Pierre-Simon Laplace

Pierre-Simon Laplace (1749-1827), Isaac Newton'un kütleçekim kuramını Güneş Sistemi'nin bütününe matematiksel olarak uygulayan Fransız matematikçi ve gökbilimcidir. Beş ciltlik Traité de mécanique céleste (Gök Mekaniği Üzerine İnceleme) onun en büyük eseridir. Güneş Sistemi'nin dönen bir gaz bulutundan doğduğunu söyleyen bulutsu hipotezini geliştirdi, ışığın bile kaçamayacağı "karanlık yıldızlar" fikrini dile getirdi ve olasılık kuramının temellerini attı.

Hayatı

Laplace, 23 Mart 1749'da Normandiya'daki Beaumont-en-Auge'da doğdu. Babası elma şarabı ticaretiyle uğraşıyordu, annesi çiftçi bir aileden geliyordu. St Andrews Üniversitesi'nin matematik tarihi arşivi, ailenin "yoksul köylüler" olarak anlatılmasını pek doğru bulmaz. Laplace 7 ile 16 yaşları arasında Beaumont-en-Auge'daki Benedikten manastır okuluna gitti. 16 yaşında teoloji okumak için Caen Üniversitesi'ne girdi; ama orada C. Gadbled ve P. Le Canu adlı hocaları sayesinde matematiği keşfetti. Üniversiteden derece almadan ayrıldı ve Le Canu'nun ünlü matematikçi d'Alembert'e yazdığı bir tanıtım mektubuyla Paris'e gitti.

Paris'e vardıktan kısa süre sonra, 19 yaşında École Militaire'e profesör olarak atandı. Üç yıldan kısa sürede Bilimler Akademisi'nde 13 makale okudu ve 31 Mart 1773'te, 24 yaşında akademiye yardımcı üye seçildi. 1784'te Kraliyet Topçu Birliği'nin sınav görevlisi oldu; 1785'te sınavdan geçirdiği adaylardan biri 16 yaşındaki Napolyon Bonapart'tı. Aynı yıl akademide kıdemli üyeliğe yükseldi. 1780 dolaylarında kimyacı Antoine Lavoisier ile birlikte geliştirdikleri buz kalorimetresiyle deneyler yaptılar ve solunumun bir tür yanma olduğunu gösterdiler.

Devrimden İmparatorluğa

Mayıs 1790'da metrik sistem üzerinde çalışan ağırlık ve ölçüler komitesine üye oldu. 1793'teki Terör döneminde akademi 8 Ağustos'ta kapatıldı; Laplace ailesiyle Paris'ten ayrıldı ve Temmuz 1794'ten sonra geri döndü. Bu dönemde Lavoisier ile birlikte ölçüler komisyonundan çıkarıldı. 1795'te akademi Institut National adıyla yeniden açıldı, École Normale kuruldu ve Laplace orada olasılık dersi verdi. Aynı yıl kurulan Boylamlar Bürosu'nun (Bureau des Longitudes) kurucu matematikçileri Lagrange ve Laplace'tı; Laplace sonradan büroya başkanlık etti.

Napolyon 1799'da onu İçişleri Bakanı yaptı; Laplace 12 Kasım - 25 Aralık 1799 arasında bu görevde kaldı. Napolyon, Saint Helena'da yazdırdığı anılarında onu yalnız altı hafta sonra görevden aldığını, çünkü Laplace'ın "sonsuz küçüklerin ruhunu" yönetime taşıdığını söyler. Laplace yine de Senato'ya girdi, sonra şansölyesi oldu ve 1806'da İmparatorluk kontu unvanını aldı. 1814'te Senato'da Napolyon aleyhine oy verip Bourbonların dönüşünü destekledi ve 1817'de marki yapıldı. St Andrews arşivi onun görüşlerini dönemin sık siyasi değişikliklerine göre ayarladığını not eder.

Gök mekaniği: Güneş Sistemi kararlı mı?

Gezegenler birbirini de çektiğine göre, bu küçük etkiler uzun vadede yörüngeleri bozar mıydı? Laplace, gezegen hareketlerindeki düzensizlikler ("gezegen eşitsizlikleri") üzerine bildirisini 1784, 1785 ve 1786'da üç bölüm halinde sundu. Jüpiter ile Satürn'deki sapmaların yaklaşık 900 yıllık bir döngü içinde gidip geldiğini, Satürn'ün boylamında yaklaşık 0,8, Jüpiter'inkinde yaklaşık 0,3 derecelik bir salınım oluşturduğunu gösterdi. 1786'daki çalışmasında gezegen yörüngelerinin basıklıklarının ve birbirine göre eğimlerinin hep küçük kaldığını ve kendi kendini düzelttiğini kanıtladı. 1775'te ise okyanusların gelgit kuvvetlerine gerçek tepkisini anlatan dinamik gelgit kuramını geliştirmişti.

Bu birikim Mécanique céleste'te toplandı. İlk iki cilt 1799'da yayımlandı ve gezegenlerin hareketlerini hesaplama yöntemlerini içeriyordu; üçüncü ve dördüncü ciltler 1802 ve 1805'te, beşinci cilt 1825'te çıktı. Bugün Laplace'ın adıyla anılan Laplace denklemi de bu eserde yer alır; ancak St Andrews arşivinin belirttiği gibi denklem Laplace'tan önce de biliniyordu. Amerikalı Nathaniel Bowditch ilk dört cildi İngilizceye çevirdi; eklediği açıklamalar, Laplace'ın çoğu zaman kısa kestiği kanıtları anlaşılır kılmak için eserin hacmini iki katına çıkardı.

Bulutsu hipotezi

Laplace 1796'da yayımlanan Exposition du système du monde (Dünya Sisteminin Açıklaması) adlı eserinde Güneş Sistemi'nin büyük, basık ve yavaşça dönen, kızgın bir gaz bulutundan oluştuğunu öne sürdü. Bu fikri ilk Emanuel Swedenborg dile getirmiş, Immanuel Kant geliştirmişti; Bu eser sayesinde Fransız Akademisi'nin (Académie française) "kırklar" olarak bilinen üyeleri arasına seçildi. Hipotezin sonraki serüveni ve bugünkü hali Bulutsu hipotezi ve Güneş Sistemi nasıl oluştu? sayfalarında anlatılıyor.

"Karanlık yıldız" fikri

İngiliz John Michell 1783'te, yeterince büyük ve yoğun bir yıldızın kütleçekiminin yaydığı ışığı geri çekebileceğini ileri sürmüştü. Laplace, Michell'den bağımsız olarak aynı düşünceyi Exposition du système du monde'un ilk iki baskısında savundu: Kütleçekimi ışığı etkileyebilirse, yüzeyinden ışığın bile kaçamayacağı kadar kütleli yıldızlar olabilirdi. Bu, Newton fiziğindeki kaçış hızı kavramının ışık hızını aştığı durumdu.

Laplace bu kısmı sonraki baskılardan çıkardı. Gerekçe, ışığın dalga kuramının kabul görmesiydi: Kütlesiz dalgaların kütleçekiminden etkilenmeyeceği düşünülüyordu. Karanlık yıldız fikri bugünkü kara delik kavramını çağrıştırsa da ikisi aynı şey değildir. Newton mekaniğindeki karanlık yıldızdan parçacıklar kısa süreliğine uzaklaşıp geri düşebilir; genel göreliliğe dayanan kara delik ise tümüyle farklı bir fiziğe sahiptir.

Olasılık ve determinizm

Laplace'ın Théorie analytique des probabilités (Olasılıkların Analitik Kuramı) adlı eserinin ilk baskısı 1812'de çıktı. İlk baskı "Büyük Napolyon"a ithaf edilmişti; sonraki baskılarda ithaf kaldırıldı. École Normale'deki derslerini ise 1814'te Essai philosophique sur les probabilités (Olasılıklar Üzerine Felsefi Deneme) adıyla yayımladı. Bu eserdeki, sonradan "Laplace'ın şeytanı" diye anılan düşünce deneyi, bilimsel determinizmin en bilinen anlatımlarından biridir. Laplace'a göre doğayı harekete geçiren bütün kuvvetleri belli bir anda bilen bir akıl için hiçbir şey belirsiz olmazdı; böyle bir akıl için gelecek de geçmiş gibi gözlerinin önünde olurdu.

Napolyon anekdotu: Ne kadarı doğru?

Laplace'ın Napolyon'a, kitabında neden Tanrı'dan söz etmediği sorulduğunda "Bu hipoteze ihtiyacım olmadı" dediği sıkça anlatılır. Ancak anekdotun doğruluğu tartışmalıdır. W. W. Rouse Ball bunu "iyi doğrulanmış" bir anlatım olarak aktarır; daha erken bir anlatım 1825'te Antommarchi'nin Napolyon'un son günlerini anlatan kitabında geçer. Gökbilimci Hervé Faye ise 1884'te hikâyenin "tuhaf biçimde değiştirilmiş" olduğunu söyledi. Bilinen tek görgü tanığı anlatımı William Herschel'in 1802 tarihli günlüğündedir ve bu sözden hiç bahsetmez. Faye'e göre Laplace'ın eleştirdiği şey Tanrı'nın varlığı değil, Newton'un Güneş Sistemi'ni düzeltmek için ilahi müdahaleye başvurmasıydı.

Verileri göster

1749	Beaumont-en-Auge'da doğar
1773	Bilimler Akademisi'ne girer
1785	Genç Napolyon'u sınar
1795	Boylamlar Bürosu kurulur
1796	Dünya Sistemi'nin Açıklaması
1799	Gök Mekaniği'nin ilk ciltleri
1812	Olasılık kuramı kitabı
1827	Paris'te ölür

Ölümü ve mirası

Laplace 5 Mart 1827'de Paris'te öldü. Bilimler Akademisi, ona saygı olarak bir oturumunu iptal etti. Aktarıldığına göre ölüm döşeğinde, keşiflerini öven Poisson'a "Ah! Hayaletlerin peşinden koşuyoruz" diye karşılık vermiştir.

Laplace'ın adı bugün gök mekaniğinden olasılık kuramına, fizikteki Laplace denkleminden Güneş Sistemi'nin kökeni tartışmalarına kadar pek çok alanda yaşıyor. Gezegen yörüngelerinin uzun vadeli davranışını Newton'un kütleçekim yasasıyla hesaplamaya girişmesi, onu gök mekaniğinin kurucu isimlerinden biri yapar.