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 стоит совсем особо, 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 об'яснения 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 уравнения – Луны хорошо известна, то мы можем утверждать, что притяжение передается со скоростью, по крайней мере в пятьдесят миллионов раз превосходящей скорость света. Поэтому, не опасаясь какой-либо заметной погрешности, мы можем принимать передачу тяготения за мгновенную».
Так как скорость света составляет 300000 километров в секунду, то отсюда получается минимальная скорость тяготения около 15000 миллиардов километров в секунду. 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 она 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; 3) оно обратно пропорционально квадратам расстояния; 4) оно одинаковым образом действует на движущееся и на покоящееся тело. Лаплас приводит факты и соображения, на 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 осталось столь же неясной как была. Только теория относительности Эйнштейна, подходящая к физике с принципиально новой точки зрения, дала возможность рассматривать природу тяготения в совершенно новом свете.
НАУКА, МЕТОДЫ И ЛЮДИ
ЕСЛИ сам Лаплас и его современники оставили очень мало сведений о личной и общественной жизни 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, но еще более потому, что эта оценка является характеристикой одного из основных направлений науки XVIII и XIX веков. Стиль работ Лапласа передался многим его ученикам. В работах Лапласа находит свое лучшее выражение заключительный период эпохи Просвещения и французского материализма XVIII века.
Чтобы верно оценить истинное значение работ, рожденных в прошлые века, мало еще определить их современный вес в сокровищнице человеческого знания. Необходимо мысленно перенестись в ту среду, в которой идеи эти возникли.
Наука побеждает не только гениальными взлетами мысли отдельных личностей, но 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, что можно было тогда изучить, и с первых же шагов своей научной работы оказался в ряду передовых ученых своей эпохи.
Ньютон установил основы теории тяготения и в общих чертах об'яснил явления движения планет и их спутников, комет, форму Земли, колебания ее оси, приливы и отливы. Но создание и разработка теории тяготения этим не были закончены. Современное Ньютону состояние математического анализа ставило предел, и он мог положить лишь скромное начало механике небес.
Достаточно ли теории тяготения, чтобы вполне точно представить себе все эти явления?
Ответить на это было 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 еще дань теологии, он допускал, что по временам творец (бог) должен вмешиваться, снова и снова водворять заблудшие светила на 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.
Французская Академия наук стимулировала такие исследования, предлагая темы и об'являя 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 теорий подвизались крупнейшие имена. Эйлер, братья Бернулли, Клеро, Даламбер и Лагранж решили часть стоявших перед ними проблем. Бывало, однако, 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, влияния или силы, если усилия его предшественников не увенчались успехом.
Не удивительно ли, что юноша, вопреки обычаям, 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 – 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 ним затруднение становилось для него новым об'ектом триумфа.