ЛапласРефераты >> Математика >> Лаплас
Не вызывает сомнений тот факт, что Лаплас относится к числу величайших математиков, оказавших огромное влияние на развитие науки, к числу тех людей, вклад которых мало кто сегодня возьмётся сравнивать. А какое место в научном мире отводили ему современники? Этот вопрос вызывает интерес потому, что жил и работал Лаплас в эпоху расцвета математической науки, и в одно время с ним трудилось немало замечательных учёных. Однако единственным человеком, достигшем столь же значительных высот был Жозеф Луи Лежандр. Лагранж и Лаплас, два ведущих французских ученых XVIII столетия, были во многом противоположны друг другу, и одно типичное различие между ними становилось все более острым по мере развития математики: Лаплас принадлежал к племени математических физиков, Лагранж — чистых математиков. Пуассон, сам являясь представителем математической физики, кажется, отдавал предпочтение Лапласу как ученому более желательного типа: «Имеется глубокое различие между Лагранжем и Лапласом во всей их деятельности, касалась ли она изучения чисел или либрации Луны. Лагранж часто, казалось, видел в рассматриваемых вопросах только математику, для которой сами вопросы были случайностью, следовательно, высшую ценность он придавал изяществу и общности рассмотрения. Лаплас усматривал в математике главным образом орудие, которое он хитроумно приспосабливал, чтобы оно подходило к каждой специальной задаче, как только она возникала. Один был великим математиком, другой — великим философом, пытавшимся познать природу, заставляя высшую математику служить этому». Фурье также поражался коренному различию между Лагранжем и Лапласом. Будучи сам скорее узким «практиком» по своим математическим данным, Фурье смог все же оценить истинное достоинство Лагранжа: «Лагранж был не менее великим философом, чем великим математиком. Всей своей жизнью, скромными желаниями он доказал свою неизменную преданность общим интересам человечества, — благородной простотой манер, возвышенным характером и, наконец, точностью и глубиной своих научных трудов».
Весьма знаменательно, что это высказывание исходит от Фурье. Оно верно, по крайней мере, теперь. Величайшее влияние Лагранжа на современную математику обязано именно «точности и глубине его научных трудов» — качествам, которые часто отсутствуют в шедеврах Лапласа.
Для большинства современников и непосредственных последователей Лаплас выглядел крупнее Лагранжа. Отчасти этому способствовала значительность проблемы, которой занимался Лаплас, — грандиозный замысел доказательства, что Солнечная система является гигантским вечным двигателем. Замысел сам по себе был, несомненно, величественным, но, по существу, иллюзорным. Во время Лапласа, и даже в наше время, того, что известно о физической вселенной, недостаточно, чтобы придать проблеме определенное реальное значение, и, вероятно, пройдет еще много лет, прежде чем математика достаточно продвинется вперед, чтобы обработать усложненную массу имеющихся теперь данных. Астрономы-теоретики будут, несомненно, продолжать возиться с идеализированными моделями «Вселенной» или даже со значительно менее впечатляющими моделями Солнечной системы и будут продолжать наводнять нас вселяющими бодрость или отчаяние сообщениями о судьбе человечества, но, в конечном счете, только побочный продукт их исследований (совершенствование чисто математических средств, придуманных ими) останется перманентным вкладом в развитие науки точно так же, как это случилось с Лапласом.
К числу практически полезных результатов, полученных им можно отнести следующее.
Изучая устройство Солнечной системы, Лаплас пришёл к выводу, что кольцо Сатурна не может быть сплошным, так как в этом случае оно было бы неустойчивым, и предсказал открытие сильного сжатия Сатурна у полюсов.
В 1789 году Лаплас рассматривал теорию движения спутников Юпитера под действием взаимного возмущения и притяжения к Солнцу. Он получил полное согласие теории с наблюдениями и установил ряд закономерностей этих движений.
Одной же из главных его заслуг является открытие причин ускорения в движении Луны. В 1787 году Лаплас показал, что скорость движения Луны зависит от эксцентриситета земной орбиты, а последняя меняется под действием притяжения планет. Так же им было установлено, что это возмущение не вековое, а долгопериодическое, и что в последствии Луна будет двигаться замедленно. По неравенствам в движении Луны Лаплас определил величину сжатия Земли у полюсов. И именно ему принадлежит разработка динамических законов приливов.
Если оценка труда Лапласа кажется слишком сильной, давайте познакомимся с судьбой «Небесной механики». Верит ли действительно сейчас кто-нибудь, кроме ортодоксальных математиков, что заключение Лапласа об устойчивости Солнечной системы является надежным суждением о бесконечно усложненной ситуации, которую Лаплас заменил идеализированной схемой? Возможно, многие верят, но ни один работающий в математической физике не сомневается в мощи и полезности математических методов, развитых Лапласом, когда он занимался своей идеальной мечтой.
Приведем только один пример. Теория потенциала стала сейчас значительно более важной, чем когда-либо мог мечтать Лаплас. Без содержащейся в этой теории математики мы должны были бы остановиться почти у самых начал наших попыток постичь электромагнетизм. Из этой теории выросла мощная область математики граничных задач, сегодня значительно более важная для физической науки, чем вся ньютоновская теория тяготения. Понятие потенциала было вдохновляющей математической идеей высшего класса — оно позволило атаковать физические проблемы, к которым другим путем невозможно было бы подступиться.
Потенциал — это просто функция , описанная в связи с рассмотрением движения жидкости и уравнения Лапласа в главе о Ньютоне. Там эта функция является «потенциалом скорости». Если рассматривается сила ньютоновского притяжения, то является «потенциалом тяготения». Введение потенциала в теории движения жидкостей, тяготения, электромагнетизма и во всевозможные другие области является одним из крупнейших шагов вперед, когда-либо сделанных в математической физике. Он позволил заменять дифференциальное уравнение в частных производных с двумя или тремя переменными обыкновенными дифференциальными уравнениями.
Теперь, после беглого экскурса по деятельности Лапласа, возникает вопрос: в какой мере мы сейчас (то есть к концу первого курса) знакомы с его научным наследим? Оказывается, что затронуто оно в очень незначительной степени.
Так, в физике мы встречали оператор Лапласа – лапласиан. Это дифференциальный оператор в , определяемый формулой (где - координаты в ).