнейшие часы — кварцевые и атомные — обнаруживают даже кратковременные, более мелкие, колебания скорости вращения Земли, также связанные отчасти с приливным трением. Дарвин рассмотрел эту историю, дойдя до момента, когда Луна обращалась вокруг Земли за время от 2 до 4 часов, при этом почти касаясь Земли, имевшей сутки такой же длительности.
Но такое положение равновесия, при котором не действуют приливные силы, не могло быть устойчивым. Малейшее возмущение и изменение скорости орбитального движения Луны должно было вызвать ряд перемен: Луна либо упала бы на Землю, либо стала отдаляться от нее. Из наблюдаемой ныне картины ясно, что случилось второе. Дарвин не давал в своей строгой математической теории определенного ответа на вопрос о том, как именно произошла Луна. Вместе с тем он подсчитал, что взаимное
236
удаление Земли и Луны должно было начаться 54 10е лет тому назад или несколько ранее.
Вслед за Дж. Дарвином большой вклад в построение теории вращения одиночного симметричного жидкого тела внесли русский механик А. М. Ляпунов, французский математик и небесный механик А. Пуанкаре и особенно английский физик и астрофизик Дж. Джинс, приложивший
Рис. 11. Эволюция системы Земля — Луна по Дж. Дарвину
эту теорию к различным космическим объектам. Они изучали условия равновесия однородных и неоднородных симметричных фигур и установили возможность превращения их в грушевидные (Дарвин), в подобие гантелей и даже в фигуры с двумя перехватами (Джинс).
Все они приходили к выводу, что при дальнейшем увеличении угловой скорости вращения этих, например грушевидных, фигур перемычка утончается и такие тела могут распасться. Конечно, вывод о возможности распада та-
237
кого тела еще не означает, что двойная система Земля — Луна возникла именно при таком катастрофическом распаде, хотя некоторые до сих пор думают, что громадная впадина Тихого океана и есть то место, где произошел разрыв системы. Вместе с тем, обнаруженное отклонение формы Луны от шара (некоторые находят сходство ее с яйцом), причем ее вытянутость направлена «острием» к Земле, есть, несомненно, следствие приливов: «острие», или горб Луны, и есть «застывший прилив».
Вскоре выяснилось, что вращение и приливное трение недостаточны для описания эволюции Солнечной системы. Почему-то у Венеры и Меркурия спутников нет, хотя расстояние Венеры от Солнца, ее масса, размер, наличие плотной атмосферы, казалось, делали ее очень сходной с Землей. Марс имеет два крохотных спутника, приливное воздействие которых на планету ничтожно мало.
Новый интерес к идее приливной эволюции возник в наши дни. Открытый недавно (в 1978 г.) спутник Плутона (Харон) столь близок к нему (п сравним с ним по размерам), что фаза приливной эволюции этой системы, вероятно, критическая. В истории этой пары приливное трение должно было играть большую роль. Но никаких расчетов по этому поводу автор в литературе до сих пор не встречал. По новым данным, Харон, открытый через полвека после открытия самой планеты, отстоит от нее на 20 000 км. имеет диаметр около 1300 км, а Плутон имеет диаметр немногим более 3000 км. Значит, промежуток между поверхностями планет составляет около 18 000 км, т. е. эта система существенно более тесная, чем в случае Земли и Луны.
До сих пор наша планета со своим спутником резко выделялась в Солнечной системе тем, что ни у одной другой планеты не было такого большого спутника в сравнении с ней. Масса Луны всего в 81 раз меньше земной массы, а диаметр меньше земного только в 4 раза, расстояние же между ними равно 60 радиусам Земли. Теперь же эта исключительность утрачена.
Период обращения Харона около 6,4 земных суток и, видимо, равен периоду вращения Плутона. Следовательно, Харон «висит» всегда над одной и той же точкой поверхности Плутона — положение, которое теория Дарвина предсказывала раньше для начальной фазы истории Земли и Луны вскоре после рождения последней. Итак, новые открытия показывают применимость теории Дарвина не только к системе Земля — Луна. Открылась воз-
238
можпость лучшего соспоставления теории Дарвина с наблюдениями. По аналогии с теоретической историей Земли и Луны можно было бы думать, что в космической шкале времени Харон лишь недавно отделился от Плутона.
В отношении внутренних планет, Меркурия и Венеры, их крайне медленное осевое вращение, несомненно, обусловлено приливами, которые в них вызывало Солнце. Ведь у Меркурия период его осевого вращения, 58 суток (что было установлено лишь в 1965 г. радиоастрономическими методами), составляет ровно 2/3 от периода его обращения вокруг Солнца (88 суток). Так что за 176 земных суток Меркурий делает три оборота по отношению к звездам, два витка по орбите и только один оборот относительно Солнца. Солнечные приливы там в 15 раз более сильные, чем для Земли, и именно они затормозили вращение Меркурия вокруг осп, доведя его солнечные сутки до 176 земных.
На Венере же солнечные сутки равны 584 земным. Поэтому приливная волна на Венере перемещается сейчас крайне медленно и за миллионы лет затормозила ее вращение еще сильнее, чем на Меркурии. А то обстоятельство, что Венера, по-видимому, обращена к Земле всегда одной и той же стороной, вызвано, может быть, земными приливами на Венере, хотя расстояние между этими двумя планетами составляет 30 млн. км при наибольшем их сближении.
Влияние же приливов на планеты-гиганты даже со стороны крупнейших спутников из-за сравнительной малости масс последних очень незначительно. Оно и очень сложно, потому что крупных спутников несколько и расположение их относительно планеты и друг друга все время меняется. Иногда приливные действия их взаимно противоположны.
На ближайшем к Юпитеру (из галилеевых) спутнике Ио, как уже упоминалось, пролетающие космические аппараты зафиксировали с полдюжины действующих вулканов. По одной из гипотез, причиной их активности могут быть приливы в разогретой магнитными процессами магме.
Приливные эффекты до сих пор часто привлекаются к рассмотрению явлений в Солнечной системе. Мы, со своей стороны, ставим вопрос — не является ли продолговатая форма Амальтеи, лишь недавно зафиксированная космическим аппаратом, следствием испытанных ею мощных приливов со стороны Юпитера...
239
ТУПИКИ И ПОИСКИ ВЫХОДА В РАМКАХ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЛАНЕТНОЙ КОСМОГОНИИ
Небулярные гипотезы Фая и Лиго иде
В течение почти всего XIX в. о происхождении Солнечной системы говорилось: «По Лапласу Солнечная система могла произойти так», и в широкой аудитории приводили его гипотезу в первоначальном виде, иногда добавляя, что более точное и правильное объяснение некоторых частностей будет дано в процессе дальнейшего развития науки, что было неоспоримо.
Чаще других при этом задавался вопрос: а откуда взялось само вращение Солнца и туманности? С попытками ответить на него и были связаны первые существенные видоизменения, внесенные в космогонию Лапласа, начиная с 80-х годов XIX в. и до его конца. Другим, особенно важным для астрономов вопросом была проблема возникновения прямых и обратных вращений планет. Наиболее оригинальной, производившей сильное впечатление была идея вихрей внутри облака некоей первозданной материи, наподобие вихрей-смерчей в земной атмосфере. Недаром эту гипотезу выдвинул крупный метеоролог и астроном, французский ученый Э. Фай (1884 г.). Планеты и Солнце, по этой гипотезе, сформировались в одном из таких вихрей, причем сначала, во внешних частях,— планеты, а затем (позднее!) в самом центре всосанная туда космическим смерчем материя сгустилась в Солнце. Позже всего возникли внешние планеты Уран и Нептун. Таким образом Фай объяснял прямое вращение внутренних планет (ввиду вращения вихря как твердого тела) и обратное — у некоторых внешних планет и спутников (возникших из частиц, обращавшихся вокруг Солнца уже по законам Кеплера). Явная искусственность этой схемы, неучет приливных эффектов (что вызвало резкую критику со стороны Дж. Дарвина) заставили отказаться от этой гипотезы.
Намного более известной стала другая гипотеза — французского астронома дю Лигонде, который прямо пытался возродить ошибочную идею Канта о возникновении вращения протопланетной туманности из хаотических движений частиц. От обеих гипотез в космогонии вновь повеяло кантовскими идеями холодного первоначального состояния протопланетного облака и его метеоритного состава (в гипотезе Лигонде), идеями, роль которых в дальнейшем возрастала.
240
С начала XX в. космогонические гипотезы возникали одна за другой. Быстрая смена научной почвы, новые успехи астрономии и других наук порождали и смену гипотез. Вместе с тем появились попытки классифицировать гипотезы. Их делили на «горячие» п «холодные» в зависимости от предполагаемого состояния первичного прото-планетного вещества, а также, соответственно, на газовые, пылевые и газопылевые. Многие гипотезы классифицируются в таком смысле с трудом, и сама попытка классифицировать их является, на наш взгляд, бесплодной, бесцельной. Можно только отметить, что долгое время все ученые, вслед за Лапласом, считали космогонию Солнечной системы проблемой теоретической механики и лишь к концу первой половины XX в. стало укрепляться осознание того, что солнечная космогония — сложная проблема, требующая участия многих наук.
Перед специалистами, занявшимися дальнейшим анализом и развитием знаменитой гипотезы Лапласа, между тем все более явственно вырисовывались впереди, по «курсу» дальнейшего уточнения этой механической космогонической модели два непреодолимых для нее препятствия — ее Сцилла и Харибда. Это прежде всего была проблема парадоксального распределения момента количества движения (тиг), львиной долей которого как бы незаконно владеют планеты при их ничтожной суммарной относительной массе, что противоречило принципам механики *). Другая коварная скала выступила на поверхность несколько позднее в виде осознанного и доказанного, наконец, факта, что горячий газ в первичной туманности, даже разбившись на кольца, не может сгуститься в планеты и рассеется ... Это привело в дальнейшем к отказу от всех «небулярных» гипотез, опиравшихся па идею горячего начала планет в виде сгустков раскаленного газа. В свое время эта идея прямо вытекала из доказанного факта раскаленного состояния земных недр.
Катастрофические гипотезы Брауна, Аррениуса, Чемберлина и Мультона
Но уже первого препятствия было достаточно, чтобы космогонисты резко сменили курс. Некий Карл Браун вновь использовал закручивающий эффект «косого удара»
*) Хотя масса планет в 750 раз меньше массы Солнца, в их орбитальном движении заключено 98% общего момента количества движения всей Солнечной системы.
241
(как у Бюффона), но не кометы о Солнце, а массивного сгущения в протопланетном облаке, ударившего в центральное сгущение (протосолнце) и закрутившее сначала внешние слои его «атмосферы», а затем и центральные части. Новым было предположение, что «вторичные сгущения» — будущие планеты — сначала двигались в сопротивляющейся среде туманности, что объясняло возникновение прямого (а не обратного, как, по существу, получалось в гипотезе Лапласа) вращения именно у всех внутренних планет (в этих областях оказывалась действенной, хотя и незначительная, разница сопротивления среды с внутренней по отношению к Солнцу и с внешней сторон планеты). Именно оригинальная идея учета сопротивляющейся среды только и сохранилась от этой гипотезы. Большая часть первой половины XX в. прошла в космогонии под знаком возрождения и в попытках развития идей катастрофической космогонии в духе Бюффона. Рождение планетной системы стало рассматриваться как результат катастрофического по своим последствиям для уже готового Солнца столкновения его, но не с кометой (ничтожность массы которых становилась ясной), а с другой звездой. Последняя выбивала (или вырывала) из Солнца сгусток, «струю» раскаленного вещества, из которого, при его остывании, и формировались планеты. Это снимало проблему тиг (появлялся внешний источник дополнительного момента количества движения, сообщаемый планетам). Но вместе с тем Солнечная система оказывалась редчайшим, если не уникальным явлением в природе . . . ввиду ничтожной вероятности события — столкновения (или даже, как это приняли позднее, хотя бы тесного сближения) двух звезд в пустынях Космоса. Последнее с самого начала невыгодно отличало эти гипотезы от лапласовой картины закономерно возникающих планетных систем, чем укреплялась почва и для идеи множественности обитаемых миров...
На этом новом пути, уводившем планетную космогонию далеко от модели Лапласа, выступали со своими гипотезами крупные физики, геологи, астрофизики, астрономы. Наиболее значительными по своему научному влиянию и известности были гипотеза С. Аррениуса, знаменитого шведского химика, гипотеза Мультона и Чемберлина (соответственно астронома и геолога, США) и гипотеза выдающегося английского физика-теоретика и астрофизика Дж. Джинса, дольше других, в течение десятилетий, властвовавшая над умами благодаря своей математической
242
и физической обоснованности, благодаря высокому научному авторитету (как это было и с гипотезой Лапласа) ее автора, И все же полностью оторваться от основных идей Лапласа не удавалось долгое время. Гипнотизирующей — и, видимо, неспроста — долго оставалась идея важного промежуточного этапа: расслоение протопланетного облака на плоскую систему кольцеобразных структур. Ведь это сразу указывало на причину правильного распределения планет по расстояниям от Солнца, малых наклонов орбит, единообразного вращения хотя бы групп планет... По крайней мере в первых двух новых гипотезах эта идея осталась. По Аррениусу, планетная система формировалась из вещества двух струй, возникших якобы в результате столкновения почти в лоб двух звезд. Струи выбивались в противоположных направлениях в одной плоскости и закручивались в спирали вокруг общего центра, который мог наблюдаться со стороны как вспышка новой звезды (мысль была навеяна только что вспыхнувшей тогда Новой Персея 1901 г.). Невидимость звезд до вспышки объяснялась наличием у них остывшей твердой коры, которая и разрушалась при соударении. Почти нулевая вероятность такой почти лобовой встречи двух звезд быстро свела гипотезу со сцены.
Учтя промахи предыдущей гипотезы, Мультон и Чемберлин (в 1900 г.) заменили удар сильным приливным воздействием одной звезды на другую (на Солнце) при близком прохождении мимо друг друга. Такое сближение — также крайне редкое событие, но несравненно более вероятное по сравнению с прямым ударом.
Близко проходящая звезда может способствовать усиленным приливам на нашем Солнце. От этого, по мнению авторов гипотезы, два диаметрально противоположных приливных горба, возникшие на Солнце, могут создать две струи вытекающих из него газов, образующие две ветви спирали, какие в гипотезе Аррениуса вызывало непосредственное столкновение двух звезд.
Гипотеза была выдвинута еще до установления природы спиральных туманностей и в значительной мере опиралась на популярную тогда у многих идею, что спиральные туманности — это зарождающиеся в виде вращающегося туманного сгустка звезды. Поэтому Мультон, например, вычислял, каким образом спирали, возникшие катастрофически, будут сливаться в диск и из него, как это было и в гипотезе Лапласа, будут возникать кольца, разбивающиеся на планеты.
243
Таким образом, вновь перед нами лапласова идея, обретавшая новую жизнь уже в катастрофической космогонии. Разумеется, все эти расчеты потеряли всякий смысл, когда выяснилось, что спиральные туманности — грандиозные системы из сотен миллиардов звезд, наподобие нашей Галактики... Впрочем, в гипотезе Мультона и Чемберлина рассматривалась и просто эволюция приливных струй, закручивающихся спиралями вокруг своей звезды. По в отношении преобразования вещества газовой горячей струп в планеты авторы выдвинули совершенно новую оригинальную идею, оказавшуюся чрезвычайно плодотворной и намного пережившую саму гипотезу в целом. Она используется и в современной космогонии.
По Мультону и Чемберлину спиральные струи газа, сначала быстро охладившись, сконденсировались в целый рой мелких частиц вроде снега, названных ими «планетезималями» (от «планетезим» — маленькая планета, зародыш планеты). II лишь потом эти холодные планетезимали, сталкиваясь, слипались в тела промежуточных размеров, а последние, обрастая новым веществом, стали планетами. Поэтому гипотеза их и называется планетезималь-ной. В процессе роста слипшиеся комки получали удары от остававшихся планетезималей, и эти удары превращали их орбиты из спиральных и эллиптических в почти круговые. Вращение свое вокруг оси они получали в результате неодинакового действия этих ударов на переднее и заднее (по отношению к направлению движения) полушарие.
КОСМОГОНИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ДЖИНСА
Космогонические исследования Джеймса Хопвуда Джинса, выдающегося английского физика-теоретика и одного из основателей теоретической астрофизики, составили целую эпоху в космогонии.
Джинсу принадлежат фундаментальные исследования и руководства по газо- и гидродинамике, разработка теории равновесия вращающихся жидких тел. Он — создатель теории гравитационной неустойчивости, принципы которой стали опорой современных космогонии и космологии и дальнейшее развитие которой, в первую очередь советским академиком Я. Б. Зельдовичем и его школой, позволило создать теоретический фундамент возникновения современных представлений о Метагалактике (теория крупномасштабной структуры Вселенной). Но в первой половине века более всего Джинс был известен широкому
244
:ругу читателей своей гипотезой (1916 г.), продвинувшей [альше гипотезу Мультона и Чемберлина,— о приливши происхождении Солнечной системы. Он совместно с :рупным английским геофизиком X. Джеффрейсом изу-[ил судьбу прилива в Солнце, вызванного близким прохождением другой звезды. Эту свою гипотезу он излагал акте в своих блестящих научно-популярных книгах, сдававшихся (в переводе) и в СССР: «Вселенная вокруг
Джеймс Хопвуд Джинс (1877—1946)
час», «Звезды и их судьбы» и другие, а в научной форме — в объемистой монографии «Астрономия и космогония» (1929 г.). Гипотеза Джинса стала столь же популярной, как в свое время это было с гипотезой Лапласа.
Джинс в своей подробно разработанной математически космогонии учел, что планеты могут возникнуть только из плотного газа, который в Солнце имеет среднюю плотность 1,4 г/см3. Для этого он рассчитал, что звезда должна была пролететь мимо Солнца так, чтобы прилив был подобен резкому удару в солнечную поверхность и выр-
245
вал бы при большой скорости одну струю газа, короткую, но плотную (опять-таки аналог гипотезы Бюффона!). Толще всего вырванная струя была бы в своей середине,
Рве. 12. Образование планет Солнечной системы согласно Джинсу
Рис. 13. Проне хожд ен и е двойной звезды по Джинсу
а в начале ее истечения и в конце была бы тоньше (сигарообразная форма). Этим он объяснил, почему в группе планет, на которые эта плотная струя распалась, самые крупные планеты Юпитер и Сатурн оказались в середине (рис. 12).
В 20-е годы, однако, гипотеза Джинса — Джеффрейса стала подвергаться критике. Сам Джеффрейс признавал, что их гипотеза не может убедительно объяснить причину вращения планет, и готов был вернуться к «косому удару», как это было в гипотезе Бюффона.
Другое возражение состояло в том, что вещество сигарообразной струи, вырванной из Солнца, ввиду высокой температуры его газа должно было рассеяться в пространстве, а не сгуститься в планеты. По той же причине — из-за высокой температуры газа в звезде — Джинс в 1935 и 1944 годы должен был отказаться от идеи происхождения двойных звезд путем разрыва одиночной звезды в результате ее быстрого вращения, так как его модель «жидкой» звезды оказалась несостоятельной (рис. 13).
Но основную для большинства гипотез трудность— объяснить распределение момента количества движения в Солнечной системе — Джинс считал преодоленной, так как полагал, что огромный по сравнению с солнеч
ным момент количества движения планет был приобретен от пронесшейся звезды. Однако Г. Рессел в 1938 г. вычислил,
246
что если рассчитывать этот момент на единицу массы тела, то оказывается, что у планет он в среднем в 10 раз больше, чем мог быть у проходящей звезды. Чтобы объяснить это, надо допустить, что улетевшая звезда увлекла с собой огромную массу газа. Эти приблизительные расчеты Рессела были подтверждены точными расчетами советского астронома Н. Н. Парийского.
Кроме подтверждения вывода Рессела о том, что в гипотезе Джинса не учтено распределение вращательного момента у планет еще и на единицу массы, Н. Н. Парийский рассчитал, что орбиты частей «сигары», вырванной из Солнца, будут такими короткими, что наблюдаемое распределение планет на огромном протяжении Солнечной системы не получится. Таким образом, гипотеза Джинса оказалась несостоятельной со всех точек зрения, хотя она и пользовалась почти всеобщим признанием на протяжении 20 лет. (Последнее можно объяснить огромным авторитетом ее автора и отсутствием в космогонии той эпохи чего-либо лучшего.)
В нашей стране в 40-е годы большое внимание было обращено на то, что в научных и популярных книгах Джинса явно проступают его идеалистические воззрения.
С крахом гипотезы Джинса в планетной космогонии наступила пора депрессии. Механика показала свое бессилие в решении проблемы. Другие науки еще не располагали достаточным запасом сведений о космических процессах, о самих условиях в Космосе. Поэтому_высказы-вавшиеся и в эти годы и даже весьма многочисленные «гипотезы» были либо искусственными построениями, либо представляли собою отдельные неразработанные идеи и мысли. Плодотворность ряда идей стала ясной лишь позднее, когда появились условия и новые факты для лучшего обоснования этих идей и для построения на их основе новых цельных гипотез. К таким идеям принадлежала выдвинутая известным шведским астрономом-теоретиком Б. Линд-бладом (1934 г.) гипотеза о постепенном росте частиц межзвездной пыли за счет аккреции (т. е. холодного слипания частиц или поглощения их более крупным телом). Только в наши дни получает применение в космогонии и развитие идея другого крупного шведского ученого, астрофизика X. Альвена, высказанная под влиянием идеи Линдблада. Это утверждение, что в космогонии Солнечной системы могли играть существенную роль электромагнитные силы — взаимодействие магнитного поля Солнца и потока заряженных частиц, приходящих из Космоса.
247
На этом основании он объяснял распределение в Солнечной системе момента количества движения (уменьшение его у Солнца).
В тот же период общего упадка космогонии английский астроном Эджворт первым попытался соединить «спасительную» идею захвата Солнцем внешнего момента количества движения и лапласовскую идею закономерности, неуникальности Солнечной системы, а именно предложил гипотезу о более вероятной встрече Солнца не с отдельной звездой, а с целым межзвездным газопылевым облаком, захвате его и формировании в нем планет. Но поскольку с 1929 г. уже была известна невозможность захвата в задаче трех тел (теорема, доказанная французским небесным механиком Шази), то гипотеза эта не могла быть принята всерьез... Ситуацию, сложившуюся к середине 40-х годов XX в. В. Г. Фесенков охарактеризовал как небывалый разброд мнений.
Из этого кризиса космогония была выведена неожиданно не астрономами, а выдающимся советским математиком и геофизиком академиком О. Ю. Шмидтом.
ГИПОТЕЗА О. Ю. ШМИДТА
О. Ю. Шмидт начал разработку своей гипотезы о происхождении Солнечной системы в 1943 г. Гипотеза публиковалась в его работах с 1944 г. и лучше всего изложена в его брошюре «Четыре лекции о теории происхождения Земли» (3-е изд.— М.: Изд-во АН СССР, 1954 г.)*).
Начав разработку трудной проблемы в период, когда в космогонии царил разброд, используемый в частности буржуазными философами для утверждения о непознаваемости мира, о единственности планетной системы во Вселенной, он отважно бросился в атаку в новой для него области, в обстановке «кастовой» враждебности со стороны большинства астрономов. Но часть их ему удалось увлечь за собой. Он организовал при Академии наук СССР Институт физики Земли и в нем группу по математической разработке его космогонической гипотезы, выросшую в творческий коллектив молодых ученых.
Шмидт выдвинул идею об аккумуляции планет из роя небольших холодных твердых тел и назвал свою гипотезу
*) См. также книги: Левин Б. 10. Происхождение Земли и планет.—4-е изд.—М.: Наука, 1964; Сафронов В. С. Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет.— М.: Наука, 1969.
248
метеоритной». Первоначально он предполагал, что эти ела в виде «метеоритного облака-роя» были захвачены Золпцем из межзвездной среды, что решало проблему шт. Вместе с тем, встреча с таким облаком, которое при (альнейшем развитии гипотезы представлялось точнее <ак газопылевое, было весьма вероятным событием,
Отто Юльевич Шмидт (1891—1956)
поскольку (’.олпце на своем пути вокруг центра Галактики пересекает экваториальную область нашей звездной системы. где таких облаков весьма много.
По в отличие от Эджворта, Шмидт сумел обосновать гипотезу захвата, впервые доказав возможность захвата в задаче трех тел, вопреки теореме Шази. Это было выдающимся самостоятельным вкладом в небесную механику. В самой космогонической концепции Шмидта и его школы идея захвата в дальнейшем не использовалась, так как расчеты показали, что масса захваченного облака будет слишком малой для образования планет. Шмидт объяснил различия в массе и химическом составе между группой
249
близких к Солнцу планет (планет земной группы) и более далеких планет-гигантов тем, что они образовались из двух частей единого околосолнечного газопылевого облака: более близкой к Солнцу части, где облако прогрелось его лучами, и более далекой, холодной части. В от
личие от прежних представлений об образовании планет из раскаленных газовых сгустков, Шмидт утверждал, что Земля и другие планеты сперва были сравнительно холодными, и использовал, таким образом, другую плодотворную идею — холодной аккреции.
По мнению Шмидта и его последователей, планетная система образовалась из огромного уплощенного газопылевого протопла-нетного облака, некогда окружавшего Солнце (вопрос о происхождении самого облака не рассматривался более). Земля и родственные ей планеты, от Меркурия до Марса, аккумулировались из твердых тел и частиц, а при аккумуляции планет-гигантов (по крайней мере Юпитера и Сатурна), содержащих в основном водород, участвовал, следовательно, наряду
с твердыми телами, также Рис. 14. Происхождение планет- и газ. Особенно детально ной системы по О. 10. Шмидту была разработана Шмидтом теория дальнейшей эволюции Земли (на основе идеи В. И. Вернадского о радиоактивном разогреве ее недр). Выводы космогонической теории Шмидта хорошо согласовались с новыми данными геологии и геофизики о строении Земли. Гипотеза впервые объясняла и закон распределения планет в Солнечной системе (закон Тициуса — Боде).
250
Вместе с том, в рамках теории Шмидта не удалось найти удовлетворительного ответа на старые вопросы: почему Солнце так медленно вращается вокруг своей оси; почему некоторые спутники и малые планеты движутся почти перпендикулярно к плоскости эклиптики.
Рис. 15. Эволюция протоиланетного облака по О. 10. Шмидту
Концепция О. К). Шмидта, как не профессионального астронома, многими астрономами, в особенности небесными механиками, была встречена вначале очень недоброжелательно. Некоторые из них доходили до того, что, не входя в суть дела, утверждали, будто Шмидт лишь повторяет гипотезе’ Канта. Позднее, однако, гипотеза О. 10. Шмидта широко популяризировалась в СССР. В ее разработке активно и долго участвовали Г. Ф. Хильми, В. Ю. Левин, В. С. Сафронов, развивающий ее и сейчас, и некоторые другие. По за рубежом о ней знали тогда мало, в основном из-за того, что изложение ее можно было
251
найти преимущественно на русском языке. Сказалось и пренебрежительное отношение в капиталистических странах к науке в СССР. Но постепенно найденное О. Ю. Шмидтом плодотворное направление развития космогонии как решения комплексной широкой проблемы с учетом данных большого круга наук н с использованием ценных идей прошлого — т. е. исторического опыта космогонии — все это завоевало высокий авторитет и признание как руководство к действию среди космогонистов всего мира.
В это же десятилетие между 40-ми и 50-ми годами XX в. космогония идейно обогащалась с другой стороны: осознанием необходимости и появлением (ростом) возможности учитывать многочисленные данные астрофизики, как и достижения самой физики. Но главное, планетная космогония все более осознавалась как часть общей звезднокосмогонической проблемы. Пионерами на этом направлении выступили немецкий физик К. Вайцзеккер и выдающийся советский астрофизик академик В. Г. Фесенков.
Гипотезу первого мы изложим здесь по книге Струве и Зебергс *).
ГИПОТЕЗА ВАЙЦЗЕККЕРА
Газовые диффузные туманности, «типичные» места для рождения звезд, имеют, по наблюдениям, турбулентные скорости 5—10 км/с. Если ячейка такой туманности, содержащая столько же вещества, как и Солнце, сожмется от первоначальной плотности, равной 10-22 г/см3, до плотности Солнца (1,4 г/см3), хаотические движения никогда полностью не прекратятся; некоторый угловой момент больше того, который имеет Солнечная система сейчас, останется.
Впервые физическая теория турбулентности была приложена к проблеме возникновения Солнечной системы Вайцзеккером в 1943 г. В предисловии к статье, в которой описывалась эта теория, Вайцзеккер писал:
«Предполагается, что планеты возникли из сильно сплюснутой туманности, которая вращалась вокруг Солнца и содержала, как и Солнце, всего лишь 1 % (по массе) тяжелых элементов, из которых образовалась Земля. Такая туманность должна была сформироваться в период образования Солнца и разрушиться за время от 107 до 108
*) Струве О. и Зебергс В. Астрономия XX века. — М.: Мир, 1968, с. 189—191.
252
лет из-за турбулентных движений внутри нее. В ней должны возникнуть системы конвективных токов... Планеты росли за счет мелких осколков сконденсировавшихся тяжелых элементов. Спутники образовались подобным же образом в меньших туманностях, обволакивавших планеты; направление обращения спутников и вращения планет объясняется конвективными токами».
Рис. 16. Происхождение планетной системы по Вайцзеккеру
Вайцзеккер предполагал, что первоначальная туманность имела плотность примерно 10“9 г/см3 и составляла около 0,1 массы Солнца. Он постулировал, что большая часть туманности рассеялась в пространстве, унеся с собой значительную часть углового момента. В обзоре статьи Вайцзеккера в 1945 г. Гамов и Хайнек писали, что эти вихревые движения аналогичны вращению шариков в подшипнике. Гамов и Хайнек выражали сомнение, что рост планет может происходить так, как это предполагал Вайцзеккер.
По поводу этой теории были выдвинуты и другие возражения. Например, Койпер показал, что вихри, в особенности маленькие завихрения, не могут существовать настолько долго, чтобы планеты успели вырасти, как это предполагал Вайцзеккер. Однако (как писали Гамов и Хайнек) несомненно, что «...Вайцзеккер внес свежую струю в стоячее болото теории происхождения планет». Вайцзеккер продолжал развивать свою гипотезу в 1943— 1947 годах.
253
ГИПОТЕЗЫ В. Г. ФЕСЕНКОВА
В 1918 г. впервые в советской пауке с космогонической гипотезой выступил молодой тогда ученый, будущий академик— астрофизик В. Г. Фесенков. Эта его ранняя гипотеза возникла на основе вихревой небулярной
Василии Григорьевич Фесенков (1889 —1072)
гипотезы Фая. От подобных гипотез вскоре отказались. Однако гипотеза Фесенкова была интересна тем, что оп впервые ввел в космогонию идею необходимости учета астрофизических процессов. Так он обратил внимание на возможную роль в формировании первичных вихрей — зародышей планет конвекционных токов вещества в протоплапетной туманности.
Началом нового, «астрофизического» этапа развития планетной космогонии второй половины века можно считать появление гипотезы В. Г. Фесенкова, развитой им в период 1943—1950 годов.
254
Представим себе быстро вращающееся Солнце, только «го выделившееся из газовой среды. Вначале оно будет разреженным гигантом низкой температуры. Солнце должно сжиматься, так как пока не имеет источников энергии. При этом будет происходить ускорение его вращения, л в недрах его начнутся ядерные реакции с участием углерода, требующие температуры в десятки миллионов .. радусов. Равновесное состояние вещества в Солнце нарушается, и от него вдоль экватора начнет отделяться в основном водород. Так Солнце окружалось газовой туманностью, постепенно рассеивающейся в пространстве. При быстром вращении на Солнце образуется с одной стороны выступ. Этот выступ, участвуя во вращении Солнца, отделившись, унесет с собой часть его энергии. Можно рассчитать, какую часть подобного выступа должна занимать масса, образовавшая затем ту или иную планету, для того чтобы сообщить этой планете известный нам ее момент вращения.
Механизм возникновения прямого вращения в подобном случае был рассмотрен еще Лапласом. В образовавшейся подобным образом Солнечной системе планеты вначале должны были быть близки одна к другой. Планеты, как известно, состоят главным образом из тяжелых элементов, которые в Солнце представлены в ничтожной пропорции. Следовательно, из отделившейся первоначальной массы только ничтожная часть могла пойти на образование планет, все же остальное должно было образовать межпланетную среду, в дальнейшем рассеявшуюся из Солнечной системы.
Дальнейшая история Солнечной системы в первый период ее существования состояла, по Фесенкову, главным образом в том, что в результате приливного трения в самое первое время, а затем уменьшения массы Солнца, т. е. ослабления гравитационных связей между Солнцем и планетами, последние все более и более увеличивали размеры своих орбит, пока, наконец, Солнечная система не пришла в современное состояние. При этом главной мыслью Фесенкова было то, что во всяком случае образование нашей планетной системы с ее многочисленными аномальными особенностями не могло быть следствием какого-либо одного простого механизма. Напротив, формирование планет со всеми особенностями было весьма сложным процессом и заняло довольно продолжительное время. Даже в настоящее время этот процесс еще не вполне закончился, так как продолжает происходить образование
255
комет и новых метеорных тел. Вполне естественно, что мы все еще стоим на пороге разрешения великой космогонической проблемы. И успех здесь зависит прежде всего от проникновения в тайну рождения и развития звезд, а изучение физических свойств звезд, по существу, началось только в XX столетии. Отмечая имевшийся кризис в космогонии, Фесенков делал вывод, что более не должно быть места никаким спекулятивным построениям. Только тщательное и осторожное сопоставление проверенных фактов, какими бы необыкновенными они не казались нам, может приблизить нас к решению этой загадки.
Гипотеза В. Г. Фесенкова хотя и использует общую идею Рессела о Солнце как двойной звезде, но совершенно по-новому, эволюционно представляет эту ситуацию: планеты возникают в процессе самого формирования двойной звездной системы. Гипотеза остроумна, нова в своих физических основах п является, по-впдпмому, первой, связывающей образование планет с внутренним развитием уже образовавшегося Солнца. На Первом космогоническом совещании в Москве (1951 г.) академик В. А. Амбарцумян, не входя в подробности, подчеркивал, что, по его убеждению, Солнце и планеты были порождены в едином процессе. Одним из вариантов такого процесса и является описанная гипотеза Фесенкова. Солнце в процессе своего развития выбрасывает вещество для планет в результате ротационной неустойчивости.
По и в этой гипотезе имеются явные недостатки. Существование длинного выступа у Солнца (который можно сравнить с иглой, воткнутой в арбуз), да еще вращающегося вместе с ним, выглядит неправдоподобно. Ничего не говорится об образовании систем крупных спутников. Нет четкости в объяснении различного состава планет земной группы, которые состоят из тяжелых элементов, и внешних планет-гигантов, в основном газовых.
Новые тенденции в развитии космогонии получили яркое отражение на Московском космогоническом совещании. Это небывалое в истории астрономии большое четырехдневное совещание, организованное Академией наук СССР, состоялось в апреле 1951 г. Его целью было всестороннее обсуждение исследований о происхождении Солнечной системы. В совещании участвовало много ученых разных специальностей: геологов, астрономов, геофизиков, геохимиков и математиков, заинтересованных в исследовании Земли как небесного тела. Более 40 человек
256
выступили при обсуждении основного доклада академика О. Ю. Шмидта.
Его работа о происхождении Солнечной системы еще до совещания вызвала особенный интерес, в частности тем, что широко использовала математический анализ. Тем не менее, много противников гипотезы Шмидта оказалось и среди небесных механиков, веривших в полную справедливость теоремы Шазп. Некоторые из них, как уже упоминалось, заявляли, что Шмидт не добился якобы ничего нового по сравнению с гипотезой Канта, давно устаревшей. Это было неверно, так как Шмидт впервые детально разработал теорию возникновения первоначально целиком холодной Земли, впервые правильно объяснил прямое вращение планет, возникающих в облаке с кеплеровским движением его частиц (более далекие от Солнца частицы, несмотря на меньшую скорость, из-за большего г имеют большее mvr\). Он же математически впервые доказал, что планеты с необходимостью должны были образоваться па таких расстояниях друг от друга, как это наблюдается.
На совещании рассматривалась и гипотеза В. Г. Фесенкова. Об этих двух конкурирующих гипотезах мы уже говорили подробнее выше. В развитие теории О. 10. Шмидта В. А. Крат, Л. Э. Гуревич и А. И. Лебединский высказали ряд новых идей.
В решении совещания было подчеркнуто, что концепция Шмидта «открывает пути к объяснению основных черт строения Солнечной системы» *).
В итоге совещания было также отмечено, что удовлетворительное решение вопроса о происхождении планет можно искать только совместно с разрешением проблемы о происхождении и эволюции звезд.
ГИПОТЕЗА ХОИЛА
Английский астрофизик-теоретик Ф. Хойл предложил две противоположные планетные космогонические гипотезы: сначала о формировании планет из горячего звездного (1944 г.), позднее — из холодного межзвездного (1960 г.) вещества. Он известен в космогонии как автор блестящей идеи о возможности переноса момента количества движения от Солнца к планетам электромагнитным путем.
*) Труды Первого совещания по вопросам космогонии 16— 19 апреля 1951 г.— М.: Изд-во АН СССР, 1951, с. 366.
9 Б. А. Воронцов-Вельяминов 257
В 1958 г. Хойл рассмотрел идею протосолпца, обладающего такой массой и таким вращением, для которых ротационная неустойчивость его наступала при радиусе, меньшем радиуса орбиты Меркурия. Затем Хойл использовал интересную идею шведского физика Альзепа о возможности «магнитного сцепления» между протосолнцем и ионизованным веществом в его окрестностях. По Хойлу, магнитное сцепление и передало момент количества движения от протосолнца этому веществу, что привело к его распространению на все пространство будущей планетной системы и в то же время затормозило вращение Солнца, прекращая тем самым дальнейшее отделение вещества от пего.
Узнав об этой идее Хойла о возможности электромагнитного переноса вращения от Солнца к планетам, Б. Ю. Левин восторженно сказал автору настоящей книги, что последнее (?) затруднение гипотезы Шмидта устранено находкой Хойла. Увы! Длительное магнитное сцепление оказалось невозможным из-за неустойчивости плазмы. Обсуждение идеи Хойла встретило возражения, и она пока не признана выходом из главного затруднения для всех гипотез о происхождении Солнечной системы. Однако и полного отказа от идеи Хойла еще нет.
ГИПОТЕЗА КОЙПЕРА
Американский астроном, известный исследователь планет и новых звезд, спектроскопист Дж. П. Койпер является автором одной из наиболее разработанных в ряде отношений космогонических гипотез.
Его гипотезу (излагаемую здесь также по упоминавшейся книге О. Струве, с. 193—194) называют еще теорией приливной устойчивости. В 1951 г. он подробно изложил свою гипотезу с математической аргументацией.
Койпер предполагает, что Солнце образовалось в очень плотном межзвездном облаке и что при этом осталась туманность в форме диска радиусом в несколько десятков астрономических единиц, которая вращалась вокруг Солнца. Наклонение плоскостей планетных орбит показывает, что койперовская солнечная туманность должна была иметь значительную толщину в направлениях, перпендикулярных плоскости ее первоначальной симметрии. Последнюю можно уподобить так называемой «неизменяемой плоскости» Солнечной системы. Она представляет собой среднюю плоскость системы и может измениться только
258
под действием внешних сил. Если наклонение любой планетной орбиты изменилось в результате возмущения, то наклонение другой или нескольких других орбит должно измениться в противоположном направлении.
За исключением Плутона, который, возможно, был спутником Нептуна, самая внутренняя планета, Меркурий, имеет самое большое наклонение орбиты по отношению к неизменяемой плоскости (которая не меняет своего положения при любых взаимодействиях планет внутри Солнечной системы), составляющее около 6°,5 при расстоянии 0,4 а. е. от Солнца. Наличие протоплапеты на такой орбите показывает, что толщина солнечной туманности должна была составлять там около 0,1 а. е. В более внешних частях, примерно на расстоянии Юпитера от Солнца, равном 5 а. е., орбитальное наклонение в 1° тоже примерно соответствует толщине 0,1 а. е.
Если предположить, что туманность имела форму цилиндра, то до расстояния 30 а. е. от Солнца она занимала объем, равный 1042 см3. Приняв, что масса первоначальной солнечной туманности включала в себя массу всех планет, которую они имеют в настоящее время, т. е. 2-1030 г, получаем, что средняя плотность солнечной туманности должна была быть равна 2-10~12 г/см3. Даже с учетом возможных отклонений выбранных значений плотности туманности и ее радиуса трудно представить себе, каким образом плотность могла быть больше 10-11 г/см3. Однако согласно приливной гипотезе, плотность должна была быть больше 4-10-9г/см3.
Койпер нашел, что отношение этих двух величин составляет по крайней мере 100, и отсюда он сделал заключение, что наблюдаемые в наше время планетные массы составляют только 1% массы первоначальной Солнечной системы или даже меньше. По крайней мере, 99 ° о массы туманности должно было покинуть Солнечную систему. Это согласуется с тем фактом, что в планетах земной группы имеется поразительный недостаток водорода. Даже Юпитер и Сатурн, которые в основном состоят из водорода, должны были вобрать в себя только часть вещества, которое располагалось внутри их зон «влияния». Первоначальная масса туманности должна была составлять примерно 0,1 массы Солнца, или 2-1032 г.
Если бы вся эта масса была собрана в одном спутнике, Солнечная система была бы нормальной двойной звездой с отношением масс 1 : 10. Такое отношение встречается часто — примерно у 20 % всех двойных звезд меньший
9* 259
компонент имеет массу, равную 1/10 (или меньше) массы главной звезды. По словам самого Койпера, «так как, грубо говоря, половина звезд является двойными системами, можно сказать, что около 10% звезд имеют спутников с массой, не превышающей 0,1 массы главной компоненты».
В современной космогонии, однако, основная идея Койпера о большой начальной массе планет считается весьма сомнительной.
ГИПОТЕЗА МАК-КРИ
У. Мак-Кри, известный английский астрофизик-теоретик, изучал звездные атмосферы и внутреннее строение звезд. Рассматривая процессы гравитационной конденсации околозвездной туманности размером до двух световых лет (2-101scm), он проанализировал ее возможную эволюцию при неоднородной плотности на основе своей идеи о случайных перемещениях ее элементов — сгустков. Эту идею он использовал сначала для объяснения происхождения Солнечной системы.
Вот эта гипотеза, также в изложении О. Струве (с. 191-193).
Примем, что конденсирующаяся туманность состоит из N сгустков, имеющих (каждый) среднюю скорость хаотических движений порядка 5 км/с (наблюдаемые турбулентные скорости) и массу 2-1033ЛУг, т. е. по массе туманность близка к Солнцу. В этом случае к ней применима статистическая теория случайных перемещений. Если вначале облако состояло из очень малого числа сгустков, скорости которых были одинаковы, а направления движения распределены случайным образом, то угловой момент сгустков относительно их центра масс никогда не мог быть близок к нулю. Мак-Кри показал, что наиболее вероятный угловой момент будет определяться произведением общей массы на их скорость и на радиус облака, деленным на ]/ N , т. е.
(2-Ю33 г)-(5 105 см/с) • (2 • 1018 см) :/У = 2-10" :/У.
Если сейчас у Солнечной системы наблюдаемый угловой момент такой же, что и в период, предшествующий конденсации облака (3-1050 г-см2-с-1), то в нем должно было существовать примерно 1014 сгустков.
Подчеркивается, что статистическая теория дает только наиболее вероятное значение момента вращения N
260
сгустков, но не говорит прямо, насколько различна эта величина у разных облаков. Однако можно показать, что угловые моменты, отличающиеся, скажем, в 10 раз от наиболее вероятной величины, будут встречаться крайне редко. Значение /V=1014 неожиданно велико. Оно не согласуется с известными размерами турбулентных вихрей в туманности Ориона и в других подобных ей газовых галактических туманностях. В процессе конденсации такого облака наблюдаемый угловой момент порядка 3-1050 г-см2-с-1 почти наверняка достался гораздо меньшему числу сгустков. Более того, в первоначальной туманности облачные сгустки рассматриваемого здесь размера будут сталкиваться с другими облаками и, следовательно, обмениваться энергией п угловым моментом.
Мак-Кри рассмотрел ту же самую проблему в другой работе. Он не интересовался ранней стадией конденсации и начал с изучения очень плотного облака радиусом примерно 40 а. е., в котором между планетами и Солнцем в конце концов устанавливается распределение угловых моментов в отношении 50 : 1. Изучение турбулентных движений в газовых туманностях показывает, что звезда не может сформироваться посредством процесса сжатия по Кельвину (пли Гельмгольцу) — процесса, описанного в гипотезе, выдвинутой в XIX в. для объяснения поддержания солнечного излучения в течение многих тысячелетий. При этом сжатии потенциальная энергия тяготения звезды переходит в тепловую. Сейчас считают, что такой процесс может происходить лишь на ранних стадиях звездной эволюции.
Выражение, полученное Мак-Кри для ожидаемой величины углового момента системы, состоящей пз N сгустков, может стремиться к нулю, лишь если N очень велико.
На пути космогонических теорий, основанных на гипотезе сжатия по Кельвину, стоят следующие две трудности:
1. Конденсирующееся облако должно сохранить свою цельность, несмотря на действие приливных сил, оказываемое на него основной массой Млечного Пути и соседними звездами.
2. Конденсация должна также преодолеть так называемый критерий устойчивости Джинса, который гласит, что звезды могут образоваться только из очень холодных облаков, в которых скорости отдельных частиц составляют примерно 0,2 км/с.
261
ГИПОТЕЗЫ КАМЕРОНА И ШАЦМЛНА
Эти гипотезы родственны гипотезе Хойла. А. Камерон (1962 г., США) изучал сжатие массивного однородного протосолнца. Скорость его вращения предполагалась такой, что отделение вещества начинается при радиусе большем, чем радиус орбиты Плутона. Оно продолжается в ходе дальнейшего сжатия. Никакого центрального сгущения не образуется, и все вещество протосолнца переходит в диск, внутренняя зона которого очень массивна.
Камерон рассматривает образование планет из готового диска, пренебрегая тем, что без наличия центрального массивного тела диск является неустойчивым. По его мнению, в ходе дальнейшей эволюции большая доля вещества из зоны планет земной группы в результате какого-то непонятного перераспределения момента количества движения выпадает к центру протосолнца, образуя отсутствовавшее Солнце. Медленность вращения современного Солнца остается необъясненной. Кроме того, такое позднее образование Солнца едва лп может быть согласовано с данными о составе планет. Несмотря на то, что представление Камерона о массивной внутренней зоне протопланет-ного облака остается необоснованным, многие космохи-микп используют вытекающее из него представление о высокой температуре вещества в этой зоне, связанной с выделением гравитационной энергии при стягивании вещества к центральной области диска, и о медленном остывании этой зоны.
Близкую к этой гипотезу развил в 1967 г. французский астрофизик-теоретик Э. Шацман. Он рассмотрел модель протосолнца, обладающего такой скоростью вращения, что отделение вещества от него, т. е. образование прото-планетного облака, начинается, когда его радиус сокращается до радиуса орбиты Плутона. Для получения прото-планетного облака малой массы Шацман предполагает, что значительная часть вещества протосолнца концентрируется к его центру и что такое распределение сохраняется в ходе сжатия и дальнейшего отделения вещества с поверхности, происходившего уже после преобразования протосолнца в Солнце. Улетающее ионизованное вещество вплоть до больших расстояний сохраняет взаимодействие с магнитным полем вращающегося Солнца и приобретает большой момент количества движения, который и уносит с собой. Это объяснение медленности вращения Солнца и доныне остается наиболее вероятным. В то же время гипо
262
теза Шацмана об образовании протопланетного облака не получила признания из-за нереальности предположения о том, что высокая концентрация массы к центру протосолнца и его вращение как твердого тела сохраняются в ходе отделения протопланетного облака.
В заключение обзора планетных космогонических гипотез добавим, что в 70-е годы уже начались опыты по моделированию эволюции протопланетной туманности с помощью ЭВМ (П. Ларсен, С. Доул, США). В первом случае неожиданно выявилась тенденция к образованию кольцеобразной концентрации вещества без центрального сгущения. Во втором получилась система тел, сходная с планетной системой. Но в целом подобное моделирование пока ненадежно.
ГИПОТЕЗЫ О ПРОИСХОЖДЕНИИ МАЛЫХ ТЕЛ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ - АСТЕРОИДОВ, КОМЕТ II ТЕЛ, СОЗДАВШИХ СВОИМИ УДАРАМИ КРАТЕРЫ НА ПЛАНЕТАХ И СПУТНИКАХ
До сих пор мы говорили о происхождении Солнечной системы, вернее, больших планет, подобных Земле. О происхождении Солнца умалчивали — эта проблема, связанная с происхождением звезд, вообще увела бы нас далеко. А вот кометы пользовались большим вниманием Лапласа. Мы говорили, сколько внимания он уделил орбитам комет, их виду и верно угадал, на 150 лет раньше других астрономов, наличие и роль легко возгоняющихся «льдистых веществ» в их ядрах. Последующее развитие физики (особенно опыты II. II. Лебедева, доказавшего в лаборатории наличие давления света) и астрономии (теория кометных хвостов, развитая Ф. А. Бредихиным) сформировали основы представлений о физических процессах в кометах, об их природе. Но их происхождение еще не выяснено однозначно. Лаплас считал кометы обрывками межзвездных туманностей, что безусловно неверно из-за различия химического состава тех и других. Короткопериодические кометы и продукты их распада — метеорные потоки — навеки связаны с Солнечной системой. Но существование комет с почти параболическими орбитами позволяет некоторым астрономам считать их объектами межзвездного происхождения, лишь мимолетными гостьями Солнечной системы, как полагал еще Лаплас. Здесь нужно учесть ряд обстоятельств. Прежде всего, комет, прилетающих по резко гиперболическим орбитам извне, нет, но некоторые
263
улетают по гиперболам вследствие сильных возмущений их движения Юпитером. Известны и случаи, когда Юпитер перевел своим притяжением близко пролетавшие кометы на короткопериодические орбиты. Лагранж считал периодические кометы и кометы вообще выбросами вещества при вулканических извержениях на Земле и других планетах — идея, горячо развивавшаяся в наше время
Рис. 17. Орбиты некоторых комет и астероидов, для удобства сведенные в один квадрант
советским астрономом С. К. Всехсвятский. Лаплас же считал и периодические кометы некогда пришедшими из межзвездных просторов, но захваченными притяжением Юпитера.
Ядра комет содержат льды, испаряющиеся и образующие голову и хвост кометы при каждом сближении с Солнцем, пока не иссякнет запас вещества этих льдов. Входящие в ядро каменистые вещества и пыль образуют метеорные потоки вдоль пути кометы, которые производят явление метеоров (падающих звезд) при проникновении в земную атмосферу с космической скоростью и при испарении их от нагревания.
Но до поверхности Земли нередко долетают крупные, не испарившиеся нацело куски камней, железа или их смеси — метеориты. Недавно установлено, что метеориты—
264
не остатки комет, а обломки, возникающие при взаимных столкновениях астероидов*), которых при Лапласе открыли еще всего четыре, а сейчас число известных астероидов превышает 2,5 тысячи. Наибольшие из астероидов имеют около 1000 км в диаметре, наименьшие — около 1 км. Но, несомненно, есть множество гораздо более мелких тел, вплоть до песчинок, поскольку сверх общей для всей системы эволюции они испытывают еще и эволюцию «столк-новительную» (т. е. в результате столкновений частиц).
Рис. 18. Орбита астероида Хирон (открыт в 1977 г.)
Метеориты очень разнообразны по структуре и составу. Вещество многих из'них, несомненно, находилось когда-то при температуре плавления в недрах каких-то крупных космических тел планетного типа. Методами последних лет обнаружено большое разнообразие цвета и отражательной способности поверхностей астероидов, поляризации отраженного ими излучения. Их орбиты почти круговые и у большинства лежат в области между Марсом и Юпите-
♦) После того как Э. Хладни обоснованно выдвинул свою теорию космической природы метеоритов (1794 г.). Ольборг (устно в 1795 г.), а за пим Лаплас (1802 г.), но уже с соответствующими расчетами, высказали гипотезу о метеоритах как вулканических выбросах с Луны. Эта гипотеза, благодаря авторитету Лапласа, получила широкое распространение в XIX в. См. в кн.: Е р е м о е-ва А. Рождение научной метеоритики.— М.: Наука, 1982, с. 173.— Примеч. ред.
265
ром, где по закону Тициуса — Боде следовало бы быть большой планете, а не астероидам, имеющим обломчатую форму.
Однако орбиты некоторых астероидов имеют большие эксцентриситеты и такие же значительные наклонения, как у иных короткопериодпческих комет, так что они пересекают орбиты Земли, Венеры и даже Меркурия! Другие же (троянцы) находятся на самой орбите Юпитера и вместе с ним и Солнцем, как уже говорилось выше, образуют равносторонние треугольники. Многие астрономы сейчас соглашаются с давним убеждением автора, что спутники Марса и далекие малые спутники Юпитера и Сатурна, как и открытый недавно спутник Плутона Харон, являются бывшими астероидами, заброшенными сюда после их «неудачного» сближения с Юпитером или Сатурном, которые резко изменили их орбиты.
В настоящее время какое-то родство астероидов и комет стало общепризнанным.
Ольберс, как известно, считал астероиды обломками планеты, существовавшей некогда между Марсом и Юпитером и разрушенной при какой-то катастрофе. За истекшее время в пользу верности догадки Ольберса об астероидах появились новые данные.
Гипотез о происхождении комет много, но из них пи одна не может считаться общепризнанной. Отметим здесь, что иногда гипотезой о происхождении комет называют математически развитую Оортом гипотезу Ольберса, повторенную в свое время Эпиком — о том, откуда появляются кометы с почти параболическими орбитами, сохраняющие свою принадлежность Солнечной системе. Оорт считает, что кометы движутся с небольшими скоростями на границах зоны преобладания солнечного тяготения (на расстояниях от Солнца до 150 000 а. е.). По временам возмущения соседних звезд «подтолкнут» какой-либо зародыш кометы к Солнцу и этим предоставят ее целиком его тяготению. Во внутренних областях Солнечной системы появляется таким образом комета, возвращающаяся обычно «восвояси», сделав оборот около Солнца.
Относительно происхождения облака Оорт допускал, что «кометы зарождаются в области планет-гигантов» п «постепенно» в результате возмухцений от Юпитера переводятся в описанную область накопления комет на границе солнечного влияния. Это «облако комет» Оорта, разумеется, является в действительности сферическим слоем, ибо афелии комет разбросаны по всему небу.
266
Еще один вид малых тел рассматривается в космогонической гипотезе, развиваемой автором этих строк на протяжении последних пяти лет. Это те тела, падение которых на все планеты и пх спутники привело к образованию на пх поверхностях кольцевых гор — кратеров и цирков,—
Рис. 19. Метеоритный кратер на поверхности
Луны
примерно таких же, какие мы видим на Луне (наряду с кратерами вулканического происхождения, но в большем числе).
Теперь хорошо известна связь между диаметром такого кратера и массой и скоростью ударяющего тела. Автор рассчитал, что верхний предел общей массы астероидоподобных тел, которые могли бы покрыть кратерами все планеты и их спутники, даже меньше суммарной массы известных астероидов. Число же кометных ядер, уже поступивших, и тех, которые поступят в будущем из
267
кометного облака, по оценке Оорта составляет 1011 (каждое ядро — это около 1 км3 льда).
По мысли автора, вскоре после формирования коры на планетах одна из них, располагавшаяся между Марсом
Рис. 20. Ударные (метеоритные) кратеры на спутнике Марса Фобосе
и Юпитером (автор называет такую гипотетическую планету Астерон), неожиданно взорвалась в процессе внутренней дифференциации радиоактивных пород.
Часть обломков, возникших при взрыве Астерона, образовала воронки па поверхности планет. Часть их осталась в кольце между Марсом и Юпитером и наблюдается нами как астероиды, а большая часть массы рассеялась в форме газа и частиц воды и пыли. Из этих частиц возник
268
ли кометные ядра в форме «грязного льда». Как более мелкие и более легкие они получили самые разнообразные скорости, т. е. обрели орбиты с разнообразными большими осями и наклонениями. Ядра комет, утратившие испаряющуюся компоненту, стали астероидами типа Амура, а некоторые были отброшены возмущениями до Марса и далее.
Рис. 21. Частица космической пыли размером менее 0,1 мм
Так все малые тела Солнечной системы могли произойти в акте единого взрыва одной из планет.
Еще более мелкие частицы пыли и песчинки создали облако зодиакального света, изучавшегося еще Лапласом, а в наше время — В. Г. Фесенковым и его учениками. Одна космическая пылинка, доставленная на Землю космическим аппаратом, изображена на фотографии, полученной под электронным микроскопом. Ее называют произвольно то частицей допланетной туманности, то космической пылинкой или частичкой кометного ядра. Сложность ее ажурной структуры потрясающа.
ПРОБЛЕМА МНОЖЕСТВЕННОСТИ И ОБИТАЕМОСТИ ПЛАНЕТНЫХ СИСТЕМ СЕГОДНЯ
Планеты нашей Солнечной системы находятся от Солнца на расстояниях от 0,4 а. о. (Меркурий) до 40 а. е. (Плутон). Но, возможно, есть и более далекие планеты, еще
269
не открытые. Уже Плутон виден с Земли лишь в сильнейшие телескопы как крохотный диск, едва отличимый от звезды. Так выглядела бы и планета размером с Юпитер, если бы она находилась от нас в 55 раз дальше, чем Плутон, потому что он в 55 раз больше по диаметру, чем Плутон.
Планеты светят светом, отраженным от Солнца, и на расстоянии 40 а. е. освещены Солнцем в (40)~2, пли в 1600 раз слабее, чем освещена Земля, а более мелкая или более темная планета светилась бы так слабо, что мы бы ее не увидели.
До сих пор у ближайших к нам звезд ни одной планеты еще не обнаружено. Но поиски их не прекращаются.
В 1984 г. промелькнули сообщения о том, что при помощи очень чувствительных приемников инфракрасного излучения было обнаружено посылающее слабые тепловые лучи гигантское кольцо вокруг нашей Солнечной системы, находящееся на расстоянии, равном примерно половине расстояния от Солнца до ближайших звезд. Допускают, что это тепло исходит от пыли. Некоторые космогонпсты хотели бы видеть в таком кольце материал, оставшийся после возникновения нашей планетной системы.
Другое сообщение состояло в том, что вокруг яркой белой звезды Веги в созвездии Лиры, летней ночью блистающей у нас над головой, чуткие теплоуловптели обнаружили небольшое кольцо, которое в действительности, с учетом расстояния Веги от нас, должно быть громадным (радиусом в 80 а. е.). Его также толкуют как кольцо пыли — материал для возможной планетной системы.
Эти исследования еще не завершены. К 1985 г. у двух красных карликовых звезд с 71 = 2500К было обнаружено по спутнику с температурой около 1400 К и массой около 1/10 солнечной. Их расстояния от своих центральных звезд составляют лишь несколько астрономических единиц, а массы в несколько раз больше массы Юпитера. Они меньше и холоднее всех известных самых малых и холодных звезд, однако намного горячее Юпитера. Таким образом, вновь обнаруженные объекты оказываются промежуточными между планетами и звездами, главный их признак — наличие внутренних источников энергии.
Во всяком случае, планетные системы — явление, вероятно, не очень распространенное, и у нас нет, к несчастью, других сходных систем, сравнение с которыми облегчило бы развитие вполне правильной космогонии.
270
Планеты, пригодные для возникновения на них жизни (а это требует довольно жестких условий), конечно, должны встречаться еще реже. Долгие годы мы были почти уверены, что на Марсе, хотя и «умирающей от безводия планете», есть развитая цивилизация, опередившая землян, а Венера-де находится в парниковой атмосфере и переживает нечто вроде каменноугольного периода на Земле.
И тут, и там мы ошиблись. На Марсе не нашли даже простейших форм жизни, а в сернокислой ядовитой атмосфере Венеры температура, можно сказать, выше чем в аду...
Значит, обитаемых планет гораздо меньше, чем планет вообще. Но это естественно при невообразимом разнообразии физических условий в бесконечной Вселенной. И это не дает никакого повода для пессимизма. Если вспомнить, что одна лишь наша Галактика содержит миллиарды звезд, а галактик по меньшей мере многие миллиарды, то для жизни остается все-таки великое множество миров.
О МЕСТЕ И РОЛИ КОСМОГОНИИ ЛАПЛАСА В ИСТОРИИ АСТРОНОМИИ И РАЗВИТИИ НАУЧНОГО МИРОВОЗЗРЕНИЯ
Итак, подведем некоторые итоги и отметим главные заслуги Лапласа. Именно Лапласу наука обязана тем, что космогоническая проблема была переведена, наконец, из области натурфилософских построений в область экспериментально-теоретических исследований.
Лапласу принадлежит и другая заслуга: он сознательно отверг катастрофическую космогонию и ввел или во всяком случае упрочил своим авторитетом фундаментальную идею одновременности или по меньшей мере взаимосвязанности процессов образования Земли и других планет, с одной стороны, и центральной звезды, Солнца,— с другой. Именно эта идея отвечает представлению о закономерном, неслучайном появлении планетных систем во Вселенной.
Наконец, Лаплас несравненно более детально и обоснованно, нежели Кант, использовал в космогонии по существу «гравитационную неустойчивость» как основной для космогонии эффект, возникающий в результате взаимодействия ряда физических причин: у Лапласа это остывание и гравитационное сжатие протопланетной туманности и нарушение равновесия центробежных и грави
271
тационных сил на определенных расстояниях от центра тяготения — Солнца.
Все эти направления (а не конкретное, упрощенное, чисто механистическое объяснение формирования планет в газовых кольцах) оказались главными направлениями развития современной космогонии.
В заключение отметим, что обилие непрерывно поступа-Ю1цей в наши дни новой информации о Космосе и его отдельных объектах оказывается все еще недостаточным для решения (а иногда даже затрудняет поиски его) проблемы космогонии в целом.
В наши дни все более существенной становится связь космогонии с геологией и другими науками о Земле, с аналогичным непосредственным исследованием других планет с помощью космических лабораторий, т. е. с планетологией вообще. Действительно, что было известно о планетах при их наблюдении лишь с Земли, вплоть до 70-х годов нашего века? Их массы, средние плотности, не всегда правильное представление об их атмосферах и облаках в них. О рельефе, кроме разве что лунном, не было известно ничего. Интерпретация же картины, видимой в телескоп, оказывалась нередко совершенно ошибочной (пример тому — ошибочное представление о Марсе, якобы покрытом растительностью!). В последние два десятилетия исследования с космических аппаратов принесли совершенно неожиданные сведения о планетах, особенно неожиданные в отношении планет земной группы, казалось бы, более пли менее сходных с Землей. Поверхность Венеры оказалась раскаленной до многих сотен кельвинов, атмосфера ее — насыщенной ядовитыми сернистыми парами. Поверхности всех этих планет и практически всех спутников оказались густо покрытыми кратерами, наподобие лунных, прежде всего явно ударного, метеоритного происхождения. Но и наличие вулканических кратеров, существование которых давно подозревалось на Луне, подтвердилось непосредственным наблюдением с космических станций «Вояджер» извергающихся вулканов на спутнике Юпитера Ио. С полдюжины вулканов во время пролета станции извергали на сотни километров в высоту пламя, дым, изливали потоки сернистой лавы.
Все это говорит о наличии высокой температуры в недрах планет и даже их спутников. Новые данные о составе Луны — в десять раз большее содержание в ее породах радиоактивных элементов,— видимо, подтверждает идею Вернадского — Шмидта о разогреве недр планет за счет
272
распада таких элементов. Невольно приходит мысль, а не могла ли в таком случае с какой-либо планетой (еще в эпоху образования ее коры) произойти ядерная катастрофа — взрыв, породивший все многообразие мелких тел в Солнечной системе... Правда, подобное заключение о возможности самопроизвольного ядерного взрыва небесного тела типа планеты не имеет пока достаточных физических оснований.
Во всяком случае, ясно, что и геология (планетология), и геохимия наших дней задают космогонистам новые и новые загадки.
При разработке космогонических гипотез требуют учета и новые сведения о, казалось, уникальной детали в Солнечной системе — кольце Сатурна. Прежде всего оно оказалось не уникальной деталью; сейчас обнаружены кольца вокруг Юпитера и Урана, хотя и значительно более тонкие и узкие. Да и представления о кольцах Сатурна уточнились.
Особый интерес представляет тонкая и сверхтонкая структура колец, состоящих из сотен тысяч «колечек» шириной от нескольких до десятков километров и сгруппированных в кольца шириной в сотни и тысячи километров. При наблюдениях с Земли эта сложная система колец сливалась в несколько сплошных, хорошо знакомых земным наблюдателям.
Такая структура колец не может быть объяснена резонансным влиянием спутников Сатурна. Большинство исследователей считает, что расслоение на узкие кольца всего диска произошло вследствие диффузных процессов, вызванных неупругпми столкновениями частиц.
Интересно, что Кант еще в 1755 г. предсказал, что разреженный, но все же «столкновптельный» диск будет дробиться на узкие концентрические «колечки». Лаплас тоже, по некоторым источникам, был уверен, что «кольцо Сатурна сложено из многих колец, лежащих примерно в одной плоскости» *).
Каждая частица в кольце Сатурна сталкивается с соседними однажды за несколько часов с относительными скоростями 1—2 мм/с. Это примерно скорость земной улитки. Несмотря на маленькие скорости движения, при столкновении частиц в зоне контакта лед разрушается, и за достаточно короткое время (около 30 тыс. лет) ледяные глыбы должны были бы превратиться в пыль. Крупные же частицы в кольцах Сатурна сохраняются вследствие на
*) См.: Паша И. И.— Земля и Вселенная, 1983, № 6, с. 44.
273
копления на их поверхности частиц мелкораздробленного льда, который примерно за 1000 лет образует слой толщиной в несколько миллиметров, как рассчитал молодой московский астроном Н. Н. Гарькавый.
Рыхлый поверхностный слой делает практически совершенно неупругим столкновение частиц и предохраняет их от дальнейшего разрушения. Инфракрасные наблюдения подтверждают наличие на поверхности частиц слоя мелкораздробленного льда, как заметил М. С. Бобров и другие еще в 70-е годы...
Все эти результаты показывают,что еще не одному поколению ученых предстоит поломать головы над этими едва ли не самыми важными проблемами для человечества: откуда мы? И как возник наш, такой небольшой в масштабах звездной и внегалактической Вселенной и такой сложный в смысле качественного развития материи, которое достигло здесь высшей формы — жизни и разума,— планетный мир? Повторим же вслед за великим Лапласом его последние слова: «Наука неисчерпаема, как и природа...»
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ТРУДЫ П. С. ЛАПЛАСА (в переводе на русский язык)
Опыт философии теории вероятностей,— М., 1908.
Изложение системы мира.— Л.: Наука (Ленинградское отделение), 1982.
ЛИТЕРАТУРА О II. С. ЛАПЛАСЕ
Биографии
Литвинова Е. Ф. Лаплас и Эйлер.—СПБ, 1892,
Андроновы А. и Е. Лаплас, — М., 1930.
Араго Ф. Лаплас,— В кн.: Биографии знаменитых астрономов, физиков и геометров,— СПБ, 1859—1861, тт. 1—3.
Перевощиковы Д. и Г. Великодушие Лапласа,— Московитянин, 1850, № 9.
Andoyer II. L’oeuvre scientifique de Laplace.— Paris, 1922.
Bertrand J. Oeuvres completes de Laplace.— Journ. des savants, 1850.
Biot J. B. Eloge.
Biot J. B. Essai sur 1’histoire generale des sciences pendant le revolution franfaise.— Paris, 1803.
Biot J. B. Une anecdote relative a M. Laplace.— Journ. des savantes, 1850.
Fourier J. B. Eloge historique de Marquis de Laplace.— Paris, 1929.
Picard E. Newton et Laplace.— L’Astronomie, 1917. No. 7.
Общие работы
БерриА. Краткая история астрономии.— М.; Л.: Гостехиздат, 1946.
Всехсвятский С. К. Природа и происхождение комет.— М.: Просвещение, 1981.
Джинс Дж. X. Вселенная вокруг нас.— М.; Л.: ГТТИ, 1932.
Джинс Дж. X. Звезды и лх судьбы.
Еремеева А. И. Выдающиеся астрономы мира.—М.: Книга, 1966.
Еремеева А. И. Вселенная Гершеля.— М.: Наука, 1966.
Еремеева А. И. Рождение научной метеоритики.— М.: Наука, 1982.
Кларк А. Общедоступная история астрономии в XIX столетии.— Одесса, 1913.
Классические космогонические гипотезы. Сб. оригинальных работ/ Пер. С. Н. Блажко, Ю. И. Костицыной, А, А. Михайлова,— М.; Пг.: Гос, изд-во, 1923,
275
Левин Б. 10. Происхождение Земли и планет.— 4-е изд.— М.: Наука, 1964.
Левин Б. Ю. — Вопросы истории естествознания и техники, 1979 вып. 64 - 66. с. 8—15.
Левин Б. Ю., Маева С. В. Загадки происхождения и истории Луны.— Земля и Вселенная, 1975, Л» 1, с. 22—28.
Леонард Эйлер: Сборник,-Л.: Изд-во АН СССР, 1935, с. 124.
Маркс It., Энгельс Ф. Соч.— 2-е изд., т. 20, с. 22 — 23.
Морэ (аббат). Солнце.— СПБ, 1904. (В предисловии— о гипотеза?
Фая и Лигонде).
Полак И. Космогонические гипотезы.— М.: ГИЗ, 1934.
Сафронов В. С. Эволюция допланетного облака п образование Землг и планет.— М.: Наука, 1969.
Струве О., Линде Б., Пилланс Э. Элементарная астрономия.— М.
Наука, 1964, с. 260 (о Мультоне).
Струве О., Зебергс В. Астрономия XX века.— М.: Мир, 1968.
Труды Первого космогонического совещания по вопросам космого-
нии 16—19 апреля 1951 г.— М.: Изд-во АН СССР, 1951, с. 366
Уитни Ч. Открытие нашей Галактики.— М.: Мир. 1975.
Ученая корреспонденция Академии наук XVIII века: 1766 —1782. — М.: Изд-во АН СССР, 1937, с. 223.
Шмидт О. 10. Четыре лекции о теории происхождения Земли,— 3-е изд.: — М.: Изд.-во АН СССР, 1954.
Энгельс Ф. Диалектика природы.— М.: Политиздат, 1975.
Cuiper G. Р. On the origin of Solar system.— In: Hynek A. Astrophysics.— N. Y., 1951.
Jeans J. II. Astronomy and cosmogony.— Cambridge, 1929.
УКАЗАТЕЛЬ ИМЕН *)
Абалакин Виктор Кузьмич — современный советский астроном, директор Главной (Пулковской) астрономической обсерватории АН СССР 6(1.
Адамс Джои Коуч (Adams John Cough) (1819—1892) — английский астроном и математик, чл.-кор. СПБ АН (с 1864) 68. 224.
Александр I (1 777—1825) — российский император (с 1801) 208.
Альвен Ханнес (Alfven Hannes) (р. 1908) — современный шведский физик и астрофизик-теоретик, иностранный член АН СССР (с 1958) 247.
Амбарцумян Виктор Амазасиович (р. 1908) — современный советский астрофизик-теоретик, основатель школы теоретической астрофизики в СССР, академик (1953), президент АН АрмССР, дважды Герой Социалистического Труда 256.
Ампер Андре Мари (Ampere Andre Marie) (1775—1836) — французский физик и математик, почетный член CIIB АН 206.
Андуайе Анри (Andoyer Henri) (1862—1929) — французский астроном и математик 147.
Араго Доминик Франсуа Жан (Arago Dominique Francois Jean) (1786—1853) — французский физик, астроном, геодезист, геофизик, популяризатор астрономии, гос. деятель, почетный член СПБ АН (с 1829) 85, 88, 96, 98, 10(5, 114, 132, 160, 182—185, 190, 192, 193, 205, 212, 215.
Аретино Пьетро (Aretino Pietro) (1492—1556) — итальянский писатель-сатирик, драматург, публицист 108.
Аржансон Рене Луи (Argenson, d’Argenson Rene Louis dcVoyer de Paulmy) (1694—1757) — маркиз, французский гос. и политич. деятель, министр Людовика XV 21.
Аристотель (Aristoteles) (384—322 гг. до н. э.) — древнегреческий философ и ученый 96, 97, 120.
Аррениус Сванте Август (Arrhenius Svante) (1859—1927) — шведский физико-химик, астрофизик и космогопист, чл.-кор. СПБ АН (1903) 7, 242, 243, почетный член АН СССР (1925)
Байес (Бейес) Томас (Bayes Thomas) (1702—1761) — английский математик 82, 194.
Байи Жан Сильвен (Bailly Jean Sylvain) (1736—1793) — французский астроном и историк астрономии, деятель Великой французской революции 5. 31, 49, 101, 102, 104 — 107, 113, 220.
Баррас Поль (Barras Paul Francois Jean Nicolas) (1755—1829) — деятель Великой французской революции и последовавшего периода реакции, отличавшийся крайней беспринципностью 166.
Безу Этьеин (Bezout. Etienne) (1730—1783) — французский математик 27.
Белопольский Аристарх Аполлонович (1854—1934) — русский и советский астроном-астрофизик, директор Пулковской обсерватории (1916—1919), академик (с 1900) 60, 147.
Бернадот Жан Батист (Bernadotte Jean Baptiste) (1763—1844) — маршал Франции (с 1804), король Швеции (Карл XIV Юхан, с 1810), основатель династии Бернадотов 108.
Бернулли (Bernoulli) — семья швейцарских ученых, наиболее известны: Якоб (1654 — 1705), Иоганн (1667—1748) — братья, оба математики; Даниил (1700—1782) — сын II. Бернулли, физиолог, медик, математик, механик, член Петербургской академии паук (с 1725; с 1733 — почетный член) 82, Бернулли Даниил (см. Бернулли) — почетный член СПБ АН (1725) 76, 217. Бернулли Иоганн (см. Бернулли) 43.
Бернулли Якоб (см. Бернулли) — автор «теоремы Бернулли» в теории вероятностей, член СПБ АН (1787) 82, 194, 195.
Бертолле Клод Луи (Berlhollet Claude Louis) (1748—1822) — французский
*) Составлен редактором. В квадратных скобках — предположительная расшифровка в некоторых неясных случаях.
277
химик, деятель Великой французской революции 28, 29, 83, 112, 115, 117, 159, 167, 169. 170, 174, 176, 178, 191, 192, 203. 204, 209, 215.
Бсртье Луи Александр (Berthier Louis Alexander) (1753—1815) — французский военный деятель при Наполеоне, затем при Людовике XVIII 170.
Бессель Фридрих Вильгельм (Bessel Friedrich Wilhelm (1784—1846) — немецкий астроном и геодезист, почетный член Петербургской академии наук (с 1814) 30. 31.
Био Жан Батист (Biot Jean Baptiste) (1774—1862) — французский физик, астроном, геодезист, иностранный член Петербургской академии наук (с 1819) 50, 99, 183, 185—190, 192, 204 — 206, 214. 215.
Бобров Мар Сергеевич — современный советский астроном, исследователь планет, доктор физико-математических наук 60. 273
Боде Иоганн Элерт (Bode Johann Elert) (1747—1826) — немецкий астроном, почетный член СПБ АН (с 1794 г.) 229, 234. 250, 266.
Бонапарт Люсьен (Bonaparte Lucien) (1775—1840) — брат Наполеона 174, 175
Бонапарт Наполеон (см. Наполеон)
Бор Нильс Хенрик Давид (Bohr Nils) (1885—1962) — датский физик-теоретик, создатель большой школы физиков, иностранный член АН СССР (с 1929) 66.
Бордй Жал Шарль (Borda Jean Charles) (1733—1799) — французский физик и геодезист 28. 103, 112, 16(1, 162.
Боссю Шарль (Bossut Charles) (1730—1814)—аббат, французский математик, механик, астроном, историк математики, почетный член СПБ АН (с 1778) 28, 103, 162.
Боудич — английский ученый, комментатор англ, перевода «Небесной механики» Лапласа 99.
Бошкович (Боекович) Руджер Иосии (Boskovic Ruggiero Giuseppe: Roger Joseph: Ruggero Giuseppe) (1711 —1787) — хорватский (ныне область Югославии) физик, математик-, астроном, философ; жил и работал в Италии и Франции, почетный член СПБ АН (с 1760) 89
Браге Тихо (Brahe Tycho, правильнее Tyge) (1546—1601) — датский астроном-наблюдатель 33.
Брадлей (Брэдли) (Bradley (Bradly) James) (1693—1762) — английский астроном, почетный член СПБ АН (с 1754) 60.
Браун Карл (Brown Carl) (1831 — 1907) — немецкий астроном 7. 242.
Бредихин Федор Александрович (1831 —1904) — русский астроном, академик (с 1890), директор» Пулковской обсерватории 263.
Бруно Джордано (Bruno Giordano) (1548—1600) — итальянский астроном и философ 119.
Бруссонс Пьер Мари Огюст (Broussonet Pierre Marie) (1761 —1807) — французский врач, ботаник, государственный деятель в период Великой французской революции 102.
Бувар Алексис (Bouvard Alcxic) (1767—1843)— французский астроном и метеоролог 49, 66, ИЗ, 114, 163, 184, 185, 200, 202, 213.
Бугенвиль Луп Антуан де (Bougainville Louis Antoin) (1729—1811) — граф, французский мореплаватель, академик 160, 161, 176.
Бунзен Роберт Вильгельм (Bunsen Robert Wilhelm) (1811—1899) — немецкий химик, иностранный член Петербургской академии наук (с 1862) 29.
Бурбоны (Bourbons) — королевская династия во Франции (1589—1792, 1814—1815, 1815—1830 гг.) 9, 172, 183, 203, 207—209.
Бургардт (Буркгардт) Иоганн Карл (Burckhardt Jobann Karl) (1773—1825) — французский астроном немецкого происхождения, чл.-кор. СПБ АН (с 1801) 66.
Бурдон Пьер Луи Мари (Bourdon Pierre Louis Marie) (1779—1854) — французский математик 170.
Бух Христиан Леопольд фон (Buch Christian Leopold von) (1774 — 1853) — немецкий геолог и один из первых биологов-эволюционистов, путешественник, почетный член СПБ АН (с 1832) 154.
Бушот Жан Батист Ноэль (Bouchotte Jean Baptiste Noel) (1754—1840) — деятель Великой французской революции, якобинец, в 1793—1794 гг. военный министр 115.
Бэкон Фрэнсис (Bacon (Васо) Francis) (1561 —1626) — английский философ, идеолог экспериментального естествознания 97.
Бюрг Иоганн Товия (Burg Johann Tobias) (1766—1834) — венский астроном, физик, математик, чл.-кор. СПБ АН (с 1801) 66.
Бюффон Жорж Луи Леклерк (Buffon George Louis Leclerc) (1707—1788) — французский естествоиспытатель, почетный член СПБ АН (с 1776) 6, 123—125, 141, 152, 153, 233, 242, 246.
Вайцзеккер (Вейцзеккер) Карл Фридрих фон (Weizsacker Carl Friedrich von) Ш.^1912) — современный немецкий физик-теоретик и астрофизик 7, 252,
Вандаль Альбер (Vandal Albert) (1853—1910) — граф, французский историк
278
Вандермонде Шарль Огюст (Vandermonde Charles Auguste) (1735—1796) — французский теоретик музыки, академик 117.
Васильев М. В.— переводчик русского издания 1982 года «Изложения системы мира» Лапласа 50.
Вахман Артур Арно (Wachmann Arthur Arno) (1902—?) — немецкий астроном
Вебер Джозеф (Weber Joseph) (р. 1919) — современный американский физик-теоретик 80.
Вернадский Владимир Иванович (1863—1945) — русский и советский ученый-энциклопедист. естествоиспытатель, минералог, кристаллограф, основатель геохимии, биогеохимии, радиогеологии, учения о био- и ноосфере
Верона (Ворон) Пьер Антуан (Veron Pierre Antoine) (1736—1770) — французский астроном, участник экспедиции Бугенвиля (см. выше) 71.
Вобан Себастьен Ле Претр де (Vauban Sebastien le Prestre de) (1633—1707) — маркиз, французский военный инженер, маршал Франции, почетный член Парижской академии наук (с 1699) 22.
Вольней Константин Франсуа де (Volney, урожден. Chasscboeuf Constantin Francois de) (1757 — 1820) — граф, французский писатель и исследователь Востока, путешественник (страны Востока, Америка), государственный деятель эпохи Наполеона и Людовика XVIII 169.
Вольта Алессандро (Volta Alessandro) (1745—1827) — итальянский физик, химик, физиолог 31, 203.
Вольтер (Voltair) — псевдоним, настоящее имя и фамилия Аруэ Мари Франсуа (Arouel Marie Francois) (1694—1778) — французский писатель, философ, историк 18, 43, 48, 105, 212.
Вольф Каспар Фридрих (Wolff Caspar Friedrich) (1734—1794) — немецкий естествоиспытатель; с 1768 г. жил п работал в Петербурге, член Петербургской академии паук (с 1/66 г.) 153.
Всехсвятский Сергей Константинович (1905—1984) — советский астроном, доктор физико-математических наук, профессор, зав. кафедрой астрономии Киевского университета 145, 146, 264.
Газенфратц Жан Анри (Hassenfratz Jean Henri) (1755—1827) — французский горный инженер, географ, минералог, секретарь и помощник Лавуазье (см.) в 1782—1789 гг. 115—117.
Галилей Галилео (Galilei Galileo) (1564—1642) — итальянский физик, механик, астроном, поэт, филолог, критик, а также музыкант и художник 33, 37, 59, 62, 97, 119, 133, 212.
Галле (Galle?) — французский ученый, член Парижской академии наук, современник Лапласа 184.
Гйлле Иоганн Готфрид (Galle Johann Gottfried) (1812—1910) — немецкий астроном-наблюдатель 224.
Галлей (Халли) Эдмунд (Halley Edmond) (1656—1742) — английский астроном, геофизик, филолог, историк астрономии 30, 47, 48, 65, 68. 70, 83, 105, 194.
Гамов Джордж (Георгий Антонович) (Gamov Georg) (1904—1968) — американский физик-теоретик, астрофизик, космолог, генетик, историк физики 253.
Гарькавый Николай Николаевич — современный советский астроном 274.
Гаусс Карл Фридрих (Gauss Karl Friedrich) (1777—1855) — немецкий математик, астроном, геодезист, физик, член СПБ АН (с 1824) 93, 1 91, 195.
Гегель Георг Вильгельм Фридрих (Hegel Georg Wilhelm Friedrich) (1770 — 1831) — немецкий философ-идеалист, создатель теории диалектики 154 Гей-Люссак Жозеф Луи (Gay-Lussac Joseph Louis) (1778 — 1850) — французский физик и химик, иностранный почетный член Петербургской академии наук (с 1826) 160, 192. 203, 209.
Гельвеций Клод Адриан (Helvetius Claud Adrien) (1715—1771) — французский философ-материалист, идеолог французской революционной буржуазии XVIII века 14, 15, 212.
Гельвеция — жена К. А. Гельвеция 169.
Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд (Helmholtz Hermann Ludvig Ferdinand) (1821 —1894) — немецкий физик, математик, физиолог и психолог, чл,-кор. СПБ АН (с 1868) 261.
Генрих II (Henri II) 1519—1559 — король Франции из династии Валуа (cl 547), муж Екатерины Медичи 27.
Георг III (Georg III) 1738—1820 — король Англии Ганноверской династии (с 1815 король Ганновера) 203.
Гершель Вильям (Фридрих Вильгельм) (Herschel William (Friedrich Wilhelm)) (1738—1822) — английский астроном немецкого происхождения, конструктор телескопов-рефлекторов, почетный член Петербургской академии паук (с 1789) 6, 53, 59, 60, 126, 133—135, 141, 142, 144, 150—153, 203.
279
Гёте Погани Вольфганг фон (Goethe Johann Wolfgang von) (1749—1832) — немецкий поэт, мыслитель и естествоиспытатель в области оптики и акустики, ботаники, физиологии, почетный член СПБ АН (с 1826) 220.
Гиппарх (Hipparchos) (ок. 180—190 — 125 гг. дон. э.) древнегреческий ученый, математик, астроном 41, 69
Годэн (Годен) (Goudin Matthieu Bernard) (1734—1817) — французский астроном, гос. деятель при Наполеоне 170.
Гольбах Поль Анри (Поль Дитрих) (Holbach Paul Dietreich) (1723—1 789) — французский философ-материалист, атеист, идеолог революционной французской буржуазии XVIII века, корреспондент Петербургской академии наук (с 1780) 14. 1 5, 1 69, 212.
Грегуар Анри (Gregoire Henri) (1750—1831) — деятель Великой французской революции 110.
Гумбольдт Фридрих Генрих Александр фон (Humboldt Friedrich Heinrich Alexander von) (1769—1859) — немецкий естествоиспытатель, географ, астроном, путешественник, почетный член Петербмргской академии наук (с 1818) 125, 184, 192.
Гуревич Лев Эммануилович — современный советский физик, астрофизик, космогонист 257.
Гюйгенс (Хейгене) Христиан (Iluygens (Huyghcns, Hugcnius) Christian) (1629—1695) — голландский механик, физик, математик, астроном 43, 205.
Гюльдсп (Юльден) Иоганн Аугуст Гуго (Gylden Johann August Hugo) (1841 —1896) — шведский астроном, чл.-кор. СПБ АН (с 1882) 221.
Дажеле Жозеф Лепот (d’Agelct Joseph Lcpautc) (1751 —1788) — французский математик, геофизик, астроном, путешественник, племянник часового мастера Лепота (см.) 28.
Даламбер (Д’Аламбер) Жан Лерон (D’Alembert Jean leRond) (1717—1783) — французский математик и философ, иностранный член Петербургской академии наук (с 1764) 14 —19, 21, 24, 25, 27, 45 — 47, 62. 64, 65, 73, 82, 83, 85, 87 — 90, 93, 107, 199, 213, 216.
Данте Алигьери (Dante Alighieri) (1265—1321) — итальянский поэт 37.
Дарвин Джордж Хоуард (Darwin George Howard) (1845—1912) — английский астроном и математик, чл.-кор. Петербмргской академии наук (с 1907) 7, 77, 235—237, 239.
Дарвин Чарльз Роберт (Darwin Charles Robert) (1809—1882) — английский естествоиспытатель, основоположник эволюционного учения в биологии (зоологии и ботанике), чл.-кор. СПБ АН (с. 1867) 154, 236.
Дарсе Жан (D ’Arcet Jean) (1725—1801) — французский врач 102.
Декарт Рене (Картезиус) (Descartes (Carlesius Renatus) Rene Du Perron) (1596—1650) — французский философ, математик, физик, астроном 5, 6, 36 — 38, 43, 96, 97, 119 — 121, 205, 212.
Деламбр Жан Батист Жозеф (Delambre Jean Baptiste Joseph) (1749—1822) — французский астроном, геодезист и метролог, историк астрономии, почетный член СПБ АП (с 1810) 160, 183. 185
Демокрит (Demokritos) (ок. 460— ок. 370 гг. до н. э.) — древнегреческий философ-материалист, один из основоположников учения атомизма 119.
Детуш — под этой фамилией подразумевался либо Destouches — артиллерийский комиссар, либо De la Touche — генерал-лейтенант как возможный истинный отец Даламбера (см.) 18.
Джеффрейс (Джефрис) Харолд (Jeffreys Harold) (р. 1891 — ?) — английский астроном и геофизик, космогонист 123, 245, 246.
Джинс Джеймс Хопвуд (Jeans James Hopwood) (1877—1946) — английский физик-теоретик и астроном, астрофизик-теоретик, космогонист 7, 230, 237, 242, 244 — 247, 261.
Дидро Дени (Diderot Denis) (171 3—1784) — французский писатель, почетный член СПБ АН (с 1773) 14, 15, 169, 212.
Дону (?) фр. ученый XVIII в., один из основателей Нац. Института 162.
Доул С. (?) — современный американский ученый-математик 263.
Дурдэн (Durdain?) — наполеоновский генерал 168.
Дюко Роже (?) — консул в первоначальном республиканском правительстве Наполеона 170.
Дюлонг (Дюлон) Пьер Луи (Dulong Pierre Louis) (1785—1838) — французский физик п химик 192.
Дюма [Жан Луи (Dumas Jean Louis) (1754 —1823) — французский инженер, государственный деятель Великой французской революции и последующих этапов] 116.
Екатерина II Алексеевна (урожденная принцесса Анхальт-Цербстская Софья Фредерика Августа) (1729—1796) — российская императрица 18, 24.
280
Жозефина (Богарне) (Josephine?) — французская императрица, первая супруга Наполеона 1/3.
Зебергс Вслта (Zebergs Vella) — современный американский астроном сотрудница О. Струве (см.) 252.
Зельдович Яков Борисович (р. 1914) — современный советский физик и астрофизик-теоретик, космолог, академик, трижды Герой Социалистического Труда, основатель ведущей современной космологической школы 252
Идельсон Наум Ильич (1885—1951) — советский астроном и историк астрономии, доктор физико-математических наук, профессор 199, 200.
Кабапис Пьер Жап Жорж (Cabanis Pierre Jean George) (1757—1808) — французский врач, философ-материалист, деятель Великой французской революции 169, 174.
Кайе (Callie) — фр. ученый XVIII в., академик, деятель Великой французской революции, внесший предложение о новой системе мер 103.
Калиостро (Cagliostro, Alexander) — граф, подлинное имя Бальзамо (Balsa-mo) Джузеппе — известный международный авантюрист 107.
Камбасерес Жан "Жак Реши (Cambaceres Jean Jacques R.) (1753—1824) — французский государственный деятель эпохи Великой французской революции и эпохи Наполеона, беспринципный политик 170.
Камерон A. (Cameron A. G. W.) — современный канадский астроном 7, 262. Кант Иммануил (Kant Immanuel) (1724—1804) — немецкий философ и естествоиспытатель, автор первой универсальной эволюционной космогонической гипотезы, почетный член СПБ АН (с 1794) 6, 59, 60, 69, 123, 125—131 133—135, 137, 146, 152—154, 240, 251, 257, 271, 273.
Карл IX (Carl IX) (1550—1574) — французский король с 1560 г. из династии Валуа, сын Екатерины Медичи 176.
Карл X (граф д’Артуа) (1 757 — 1836) — французский король в 1824 — 1830 гг. из династии Бурбонов, младший брат Людовика XVI 209.
Карно Лазар Никола (Carnot Lazare Nicolas Marguerite) (1753—1823) — французский математик, военный инженер, государственный и военный деятель Великой французской революции 115—117, 166, 178, 209.
Кассини Джан Доменико (Gian Domenico Cassini) (1625—1712) — французский астроном итальянского происхождения, первый директор Парижской астрономической обсерватории 60, 62, 146.
Кассини Жак Доминик (Cassini Jacques Dominique, de Thury) (1748—1845) французский астроном, внук Д. Д. Кассини (см.) 28, 160.
Кельвин (Томсон Уильям, лорд Кельвин (Thomson Sir William Lord Kelvin) (1824—1907) — английский физик, почетный член СПБ АП (с 1896) 261.
Кеплер Иоганн (Keppler (Kepler) Johann) (1571—1630) — немецкий астроном и математик 5, 32 — 34, 36—40, 44, 45, 53, 60, 63, 69, 70, 93, 122, 129, 133, 147, 227, 231.
Килер Джеймс Эдуард (Keeler James Edward) (1857 — 1900) — американский астроном 60, 147.
Клеро Алексис Клод (Clairault Alexis Claude) (1713—1765) — французский математик и астроном, почетный член СПБ АН (с 1754) 15, 16, 19, 45—48, 51, 64, 65, 73, 82, 88, 90.
Койпер Джерард Петер (Cuipcr Gerard Peter) (1905—1973) — американский астроном-астрофизик 7, 253, 258, 260.
Коллар Ройс (Kollar) — фр. ученый, сменивший Лапласа в 1827 г. в Парижской академии наук 214.
Кольбер Жан Батист (Colbert Jean Baptiste) (1619—1683) — французский государственный деятель, всесильный министр Людовика XIV 17.
Кольбер (cvnpvr внучки Лапласа) (Colbert) 215.
Киндолле (Condoilet) — французский ученый XVIII в., член научного (Ар-кейльского) созданного Бертоллс (см.) общества 192.
Кондорсе Мари Жан Антуан Никола Нарите де (Condorcet Marie Jean Anfoine Nicolas Caritat) (1743—1794) — маркиз, французский философ-просветитель, математик, социолог, политический деятель, почетный член СПБ АН (1776—1792) 21, 23, 24, 83, 86, 103, 104, 107, 109, 111, 112, 115, 162, 196, 220.
Коперник Николай (Copernic (Copernicus Nicolaus) Koppernik) (1473—1543) — польский астроном и государственный деятель 5, 32—34, 42, 133, 136.
Костицына IO. II.— переводчик части книги «Классические космогонические
гипотезы» 141.
Коффиналь — деятель Великой французской революции, один из обвинителей на процессе против Лавуазье (см.) 116.
Коши Огюстен Луи (Cauchy Augustin Louis) (1789—1857) — французский математик, почетный член СПБ АН (с 1831 г.) 160.
Крат Владимир Алексеевич (1911 — 1983) — советский астроном-астрофизик, чл.-кор. АП СССР (с 1972 г.), директор Пулковской обсерватории (с 1965) 257.
281
Кузень Жак Антуан Жозеф (Cousin Jacques Antoine Joseph) (1739—1800) —--французский математик 23, 28, 108.
Курта Шарлотта до — супруга П. С. Лапласа 32, 106.
Кювье Жорж (Cuvier George Leopold Christian Friedrich Dagoberl) (1769— 1832) — французский зоолог, историк естественных наук, почетный член СПБ АН (с 1802) 153, 192.
Лавуазье Антуан Лоран де (Lavoisier Antoine Laurent) (1743—1794) — граф, французский химик 23, 28—31, 49, 83, 98, 103, 107, 111 — 1 13, 115, 116, 215. 220.
Лагранж Жозеф Луи (Lagrange Joseph Louis) (1736—1813) — французский математик, механик, астроном, почетный член СПБ АН (с 1776) 16, 24—26, 45, 51, 54 — 56, 62, 65 — 68, 75, 82—89. 91, 92, 112, 118, 159, 160, 162, 178, 185, 188, 214, 221, 222, 228, 264.
ЛаЙель (Лайелл, Ляпель) Чарльз (Lyell, Sir Charles) (1797—1875) — английский естествоиспытатель шотландского происхождения, геолог (один из основателей современной геологип), чл.-кор. СПБ АН (с 1871) 154.
Лакайль Никола Луи де (Lacaille (La Caille) Nicolas Louis de) (1713—1762) — французский астроном и геодезист, почетный член СПБ АН (с 1756) 105.
Лакапаль — французский ученый XVIII в., один из основателей Национального Института 110, 11 1. 162, 209.
Лакруа Сильвестр Франсуа (Lacroix Sylvestre Francois) (1765—1843) — французский математик 188.
Лаланд Жозеф Жером ле Франсуа де (Lalande (La Lande) Joseph Jerome le Francois de) (1732—1807) —- французский астроном и историк астрономии, почетный член СПБ АН (с 1764) 10, 28, 48, 105, 109. 160. 166, 169, 182, 184.
Ламарк Жан Батист Пьер Антуан де Моне (Lamarck Jean Baptiste Pierre Antoine de Monnet) (1744 — 1829) — французский естествоиспытатель, ботаник, зоолог (в 1802 г. ввел термин «биология» одновременно и независимо от немецкого ученого Г. Р. Тревирануса) 154, 182.
Ламберт Иоганн Генрих (Lambert Johann Heinrich) (1728—1777) — немецкий математик, астроном, физик, геофизик, философ 153.
Ланжуинэ — французский ученый, академик, современник Лапласа 182, 183. Ланн Жан (Lannes Jean) (1769—1809) — Маршал Франции, военный деятель эпохи Наполеона 168.
Лаплас Шарль Эмиль Пьер (Laplace Charles Emile) (1789—1874) — французский военный деятель (сын П. С. Лапласа) 32, 85, 211.
Ларошфуко Франсуа Александр (La Rochefoucauld Francois Alexander Frederic) герцог де Лиаикур (1747—1827) — известный французский филантроп и писатель 103.
Ларсен П. (Larcen Р.) — современный американский астроном, математик 263. Лафайет (La Fayette) Мотье Мари Жозеф Поль Ив Рок Жильбер (Mothier Marie) (1757—1834) — французский политический и военный деятель, участник войны за независимость в Северной Америке (1777), деятель Великой французской революции, перешедший затем на сторону монархии 49, 106.
Лебедев Петр Николаевич (1866—1912) — русский физик 263.
Лебединский Александр Игнатьевич (1913—1967) — советский астрофизик, д-р физ.-мат. наук, профессор 257.
Леблан Никола (Lc Blanc (Leblanc) Nicolas) (1742—1806) — французский химик-технолог. деятель Великой французской революции 117. 118.
Леверьс Урбэи Жан Жозеф (Le Verricr Urbain Jean Joseph) (1811 —1877) — французский астроном и метеоролог, член Петербхргской академии наук (С 1848) 66, 221, 223, 224.
Левин Борис Юльевич (р. 1912) — современный советский астроном, д-р физ,-мат. паук, профессор 30, 49, 141, 1 52, 248, 251. 258.
Лежандр Адриен Мари (Legendre Adrien Marie) (1752—1*33) — французский математик 89—91, 162, 185, 195.
Лежлнтиль^де ла Галезьер Гийом Жозеф Гиацинт Жан Батист (Le Gcntil de la Galaisiere Guillaume Joseph) (1725—1790) — французский астроном и путешественник 28, 71.
Лейбниц Готфрид Вильгельм (Leibniz Gottfried Wilhelm) (1646—1716) — немецкий математик, физик, философ, также изобретатель, юрист, историк, языковед 39, 4 3, 67, 85, 217.
Лейшнер — современный астроном — небесный механик 66.
Ле Конт [один из биографов П. С. Лапласа] 204.
Лемонье Пьер Шарль (Le Monnier (Lcnumnier) Pierre Charles) (1715—1799) — французский астроном 28.
Лепот (урожденная Пиколь-РеГш Этабль де ла Бриер, Nicole-Reine Liable de la Briere) (1723—1788) — французский астроном, математик, жена известного парижского часового мастера Ж. А. Лепота (Lepaut J. А.)
Леруа (Лсроа) Пьер (Le Roy Pierre) (1717—1785) — часовой мастер Парижа, академик 27.
282
Лигонде дю (Ligondes, Lygondes du) — французский астроном, космогонист начала XX в. 7, 240.
Линдблад Бертил (Lindblad Bertil) (1895—1965) — шведский астроном 247.
Линстедт [Linstcdt?] — шведский астроном — небесный механик, в 70—90-е гг.
XIX в. работал в Дерите (Тарту) 221.
Ловелл (Лоуэлл) Персиваль (Lowell Percival) (1855—1916) — американский астроном 224, 225.
Локк Джон (Locke John) (1632—1704) — английский философ-просветитель и политический мыслитель 213.
Ломоносов Михаил Васильевич (1711 —1765) — русский ученый-энциклопедист, естествоиспытатель, философ, поэт, филолог, государственный деятель 70, 218.
Лукреций Кар (Тит Лукреций Кар) (Titus Lucretius Carus) (I в. до и. э.) — римский поэт и натурфилософ-материалист.
Людовик XIV (Louis XIV) (1638—1715) — французский король с 1643 г. из династии Бурбонов 17, 20, 22.
Людовик XVI (1754—1793) — французский король в 1774—1792 гг. из династии Бурбонов 100, 109, 115.
Людовик XVIII (1755—1824) — французский король в 1814—1815, 1815— 1824 гг. (брат Людовика XVI) 208, 209, 220.
Ляпунов Александр Михайлович (1857—1918) — русский математик, механик, член СПБ АН (с 1901) 237.
Магенди — домашний врач Лапласа 213.
Мазон Чарльз (Mason Charles) (1730—1787) — французский астроном 71. Майер Иоганн Тобиас (Mayer Johann Tobias) (1723—1762) — немецкий астроном 64—66.
Мак-Кри У. (McCrea W. Н.) — американский астроном XX в. 7, 260, 261. Маклореп Колин (Maclaurin С.) (1698—1746) — шотландский математик 73, 76. Максвелл Джеймс Клерк (Maxwell James Clerk) (1831 —1879) — английский физик-теоретик 60, 146, 147.
Малюс Этьенн Луи (Malus Etienne Louis) (1775—1812)—французский физик-оптик 160, 192, 205, 206.
Марат Жан Поль (Marat Jean Paul) (1743—1793) — деятель Великой французской революции, швейцарского происхождения, ученый, врач, публицист 5, 23, 107, 108, 1 15.
Мармонтель Жан Франсуа (Marmontel Jean Francois) (1723—1799) — французский писатель и обществ, деятель Великой французской революции 20, 108.
Месмер Аптон (Mesmer Anton (Franz) Friedrich Anton) (1734—1815) — венский врач, с 1778 г. жил в Париже, Лондоне, городах Германии, наконец, в Швейцарии 105, 107.
Мессье Шарль (Messier Charles) (1730—1817) — французский астроном, почетный член СПБ АН (с 1776 г.) 113.
Мешен Пьер Франсуа Андре (Mtcliain Pierre Francois Andre) (1744—1804) — французский астроном и геодезист 160, 183.
Михайлов Александр Александрович (1888—1983) — советский астроном, академии, директор Пулковской обсерватории (1947—1964) 50.
Моавр (Муавр) Абрахам де (Moivre Abraham de) (1667—1754) — английский математик 82. 194.
Моисей — легендарный «пророк» в иудейской, мусульманской и христианской религиях 129.
Монж Гаспар (Monge Gaspard) (1746—1818) — французский математик и общественный деятель Великой французской революции 102, 108, 112, 115, 117, 159, 162, 165 — 170, 176, 178, 188, 209.
Морво (Гитон де Морво Луи Бертран) (Guyton de Morveau Louis Bernard) (1737—1816) — французский химик 21, 29, 117, 209.
Мультон Форест Рей (Moulton F. R.) (1872—1952) — американский астроном 7, 241—245.
Наполеон I (Бонапарт Наполеон) (Napoleon Bonaparte) (1769—1821) — французский государственный деятель и полководец, первый консул Французской республики (1799—1804), император Франции (1804—1814 и март — июнь 1815) 6. 32, 164 — 183, 188, 190, 191, 201, 203, 204, 207—209, 212, 217, 218. „ „
Наполеон III (Napoleon Ш) — Шарль Луи Наполеон Бонапарт (1808—1873) — французский император в 1852—1870 гг., племянник Наполеона I 211.
Ней Мишель (Ney Michel) (1769—1815) — военный деятель наполеоновской Франции, маршал Франции (1804) 208.
Нэжон (Нежон) Жак Андре (Naigeon Jacques Andrf) (1738—18Ш — французский философ-материалист, ближайший сотрудник П. Гольбаха (см.) 169.
283
Ньютон Исаак (Newton Isaac) (1643—1727) — английский физик и математик, оптик-конструктор (изобретатель системы астрономического рефлектора) 5, 6, 9, 14, 15, 36—47, 51, 59, 60, 65, 67, 72, 73, 75, 77 — 79, 81, 82, 85, 87, 96, 97, 119, 121 — 125, 132, 133, 163, 204, 205, 213, 217, 218, 223, 235.
Ожеро Пьер Франсуа Шарль (Augercau Francois Charles) (1757—1816) — маршал Франции 168.
Ольбсрс Генрих Вильгельм Матиас (Gibers Heinrich Wilhelm Matthias) (1758 — 1840) — немецкий астроном и врач 265, 266.
Оорт Ян Хендрик (Oort Jan Hendrik) (р. 1900) — современный голландский астроном, иностранный член АН СССР (с 1966) 148, 266. 268.
Отерма Лизи (Oterma) (р. 1915) — профессор астрономии университета в г. Турку (Финляндии), директор Ин-та астрономии и оптики 229.
Навел I (1754 — 1801) — российский император (1796—1801) 23.
Палич ИоганнГеорг (Palizseh (Pahlitzsch) Johann Georg) (1723—1788) — немецкий любитель астрономии, крестьянин 48.
Парийский Николай Николаевич (р. 1900) — современный советский астроном, чл.-кор. АН СССР 247.
Паскаль Блез (Pascal Blaise) (1623—1662) — французский философ, писатель, математик и физик 82, 194.
Пасторе [Pasloret?] — французский ученый, академик и буржуазный общественный деятель в эпоху Великой французской революции 108, 214.
Паш [Pasch?] — французский ученый, прогрессивный деятель в военном министерстве в эпоху Великой французской революции 115.
Перье [Perrier] — французский ученый, академик, прогрессивный деятель эпохи Великой французской революции 117.
Пикар Эмиль (Picard Charles Emile) (1 856—1941) — французский математик, иностранный член СПБ АП (с 1895). АН СССР (с 1925) 93.
Плато Жозеф Антуан Фердинанд (Plateau Joseph Antoine Ferdinand) (1801 — 1883) — бельгийский физик, академик 6. 140, 141.
Плювинэ [Pluvinai?] — французский ученый, академик, деятель Великой французской революции 117.
Поггендорф Иоганн Христиан (Poggcndorff Johann Christian) (1796 —1877) — немецкий физик и издатель, член Берлинской академии наук (1839), чл.-кор. СПБ АН (с 1868) 10.
Поне [Роус?] — архитектор Парижа в 80-е годы XVIII в. 31.
Поншартреи [Ponchartrain?] — гос. секретарь Людовика XIV 20.
Птолемей Клавдин (Plolcmaios) (ок. 87—165) — древнегреческий александрийский ученый, математик, астроном, географ 33.
Пуанкаре Жюль Анри (Poincare Henri) (1854—1912) — французский математик, физик, астроном, философ, академик, почетный член СПБ АН (с 1895), награжден медалью им. Н. И. Лобачевского 93, 133, 222, 237.
Пуансо Луи (Poinsot Louis) (1777—1859) — французский математик и механик 68. 85, 91. 160.
Пуассон Симеон Дени (Poisson Simeon Denis) (1781 —1840) — французский механик, математик и физик, почетный член СПБ АН (с 1826) 50, 68, 92, 152, 160, 178, 183—185, 192, 204, 206, 221.
Расин Жан (Racine Jean) (1639—1 699) — французский драматург, академик (1673) 212.
Рафаэль (Раффаэлло Санти (Санцио). (Raffacllo Santi (Sanzio)) (1483—1520) — итальянский художник и архитектор 212.
Рейнар [Reinard?] — министр эпохи Великой французской революции 170. Рейхснбах Георг фон (Reichenbach Georg von) (1772—1826) — глава (вместе с Эртелем) знаменитой фирмы но изготовлению точных астрономических измерительных инструментов (с 1814) 201.
Рсссел Генри Норрис (Russell Henry Norris) (1877 — 1957) — американский астроном-астрофизик 246, 247, 256.
Робеспьер Максимильен Мари Пандор де (Robespierre Maximilian Marie Isidor de) (1758—1794) — один из главных руководителей Великой французской революции 158.
Гойе (епископ) [Rove?] — современник Лапласа 172.
Ромм Шарль Жильбер (Romine Charles Gilbert) (1750 —1795) — деятель Великой французской революции, якобинец, участник разработки республиканского календаря 176.
Рош Эдуард Альберт (Roche Eduard Albert (1820—1883) — французский астроном и математик 7, 133, 147, 234, 235.
Рошон Алексис Мари де (Rochon Alexis Marie de) (1741 —1817) — аббат, французский морской астроном, почетный член СПБ АН (с 1785) 28, 109.
284
Руссо Жан Жак (Rousseau Jean Jacques) <1712—1778) — французский философ-просветитель, писатель 169, 212, 220.
Рюдо Л. (Rudaux L.) — французский астроном XX в. 62.
Сарон Бошар де (Бошар де Сарон) Жан Батист Гаспар (Bochart de Saron Jean Baptiste Gaspard) (1730—1794) — французский астроном и политический деятель периода Великой французской революции — первый президент парламента французской республики, 21, 27. 49, 1 13,
Сафронов Виктор Сергеевич (р. 1917) — современный советский астроном, специалист ио космогонии 248, 251.
Сведенборг Эмануэль (Swedenborg (Svedenborg, Svedberg)) (1688—1772) — шведский химик, физик, минералог, астроном и теолог-мистик, путешественник 121.
Сежур (Сегюр) Филипп Поль де (Segur Philippe de) — французский историк, академик эпохи Наполеона 20, 21, 182.
Сен-Симон Клод Анри (Saint-Simon Claude Henri) (1760—1825) — граф, французский мыслитель, социолог, социалист-утопист 211.
Сент-Илер (Ж'оффруа Сент-Илер Этьснн) (Geoffroy Saint-Hilaire Etienne) (1772—1844) — французский зоолог-эволюционист 154.
Струве Отто (Struve Otto) (1897— 1963) — американский астроном-астрофизик, последний из астрономической пулковской «династии» Струве 252, 258, 260.
Суворов Александр Васильевич (1729 или 1730—1800) — русский полководец и военный теоретик 164.
Сьейес (Сиейес, Сийес) Эмманюэпь Жозеф (Sieyes Emmanuel Joseph) (1748— 1836) — деятель Великой французской революции 170, 176.
Сюар — член Парижской академии наук 108.
Талейран (Талейран-Псригор) Шарль Морис (Talleyrand-Perigord Charles Moris) (1754—1838) — французский дипломат, государственный деятель эпохи Великой французской революции, Империи, Реставрации и июльской монархии 162, 166, 175, 207.
Тальма Франсуа Жозеф (Talma Francois Joseph) (1763—1826) — французский актер, профессор, реформатор драматического искусства, деятель Великой французской революции 165.
Тассо Торквато (Tasso Torquato) (1544—1595) — итальянский поэт 37.
Тилле [Tilley Th. G. ?) французский ученый], (? — 1848), академик 102, 103, 112.
Тициус Иоганн Даниель (Titius (Tietz) Johann Daniel) (1729—1796) — немецкий физик, математик, астроном 229, 234, 250, 266.
Томбо Клайд Уильям (Tombaugh Claude William) (р. 1906) — современный американский астроном 225.
Томсон У. (см. Кельвин).
Тэн Ипполит Адольф (Taine Ippolite Adolf), (1828—1893) — французский философ, эстетик, писатель, историк 167.
Тэнар Луи Жак (Thenard Louis Jacques) — французский химик, почетный член СПБ АН (с 1826) 192.
Уипл Фред Лоуренс (Whipple Fred Laurence) (р. 1906) — современный американский астроном-астрофизик 29, 31.
Уистон Вильям (Whiston William) (1667—1752) — английский священник, теолог, астроном 122, 123.
Уэллс Герберт Джордж (Wells Herbert) (1866—1946) — английский писатель-фантаст 75.
Фай Эрве (Faye Herve Auguste Etienne Albans) (1814 — 1902) — французский астроном, 7, 240.
Фарадей Майкл (Faraday Michael) (1791—1867) — английский физик, химик, физико-химик, почетный член СПБ АН (с 1830) 31.
Ферма Пьер (Fermat Pierre) (1601 — 1665) — французский математик 82, 85, 194.
Фесенков Василий Григорьевич (1889—1972) — советский астрофизик, академик (с 1935) 7, 248, 252, 254 — 257, 269.
Френель Огюстен Жан (Fresnel Augustin .lean) (1788—1827) — французский физик-оптик 160, 205, 206.
Фридрих П Великий (Friedrich П) (1712—1786) — прусский король с 1 740 г. из династии Гогенцоллернов, крупный полководец, писатель, почетный член СПБ АН (с 1776) 18, 24 — 26, t 25.
285
Фукс Н. И. [Fuchs N. J.] — современный немецкий ученый 155.
Фуркруа Антуан Франсуа (Fourcroy Antoine Francois) (1755—1809) — французский химик и политический деятель эпохи Великой французской революции, иностранный член СПБ АН (с 1802) 29. 109, 110, 115. 117, 118, 176.
Фурье Жан Батист Жозеф (Fourier Jean Baptiste) (1768—1830) — французский математик, секретарь Парижской академии наук (с 1817), почетный член СПБ АН (с 1829) 19, 50, 103, 115, 159, 160, 167, 178, 183, 185, 206, 209, 213, 214, 220.
Фуше Жозеф (Fouche Joseph) (1759—1820) — французский политический и государственный деятель, отличавшийся крайней беспринципностью 171, 172, 175.
Хайнек (Hynck J. А.) — современный американский астроном 253.
Хилл Джордж Уильям [(Hill Georg William) (1838—1914) — американский астроном — небесный механик] 221.
Хильми Генрих Францевич — советский астроном 251.
Хладни Эрнст Флоренс Фридрих (Chladni Ernst Florens Friedrich) (1756— 1827) — немецкий физик-акустик и астроном, основатель научной метеоритики, путешественник, чл.-кор. СПБ АН (с 1794) 203, 204, 265.
Хойл Фред (Hoyle Fred) (р. 1915) — современный английский астроном 7, 257, 258, 262.
Хотинский Матвей Степанович (1813—1866) — русский писатель, переводчик, популяризатор естественных наук 50. 141.
Цах Франц Ксавер фон (Zach Franz Xaver von), барон (1754 — 1832) — австрийский астроном и издатель, почетный член СПБ АН (с 1794) 155.
Цельсий Андерс (Celsius Anders) (1701 —1744) — шведский ученый, астроном, физик 95, 112.
Чемберлин Томас Краудер (Chamberlin Thomas Chrowder) (1843—1928) — американский геолог, астроном, издатель 7, 241—245.
Шази Жан (Chazy Jean) — французский астроном первой половины XX в. 248. 249, 257.
Шапталь Жан Антуан Клод де Шантелу (Chaptal Jean Antoine Claude, de Chanteloup) (1756—1832) — французский врач, химик, государственный деятель, почетный член СПБ АН (с 1820) 176, 180. 192.
Шатобриан Франсуа Рене (Chateaubriand Francois Rene) (1768—1848) — французский писатель и политический деятель, историк литературы 165, 182.
Шацман Эврп (Schatzmann Е.) современный французский астроном 7, 262, 263. Швассман Арнольд (Schwassmann Friedrich Carl Arnold) (1870— 1964) — немецкий астроном 229.
Шмидт Отто Юльевич (1891 —1956) — советский математик и астроном, геофизик, географ, полярный исследователь, академик (1935), Герой Социалистического Труда (1937) 7, 248 — 252, 257, 258, 272.
Штернберг Павел Карлович (1865—1920) — русский астроном и революционный, государственный и военный деятель 8.
Шуберт Федор Иванович (Schubert Friedrich Theodor) (1758—1825) — российский астроном и геодезист, член СПБ АН (с 1789) 141, 199—201.
Эджворт [Edgeworth] — английский астроном 1-й пол. XX в. 248, 249.
Эйлер Леонард (Euler Leonhard) (1707 —1783) — русско-немецкий математик, механик, фианьд астроном, швейцарского происхождения, член СПБ АН (с 1727) 15, 16, 19, 21, 25. 45 — 47. 51. 53, 55, 56, 64, 65. 67, 73, 76, 82, 83, 90, 187, 189. 198, 199, 205, 212.
Эйнштейн Альберт (Einslein Albert) (1879 — 1955) — немецко-американский физик-теоретик, создатель основ современной физики, почетный член АН СССР (с 1926) 79, 223.
Элиза (принцесса, сестра Наполеона) 177.
Энгельс Фридрих (Engels Friedrich) (1820—1895) — немецкий ученый и философ, один из основоположников диалектического и исторического материализма, друг и соратник К. Маркса 78, 97. 125, 126, 130, 131, 154.
Эпик Эрнст Юлиус (р. 1893) — эстонский астроном, академик Эстонской академии наук (1938), с 1944 г. работает в зарубежных обсерваториях — Гамбургской, затем в Арма (Сев. Ирландия) 266.
Якоби Карл Густав Якоб (Jacobi Karl Gustav Jacob) (1804—1851) — немецкий математик, почетный член СПБ АН (с 1833) 90.
286
Борис Александрович ВОРОНЦОВ-ВЕЛЬЯМИНОВ
ЛАПЛАС
Редактор А. И. Еремеева Технический редактор В. Н. Кондакова
Корректор И. Я. Принтам
ИВ А!» 12752
Сдано в набор 30.01.85. Подписано к печати 18.07.85. Т-16613. Формат 84х108‘/3?. Бумага тип. .V 2. Гарнитура обыкновенная новая. Печать высокая. Усл. печ. л. 15,12. Усл. lip.-отт. 15,54. Уч.-изд. л. 16,58. Тираж 192 000 экз. Заказ X? 694. Цена 60 коп.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Наука»
Главная редакция физико-математической литературы
1 1 7071 Москва В-71, Ленинский проспект, 15
Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени МПО «Первая Образцовая типография» имени А. А. Жданова Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 1 13054 Москва, Валовая, 28
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
117071 Москва В-71, Ленинский проспект, 15
Серия «Проблемы науки и технического прогресса»
Вышли из печати:
Амнуэль П. Р. Небо в рентгеновских лучах
Гребеников Е. А., Рябов Ю. А. Поиски и открытия планет
Ефремов Ю. Н. В глубины Вселенной
Комаров В. Н., Пановкин Б. Н. Занимательная астрофизика
Псковский Ю. Н. Новые и сверхновые звезды
Симоненко А. Н. Астероиды или тернистые пути исследования
Шкловский И. С. Звезды: их рождение, жизнь и смерть
Готовятся к изданию:
Впльковиский Э. Я. Квазары
Климишин И. А. Астрономия наших дней
Маров М. Я. Планеты Солнечной системы
Книги можно приобрести в магазинах Книготорга и Академкниги, распространяющих научно-техническую литературу.