Pierre-Simon, marchese de Laplace, (nato il 23 marzo 1749, Beaumount-en-Auge, Normandia, Francia-morto il 5 marzo 1827, Parigi), matematico, astronomo e fisico francese noto soprattutto per le sue ricerche sulla stabilità del sistema solare.
Laplace spiegò con successo tutte le deviazioni osservate dei pianeti dalle loro orbite teoriche applicando la teoria della gravitazione di Sir Isaac Newton al sistema solare, e sviluppò una visione concettuale del cambiamento evolutivo nella struttura del sistema solare. Dimostrò anche l’utilità della probabilità per interpretare i dati scientifici.
Laplace era figlio di un contadino. Poco si sa della sua prima vita, eccetto che mostrò rapidamente la sua abilità matematica all’accademia militare di Beaumont. Nel 1766 Laplace entrò all’Università di Caen, ma partì per Parigi l’anno successivo, apparentemente senza prendere una laurea. Arrivò con una lettera di raccomandazione al matematico Jean d’Alembert, che lo aiutò ad assicurarsi una cattedra all’École Militaire, dove insegnò dal 1769 al 1776.
Nel 1773 iniziò il suo principale lavoro di vita – applicare la gravitazione newtoniana all’intero sistema solare – affrontando un problema particolarmente fastidioso: perché l’orbita di Giove sembrava ridursi continuamente mentre quella di Saturno si espandeva continuamente. Le interazioni gravitazionali reciproche all’interno del sistema solare erano così complesse che la soluzione matematica sembrava impossibile; infatti, Newton aveva concluso che l’intervento divino era periodicamente richiesto per mantenere il sistema in equilibrio. Laplace annunciò l’invariabilità dei moti medi planetari (velocità angolare media). Questa scoperta nel 1773, il primo e più importante passo per stabilire la stabilità del sistema solare, fu il più importante progresso nell’astronomia fisica dopo Newton. Gli valse l’adesione all’Accademia Francese delle Scienze lo stesso anno.
Applicando metodi quantitativi al confronto tra sistemi viventi e non viventi, Laplace e il chimico Antoine-Laurent Lavoisier nel 1780, con l’aiuto di un calorimetro di ghiaccio che avevano inventato, dimostrarono che la respirazione era una forma di combustione. Ritornando alle sue indagini astronomiche con un esame dell’intero argomento delle perturbazioni planetarie – effetti gravitazionali reciproci – Laplace nel 1786 dimostrò che le eccentricità e le inclinazioni delle orbite planetarie tra loro rimarranno sempre piccole, costanti e autocorrettive. Gli effetti delle perturbazioni erano quindi conservativi e periodici, non cumulativi e dirompenti.
Durante il 1784-85 Laplace lavorò sul tema dell’attrazione tra sferoidi; in questo lavoro la funzione potenziale della fisica successiva può essere riconosciuta per la prima volta. Laplace esplorò il problema dell’attrazione di qualsiasi sferoide su una particella situata all’esterno o sulla sua superficie. Attraverso la sua scoperta che la forza attrattiva di una massa su una particella, indipendentemente dalla direzione, può essere ottenuta direttamente differenziando una singola funzione, Laplace pose le basi matematiche per lo studio scientifico del calore, del magnetismo e dell’elettricità.
Laplace rimosse l’ultima apparente anomalia dalla descrizione teorica del sistema solare nel 1787 con l’annuncio che l’accelerazione lunare dipende dall’eccentricità dell’orbita della Terra. Anche se il moto medio della Luna intorno alla Terra dipende principalmente dall’attrazione gravitazionale tra di loro, esso è leggermente diminuito dall’attrazione del Sole sulla Luna. Questa azione solare dipende, tuttavia, dai cambiamenti nell’eccentricità dell’orbita terrestre risultante dalle perturbazioni degli altri pianeti. Di conseguenza, il moto medio della Luna è accelerato nella misura in cui l’orbita terrestre tende a diventare più circolare; ma, quando avviene il contrario, questo moto è ritardato. La disuguaglianza non è quindi veramente cumulativa, conclude Laplace, ma è di un periodo che va da milioni di anni. L’ultima minaccia di instabilità scompariva così dalla descrizione teorica del sistema solare.
Nel 1796 Laplace pubblicò Exposition du système du monde (Il sistema del mondo), un trattamento semipopolare del suo lavoro di meccanica celeste e un modello di prosa francese. Il libro includeva la sua “ipotesi nebulare” – attribuendo l’origine del sistema solare al raffreddamento e alla contrazione di una nebulosa gassosa – che influenzò fortemente il pensiero futuro sull’origine planetaria. Il suo Traité de mécanique céleste (Meccanica celeste), apparso in cinque volumi tra il 1798 e il 1827, riassunse i risultati ottenuti dal suo sviluppo matematico e dall’applicazione della legge di gravitazione. Offrì una completa interpretazione meccanica del sistema solare elaborando metodi per calcolare i moti dei pianeti e dei loro satelliti e le loro perturbazioni, compresa la risoluzione dei problemi di marea. Il libro lo rese famoso.
Nel 1814 Laplace pubblicò un’opera popolare per il lettore generale, Essai philosophique sur les probabilités (Un saggio filosofico sulla probabilità). Quest’opera era l’introduzione alla seconda edizione della sua completa e importante Théorie analytique des probabilités (Teoria analitica delle probabilità), pubblicata per la prima volta nel 1812, in cui descriveva molti degli strumenti che aveva inventato per prevedere matematicamente le probabilità che particolari eventi si verificassero in natura. Applicò la sua teoria non solo ai problemi ordinari del caso, ma anche all’indagine sulle cause dei fenomeni, alle statistiche vitali e agli eventi futuri, sottolineando la sua importanza per la fisica e l’astronomia. Il libro è notevole anche per l’inclusione di un caso speciale di quello che divenne noto come teorema del limite centrale. Laplace dimostrò che la distribuzione degli errori in grandi campioni di dati da osservazioni astronomiche può essere approssimata da una distribuzione gaussiana o normale.
Probabilmente perché non aveva forti opinioni politiche e non era un membro dell’aristocrazia, sfuggì all’imprigionamento e all’esecuzione durante la rivoluzione francese. Laplace fu presidente del Consiglio di Longitudine, contribuì all’organizzazione del sistema metrico decimale, aiutò a fondare la Società scientifica di Arcueil e fu creato marchese. Servì per sei settimane come ministro dell’interno sotto Napoleone, che notoriamente ricordava che Laplace “portò lo spirito dell’infinitesimo nell’amministrazione”
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