Pierre-Simon, marquis de Laplace, (født 23. marts 1749 i Beaumount-en-Auge, Normandiet, Frankrig – død 5. marts 1827 i Paris), fransk matematiker, astronom og fysiker, som var bedst kendt for sine undersøgelser af solsystemets stabilitet.
Laplace forklarede med succes alle de observerede afvigelser af planeterne fra deres teoretiske baner ved at anvende Sir Isaac Newtons gravitationsteori på solsystemet, og han udviklede et begrebsmæssigt syn på evolutionære ændringer i solsystemets struktur. Han demonstrerede også sandsynlighedens anvendelighed til fortolkning af videnskabelige data.
Laplace var søn af en bondebonde. Man ved ikke meget om hans tidlige liv, bortset fra at han hurtigt viste sine matematiske evner på militærakademiet i Beaumont. I 1766 blev Laplace optaget på universitetet i Caen, men han rejste til Paris det følgende år, tilsyneladende uden at tage en eksamen. Han ankom med et anbefalingsbrev til matematikeren Jean d’Alembert, som hjalp ham med at sikre sig et professorat ved École Militaire, hvor han underviste fra 1769 til 1776.
I 1773 begyndte han sit store livsværk – at anvende Newtons gravitation på hele solsystemet – ved at tage fat på et særligt besværligt problem: hvorfor Jupiters bane tilsyneladende hele tiden skrumpede, mens Saturns bane hele tiden udvidede sig. Han begyndte i 1773 at arbejde på et særligt besværligt problem, nemlig hvorfor Jupiters bane hele tiden syntes at blive mindre, mens Saturns bane hele tiden udvidede sig. De gensidige gravitationelle vekselvirkninger i solsystemet var så komplekse, at en matematisk løsning syntes umulig; Newton havde faktisk konkluderet, at det med jævne mellemrum var nødvendigt med guddommelig indgriben for at bevare systemet i ligevægt. Laplace meddelte, at planeternes gennemsnitlige bevægelser (gennemsnitlig vinkelhastighed) var uforanderlige. Denne opdagelse i 1773, som var det første og vigtigste skridt til at fastslå solsystemets stabilitet, var det vigtigste fremskridt inden for den fysiske astronomi siden Newton. Den indbragte ham samme år et associeret medlemskab af det franske videnskabsakademi.
Med kvantitative metoder til en sammenligning af levende og ikke-levende systemer viste Laplace og kemikeren Antoine-Laurent Lavoisier i 1780 ved hjælp af et iskalorimeter, som de havde opfundet, at respirationen var en form for forbrænding. Da han vendte tilbage til sine astronomiske undersøgelser med en undersøgelse af hele emnet planetariske forstyrrelser – de gensidige gravitationseffekter – beviste Laplace i 1786, at planetariske baners excentriciteter og hældninger i forhold til hinanden altid vil forblive små, konstante og selvkorrigerende. Virkningerne af forstyrrelser var derfor konservative og periodiske, ikke kumulative og forstyrrende.
I 1784-85 arbejdede Laplace med emnet tiltrækning mellem kugleroider; i dette arbejde kan man for første gang erkende den senere fysiks potentielle funktion. Laplace udforskede problemet med tiltrækningen af enhver sfæroide på en partikel, der befinder sig udenfor eller på dens overflade. Gennem sin opdagelse af, at en masses tiltrækningskraft på en partikel, uanset retning, kan fås direkte ved at differentiere en enkelt funktion, lagde Laplace det matematiske grundlag for den videnskabelige undersøgelse af varme, magnetisme og elektricitet.
Laplace fjernede den sidste tilsyneladende anomali fra den teoretiske beskrivelse af solsystemet i 1787 med meddelelsen om, at måneaccelerationen afhænger af excentriciteten af Jordens bane. Selv om Månens gennemsnitlige bevægelse omkring Jorden hovedsageligt afhænger af den gravitationelle tiltrækning mellem dem, bliver den svagt formindsket af Solens tiltrækning på Månen. Denne solpåvirkning afhænger imidlertid af ændringer i Jordens excentricitet som følge af forstyrrelser fra de andre planeter. Som følge heraf accelereres Månens gennemsnitlige bevægelse, så længe Jordens bane har tendens til at blive mere cirkulær; men når det omvendte sker, bliver denne bevægelse forsinket. Uligheden er derfor ikke reelt kumulativ, konkluderede Laplace, men er af en varighed på millioner af år. Den sidste trussel om ustabilitet forsvandt således fra den teoretiske beskrivelse af solsystemet.
I 1796 udgav Laplace Exposition du système du monde (Verdens system), en halvpopulær behandling af sit arbejde med himmellegemekanikken og et forbillede for fransk prosa. Bogen indeholdt hans “nebulære hypotese” – der tilskriver solsystemets oprindelse til afkøling og sammentrækning af en gasformig tåge – som fik stor indflydelse på fremtidige tanker om planetarisk oprindelse. Hans Traité de mécanique céleste (Celestial Mechanics), der udkom i fem bind mellem 1798 og 1827, opsummerede de resultater, der blev opnået ved hans matematiske udvikling og anvendelse af gravitationsloven. Han tilbød en fuldstændig mekanisk fortolkning af solsystemet ved at udtænke metoder til beregning af planeternes og deres satellitternes bevægelser og deres forstyrrelser, herunder løsning af tidevandsproblemer. Bogen gjorde ham berømt.
I 1814 udgav Laplace et populært værk til den almindelige læser, Essai philosophique sur les probabilités (Et filosofisk essay om sandsynlighed). Dette værk var indledningen til anden udgave af hans omfattende og vigtige Théorie analytique des probabilités (Analytisk teori om sandsynligheder), der blev udgivet første gang i 1812, hvori han beskrev mange af de værktøjer, han opfandt til matematisk at forudsige sandsynlighederne for, at bestemte begivenheder vil indtræffe i naturen. Han anvendte sin teori ikke kun på almindelige tilfældighedsproblemer, men også på undersøgelser af årsagerne til fænomener, vitale statistikker og fremtidige begivenheder, samtidig med at han understregede dens betydning for fysik og astronomi. Bogen er også bemærkelsesværdig for at indeholde et specialtilfælde af det, der blev kendt som den centrale grænsesætning. Laplace beviste, at fordelingen af fejl i store datastikprøver fra astronomiske observationer kan tilnærmes ved en gaussisk eller normalfordeling.
Sandsynligvis fordi han ikke havde stærke politiske holdninger og ikke var medlem af aristokratiet, undslap han fængsling og henrettelse under den franske revolution. Laplace var formand for Board of Longitude, hjalp med at organisere det metriske system, var med til at grundlægge det videnskabelige selskab i Arcueil og blev udnævnt til marquis. Han tjente i seks uger som indenrigsminister under Napoleon, som berømt mindedes, at Laplace “bragte ånden af det infinitesimale ind i administrationen.”