將上帝請(qǐng)出宇宙

闖蕩法國(guó)巴黎

1749年5月28日，拉普拉斯出生在法國(guó)西部一個(gè)農(nóng)民家庭。父親是教區(qū)官員兼做蘋果汁生意，母親是富有的農(nóng)場(chǎng)主。

拉普拉斯從小就十分喜愛(ài)數(shù)學(xué)，對(duì)數(shù)學(xué)有著狂熱的渴望，他可以連續(xù)數(shù)天都沉浸在數(shù)學(xué)難題的思索之中。從小學(xué)到高中，拉普拉斯的數(shù)學(xué)成績(jī)都是名列班級(jí)前茅，老師和同學(xué)都親昵地稱他為“未來(lái)的數(shù)學(xué)家”。當(dāng)時(shí)的孩子們中學(xué)畢業(yè)后，一般是去軍隊(duì)或教堂工作。拉普拉斯的父親同樣希望他去當(dāng)教士，于是，拉普拉斯服從父命進(jìn)入了凱恩大學(xué)。在大學(xué)里，拉普拉斯不但沒(méi)有因?yàn)閷W(xué)習(xí)的局限而放棄學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，相反，他卻以前所未有的熱情游弋于數(shù)學(xué)知識(shí)的海洋之中。拉普拉斯異乎尋常的數(shù)學(xué)天賦引起了老師的注意。在老師的積極幫助下，拉普拉斯孜孜以求，立志要把自己一生都獻(xiàn)給數(shù)學(xué)這門神圣而艱難的科學(xué)。

1768年，18歲的拉普拉斯為了發(fā)揮自己的數(shù)學(xué)才能，放棄繼續(xù)攻讀碩士學(xué)位的機(jī)會(huì)，帶著老師的推薦信只身來(lái)到巴黎，求見(jiàn)巴黎科學(xué)院負(fù)責(zé)人達(dá)蘭貝爾，想找一份教授數(shù)學(xué)的工作，卻遭到達(dá)蘭貝爾的拒絕。拉普拉斯回到住處，又給達(dá)蘭貝爾寫了一封信，這一次不是推薦信函，而是一份關(guān)于力學(xué)原理的信，要展現(xiàn)他的才能。于是達(dá)蘭貝爾才回答道：先生，請(qǐng)你記住，我對(duì)你的推薦信函不感興趣，你也不需要什么推薦信函，你自己本身就是最好的推薦信函了。拉普拉斯和達(dá)蘭貝爾見(jiàn)面時(shí)，達(dá)蘭貝爾出了一個(gè)關(guān)于打結(jié)的數(shù)學(xué)難題，企圖把拉普拉斯考住，然而拉普拉斯當(dāng)場(chǎng)就把它給解了出來(lái)。久負(fù)盛名的達(dá)蘭貝爾十分驚訝和賞識(shí)拉普拉斯的數(shù)學(xué)才能，他同意接收拉普拉斯來(lái)巴黎科學(xué)院。但是，當(dāng)時(shí)科學(xué)院保守勢(shì)力以拉普拉斯過(guò)于年輕為由，拒絕他來(lái)巴黎科學(xué)院。達(dá)蘭貝爾只好介紹拉普拉斯先去巴黎軍事學(xué)院任數(shù)學(xué)教授。1773年，拉普拉斯終于如愿以償從軍事學(xué)院調(diào)入科學(xué)院，成為科學(xué)院中第一位如此年輕的科學(xué)家。由于拉普拉斯在社會(huì)上的名氣已經(jīng)很大，他一進(jìn)入科學(xué)院就獲得了副院士的頭銜。從此，拉普拉斯真正開始了他那夢(mèng)寐以求的科學(xué)研究生涯。在科學(xué)院，拉普拉斯夜以繼日地工作。到1780年前后，他已成為天體力學(xué)的主要奠基人、分析概率論的創(chuàng)始人和應(yīng)用數(shù)學(xué)的先驅(qū)者，并首先在科學(xué)上提出了宇宙演化的學(xué)說(shuō)。

拉普拉斯在青年時(shí)期就成為當(dāng)時(shí)數(shù)理科學(xué)中貢獻(xiàn)卓絕而且負(fù)有盛名的科學(xué)家之一。他還積極參與法國(guó)高等教育的改革，對(duì)高等教育貢獻(xiàn)巨大，培養(yǎng)了一大批著名的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家。1827年3月5日，年逾古稀的拉普拉斯安然去世，他留給世人的最后一句話是“我們所知甚少，不知道的卻甚多”。

攀登數(shù)學(xué)高峰

經(jīng)過(guò)一番周折，拉普拉斯在巴黎落下了腳，開始他的數(shù)學(xué)研究。1770年3月，拉普拉斯的第一篇數(shù)學(xué)論文《曲線的極大和極小研究》發(fā)表了。從此，他一發(fā)不可收拾，在數(shù)學(xué)道路上越走越遠(yuǎn)。

拉普拉斯很早就對(duì)“概率”產(chǎn)生了興趣，他花了很長(zhǎng)一段時(shí)間研究古典概率論，對(duì)其中的每一個(gè)難點(diǎn)和重點(diǎn)都做了一番推敲。他發(fā)現(xiàn)古典概率論尚有可以突破發(fā)展的地方，如果把它與別的數(shù)學(xué)方法結(jié)合起來(lái)，那么實(shí)用價(jià)值將會(huì)大大增加。在經(jīng)歷了艱難的推算和總結(jié)之后，拉普拉斯終于找到了新的方法，并寫成《概率分析理論》一書，把古典概率論發(fā)展到了新的歷史高度。

在書中，拉普拉斯詳細(xì)地討論了在幾何概率論中的伯努利定理以及最小二乘法。他以嚴(yán)密的邏輯和大量翔實(shí)的例子，總結(jié)了當(dāng)時(shí)整個(gè)時(shí)代對(duì)于概率論的研究，在此基礎(chǔ)’上，通過(guò)一系列的推論演繹，最終導(dǎo)出了著名的“拉普拉斯變換”。

拉普拉斯對(duì)于概率論的研究有個(gè)顯著的特點(diǎn)，那就是為實(shí)際應(yīng)用服務(wù)，把概率論廣泛地應(yīng)用于自然哲學(xué)、天文學(xué)、大地測(cè)量學(xué)、測(cè)試、誤差等實(shí)踐領(lǐng)域中，以提高精確度，更好地服務(wù)于人類社會(huì)。依靠拉普拉斯的計(jì)算，人們輕而易舉地確立了巴黎子午線長(zhǎng)度的最優(yōu)值，圓滿地解決了困擾人們多時(shí)的科學(xué)難題。時(shí)至今日，盡管人們?cè)诟怕收摰难芯糠矫嬗辛碎L(zhǎng)足的發(fā)展與突破，但拉普拉斯所創(chuàng)立的計(jì)算變換和他的《概率分析理論》一書仍然是人們學(xué)習(xí)概率必讀的經(jīng)典。

拉普拉斯在數(shù)學(xué)上有著各方面的成就。1772年，拉普拉斯發(fā)表了《對(duì)積分和世界體系的探討》一文，詳細(xì)地闡述了數(shù)學(xué)行列式的許多規(guī)則，并進(jìn)一步推廣了自己展開行列式的方法，用子行中所含的子式同它們的余子式的集合來(lái)展開行列式，把行列式理論和實(shí)際應(yīng)用緊密地結(jié)合在一起向前推進(jìn)。現(xiàn)在，這個(gè)由拉普拉斯提出的展開“行列式”的方法就是以他的名字命名的。

奠基天體力學(xué)

很小的時(shí)候，拉普拉斯常常望著浩瀚的星空，陷入深深的思考，有時(shí)他也會(huì)問(wèn)鄰居的長(zhǎng)者和老師，宇宙到底是什么東西，但他們都無(wú)言以對(duì)。1796年，拉普拉斯根據(jù)自己在巴黎綜合工業(yè)學(xué)校等地寫的講稿，整理出版了他的又一部歷史性名著《宇宙體系論》。這是一部文筆優(yōu)美、深入淺出的通俗科普讀物，卻對(duì)自然科學(xué)、哲學(xué)界產(chǎn)生了極大的影響。

在《宇宙體系論》中，拉普拉斯用優(yōu)美的筆調(diào)全面地闡述了自己對(duì)于整個(gè)宇宙的看法與思考，指出太陽(yáng)系邊界應(yīng)比天王星更遠(yuǎn)，宇宙中還有許多行星和衛(wèi)星，這些星系都可能有類似于地球一樣的環(huán)境，因此也可能存在著生物。

“太陽(yáng)系起源于星云”，這一著名的論斷可能是拉普拉斯對(duì)于宇宙研究最本質(zhì)的結(jié)論了，也是當(dāng)時(shí)最偉大最具有挑戰(zhàn)性的一個(gè)論斷。早在拉普拉斯成年以前，德國(guó)哲學(xué)家康德提出了太陽(yáng)系起源于星云的假說(shuō)，但這個(gè)假說(shuō)只是哲學(xué)理論上的一個(gè)推測(cè)，并未引起科學(xué)界的注意。在《宇宙體系論》中，拉普拉斯十分明確地提出了自己的“星云說(shuō)”。他首先分析了太陽(yáng)系天體運(yùn)動(dòng)中的規(guī)律，認(rèn)為產(chǎn)生行星的“物質(zhì)”應(yīng)是比太陽(yáng)系更大、與大氣相似的稀薄液體，就像星空中觀察到的星云一樣，且與太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)方向相同地自轉(zhuǎn)著。正因?yàn)樘?yáng)系天體運(yùn)動(dòng)的這一特征，拉普拉斯認(rèn)為太陽(yáng)系以前的原始星云只有一個(gè)核心，以后凝聚成太陽(yáng)，如果有更大的星云，就會(huì)有多個(gè)核心，那么就會(huì)凝成星團(tuán)。

星云學(xué)說(shuō)帶來(lái)了宇宙觀的變革，它指出宇宙是在自然界自身運(yùn)動(dòng)中發(fā)展產(chǎn)生的，將上帝請(qǐng)出宇宙。當(dāng)拿破侖問(wèn)拉普拉斯為什么他的學(xué)說(shuō)中沒(méi)有上帝時(shí)，他幽默地說(shuō)：“我不需要那個(gè)假設(shè)”。這成為當(dāng)時(shí)無(wú)神論者藐視上帝的名言。

由于拉普拉斯和康德在科學(xué)和哲學(xué)上共同提出了“星云論”這一假設(shè)，后人把這個(gè)假說(shuō)稱之為“康德一拉普拉斯星云假說(shuō)”。

拉普拉斯在宇宙探究上的最大成就，是奠定了天體力學(xué)在科技領(lǐng)域中的地位。

拉普拉斯最早根據(jù)力學(xué)原理建立了天體的受攝運(yùn)動(dòng)方程，從而把牛頓提出的只討論質(zhì)點(diǎn)和球體之間的萬(wàn)有引力，推廣到可以討論各種形狀大小的天體對(duì)外面一質(zhì)點(diǎn)的吸引力，對(duì)討論具有橢圓形狀的行星和特殊形狀的土星環(huán)等的引力問(wèn)題產(chǎn)生了決定性的作用。通過(guò)著名的拉普拉斯方程，為位勢(shì)理論的建立打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)以后的數(shù)學(xué)和物理學(xué)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。1773年，拉普拉斯用他獨(dú)創(chuàng)的方法計(jì)算出太陽(yáng)系內(nèi)所有行星由于交互作用(即相吸相斥)而產(chǎn)生的攝動(dòng)運(yùn)動(dòng)，基本上證明了所有行星和太陽(yáng)之間的平均距離在極小的周期性變化范圍內(nèi)都是固定不變的。

除以上所述外，拉普拉斯對(duì)天體形狀理論、潮汐理論、觀測(cè)資料處理方法、地球自轉(zhuǎn)理論、大氣折射理論和計(jì)算方法，以及某些恒星運(yùn)動(dòng)問(wèn)題都有所貢獻(xiàn)。在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，他使天體力學(xué)成為一門相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科，奠基之作就是他花了26年時(shí)間才得以出版的《天體力學(xué)》一書。

《天體力學(xué)》是拉普拉斯一生幾乎全部關(guān)于天文學(xué)的研究成果的總匯。在書中，拉普拉斯第一次給“天體力學(xué)”這門學(xué)科的目標(biāo)和內(nèi)容下了定義，并歸納出經(jīng)典天體力學(xué)的基本課題，這就是太陽(yáng)系大行星的問(wèn)題，月球運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，彗星運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，行星的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(尤其是地球和月球)；行星形狀理論：潮汐理論等。在《天體力學(xué)》中，拉普拉斯把牛頓、克萊羅、拉格朗日和他本人的研究結(jié)果與發(fā)現(xiàn)融為一體，對(duì)太陽(yáng)系力學(xué)問(wèn)題做了完整的分析解釋。這部書是如此的完善，以至于后人無(wú)法再補(bǔ)充其他內(nèi)容。

譽(yù)為“法國(guó)牛頓”

拉普拉斯一生研究了100多個(gè)重大的課題，內(nèi)容涉及天文、數(shù)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，為人類的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，被譽(yù)為“法國(guó)的牛頓”。拉普拉斯從小就不迷信于各類主觀臆斷的學(xué)說(shuō)，認(rèn)為萬(wàn)事都要弄個(gè)明白，實(shí)事求是，探究真理。正因?yàn)橛辛藢?duì)客觀世界正確的認(rèn)識(shí)，拉普拉斯經(jīng)過(guò)觀察、計(jì)算和論證，最后得出結(jié)論，在科學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域取得了卓越的成就。拉普拉斯特別強(qiáng)調(diào)科學(xué)研究中的唯物論觀點(diǎn)，要求以客觀事件為根本，在大量的事實(shí)面前下結(jié)論，他對(duì)于宇宙的認(rèn)識(shí)正是在這種唯物論的信念指引下才得以展開的。在晚年，拉普拉斯教育學(xué)生“唯物觀”是科學(xué)研究的根本基礎(chǔ)，并以牛頓晚年脫離科學(xué)而信仰宗教作為反面例子加以訓(xùn)導(dǎo)。

拉普拉斯關(guān)心社會(huì)現(xiàn)實(shí)，社會(huì)需要解決什么問(wèn)題，他就研究什么問(wèn)題。他在數(shù)學(xué)上的許多突破就是為了實(shí)際應(yīng)用才展開的，如“拉普拉斯變換”在實(shí)際應(yīng)用中就十分奏效，它解決了許多其他方法難以解決的演算問(wèn)題。拉普拉斯的所有研究成果，都直接對(duì)社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動(dòng)作用。因?yàn)樽⒅貙?shí)踐，拉普拉斯還積極投身于社會(huì)活動(dòng)，從另一個(gè)方面解決社會(huì)中存在的問(wèn)題。他十分關(guān)心法國(guó)高等教育，為此付出了大量的心血和汗水，積極支持并直接參與高等教育的改革和發(fā)展，使法國(guó)的高等教育在短時(shí)期內(nèi)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。