Е. Литвинова - Пьер Симон Лаплас. Его жизнь и научная деятельность
Однако причину этого ускорения долгое время не могли открыть. Приписывали его влиянию эфирной среды, в которой движутся небесные тела. Но если бы это было так, то та же причина, действуя на планеты, стремилась бы изменить установленный порядок во всей вселенной; в движении планет замечались бы постоянные неправильности, и все это кончилось бы тем, что они столкнулись бы с Солнцем. Это – один из самых важных вопросов космологии; в настоящее время он совершенно решен, и этим человечество обязано Лапласу. 19 марта 1787 года он представил академии наук неожиданное и ясное решение этого вопроса. Он доказал, что замечаемое ускорение есть необходимое следствие закона всемирного тяготения.
Это важное открытие пролило свет на многие другие явления, наблюдаемые во вселенной. Лаплас вывел из своей теории движения Луны, что среда, в которой движутся небесные светила, оказывает только самое незначительное сопротивление, потому что, если бы оно могло иметь влияние, то всего более отразилось бы на движении Луны; между тем, этого совсем незаметно. Изучение движений планет имеет важное значение. Из него можно заключить, что вращение Земли вокруг оси не подвержено изменениям. Продолжительность дня в течение двух тысяч лет изменилась менее, чем на сотую часть секунды. Замечательно, что астроному нет надобности выходить из обсерватории для того, чтобы измерить расстояние от Земли до Солнца. Для этого ему необходимо только прилежно изучать изменения в движении Луны.
Ускорение среднего движения Юпитера и замедление движения Сатурна были открыты Кассини, Маральди и Горроксом. Многие математики пытались объяснить это явление, но надлежащее решение вопроса далось только Лапласу; он нашел, что от взаимного притяжения двух упомянутых планет между ускорением движения Юпитера и замедлением движения Сатурна существует определенное соотношение. Явление это – периодическое, период же его составляет 929,5 лет; он начался, следовательно, во времена самого возникновения астрономии. Такие неравенства в движении небесных светил называются вековыми, потому что период их составляет несколько веков. Пока не открыта периодичность явления, оно является исключением из общего правила; после же такого открытия кажущееся исключение становится веским доказательством общего закона. В данном случае открытие периодичности убеждает нас в том, что наступит время, когда скорость Сатурна начнет увеличиваться, а скорость Юпитера станет уменьшаться. Таким образом, исследования Лапласа освобождают нас от страха лишиться Сатурна и видеть Юпитер погруженным в раскаленное ядро Солнца.
Лаплас показал также, какое влияние имеет сплюснутая фигура Юпитера на движение его спутников, и определил направление их движений и их расстояния от планеты.
Излагая свои открытия, Лаплас часто скрывал тот путь, которым он сам к ним пришел.
Изучая движения Луны, этот ученый извлекал из своих наблюдений удивительные следствия. Он со свойственною ему проницательностью замечал, что Земля, так сказать, управляет движением Луны. Земля сжата в месте своих полюсов, а сжатое тело притягивает другое тело иначе, чем правильная сфера; следовательно, в общем характере движений Луны, и главное – в их неправильностях, должны быть следы влияния сжатия Земли. Эта мысль послужила исходной точкой исследований Лапласа. Лаплас доказал, что для этой цели надо пользоваться формулами, выведенными из общего закона тяготения, и неправильностями, замечаемыми при переходе Луны через меридиан. Таким образом геометр-наблюдатель, не выходя из своего кабинета, открыл, что сжатие Земли или отношение между диаметрами экваториальным и полярным выражается дробью 1/316. Наблюдения над Луною дали прямо общее сжатие, равное среднему между всеми произведенными измерениями: последние же, как известно, в действительности сопряжены были с многочисленными путешествиями, трудами и издержками.
Лаплас доказал также, что океан и атмосфера, несмотря на свою подвижность, несмотря на свои течения относительно движений земной оси или ее экватора, представляют нечто как бы составляющее с Землей единое целое.
Вообще можно сказать, что Лаплас не только умел решать трудные вопросы астрономии, но также целенаправленно выбирал для своих исследований самые важные и существенные задачи. К числу таких, бесспорно, принадлежит вопрос: всегда ли земная ось выходит на поверхность Земли в одних и тех же точках, то есть полюсы Земли, соответствующие каждый год различным звездам, не перемещаются ли так же и на земной поверхности? Если бы последнее предположение действительно имело место, то вместе с полюсами изменял бы свое положение экватор, переменялись бы географические широты, климат каждой страны подвергался бы изменениям, потому что различные места поверхности приближались бы попеременно к полюсам. Лаплас доказал, что вследствие закона тяготения полюсы не могут изменять своего положения на земной поверхности.
В прошедшем столетии во Франции не умели даже изготавливать астрономических инструментов. Пальма первенства в этом принадлежала англичанам. Когда Гершель производил свои открытия, то во Франции никто не мог проверить этих открытий. Лаплас, однако, при помощи одного математического анализа с величайшими подробностями предсказывал то, что видел виндзорский астроном при помощи своих превосходных телескопов. В своей записке, относящейся к 1789 году, Лаплас сообщил, что Сатурн должен быть сжат в полюсах вращения; в том же году Гершель удостоверился в обращении Сатурна вокруг оси, наблюдая его.
Араго по этому поводу справедливо говорит: «Итак, умственные глаза могут заменять сильные телескопы и приводить к важным астрономическим открытиям».
Таковы были открытия Лапласа в области астрономии. Везде он стремился доказать устойчивость замечаемого порядка во вселенной. Если взор его с неба обращался на Землю, то и здесь исследования геометра не изменяли этому главному его направлению.
Явление прилива и отлива древние с отчаянием называли могилой человеческого любопытства. Лаплас хорошо сознавал, что между явлениями приливов и отливов и притягательной силой Солнца на поверхность жидкости существует непременная связь. Проникнутый этой мыслью, он в течение двадцати лет производил наблюдения в Бресте и, следя внимательно за колебанием уровня океана, вывел, что 75 Лун весят столько же, сколько наша Земля. Он рассмотрел теорию приливов и отливов с новой точки зрения и решил утвердительно вопрос об устойчивом равновесии морей. Если бы волны находились в неустойчивом равновесии, то ветры и землетрясения могли бы поднимать их до самых высоких гор; ужасные наводнения угрожали бы нам в будущем. Лаплас доказал, что устойчивость равновесия океана сохраняется в том случае, когда плотность жидкой массы менее плотности Земли. Понятны успокоительные для нас последствия решения этого вопроса.
