Pierre-Simon, marquis de Laplace, (född 23 mars 1749 i Beaumount-en-Auge, Normandie, Frankrike – död 5 mars 1827 i Paris), fransk matematiker, astronom och fysiker som var mest känd för sina undersökningar av solsystemets stabilitet.
Laplace lyckades förklara alla observerade avvikelser hos planeterna från deras teoretiska banor genom att tillämpa Sir Isaac Newtons gravitationsteori på solsystemet, och han utvecklade en begreppsmässig syn på evolutionära förändringar i solsystemets struktur. Han visade också på sannolikhetens användbarhet för att tolka vetenskapliga data.
Laplace var son till en bonde. Man vet inte mycket om hans tidiga liv förutom att han snabbt visade sin matematiska förmåga vid militärakademin i Beaumont. År 1766 började Laplace vid universitetet i Caen, men han åkte till Paris året därpå, uppenbarligen utan att ta examen. Han anlände med ett rekommendationsbrev till matematikern Jean d’Alembert, som hjälpte honom att få en professur vid École Militaire, där han undervisade från 1769 till 1776.
År 1773 påbörjade han sitt stora livsverk – att tillämpa Newtons gravitation på hela solsystemet – genom att ta sig an ett särskilt besvärligt problem: varför Jupiters omloppsbana tycktes kontinuerligt krympa medan Saturnus omloppsbana ständigt utvidgades. De ömsesidiga gravitationsinteraktionerna inom solsystemet var så komplexa att en matematisk lösning verkade omöjlig. Newton hade faktiskt dragit slutsatsen att det periodvis krävdes ett gudomligt ingripande för att bevara systemet i jämvikt. Laplace meddelade att planeternas genomsnittliga rörelser (genomsnittlig vinkelhastighet) var oföränderliga. Denna upptäckt 1773, det första och viktigaste steget för att fastställa solsystemets stabilitet, var det viktigaste framsteget inom den fysiska astronomin sedan Newton. Den gav honom samma år associerat medlemskap i den franska vetenskapsakademin.
Användande kvantitativa metoder på en jämförelse mellan levande och icke levande system, visade Laplace och kemisten Antoine-Laurent Lavoisier 1780, med hjälp av en iskalorimeter som de hade uppfunnit, att andning var en form av förbränning. Laplace återvände till sina astronomiska undersökningar och undersökte hela ämnet planetära störningar – ömsesidiga gravitationseffekter – och bevisade 1786 att excentriciteterna och lutningarna av planetariska banor i förhållande till varandra alltid kommer att förbli små, konstanta och självkorrigerande. Effekterna av störningar var därför konservativa och periodiska, inte kumulativa och störande.
Under 1784-85 arbetade Laplace med ämnet attraktion mellan sfärer; i detta arbete kan den senare fysikens potentiella funktion erkännas för första gången. Laplace utforskade problemet med attraktionen från en sfäroid på en partikel som befinner sig utanför eller på dess yta. Genom sin upptäckt att en massas attraktionskraft på en partikel, oavsett riktning, kan erhållas direkt genom att differentiera en enda funktion, lade Laplace den matematiska grunden för det vetenskapliga studiet av värme, magnetism och elektricitet.
Laplace avlägsnade 1787 den sista uppenbara anomalin från den teoretiska beskrivningen av solsystemet med tillkännagivandet att månaccelerationen är beroende av excentriciteten hos jordens bana. Även om månens genomsnittliga rörelse runt jorden huvudsakligen beror på den gravitationella attraktionen mellan dem, minskas den något av solens dragningskraft på månen. Denna solverkan är dock beroende av förändringar i excentriciteten hos jordens bana till följd av störningar från de andra planeterna. Som ett resultat av detta accelereras månens medelrörelse så länge som jordens bana tenderar att bli mer cirkulär, men när det omvända inträffar fördröjs denna rörelse. Laplace drog därför slutsatsen att ojämlikheten inte är verkligt kumulativ, utan att den har en period som sträcker sig över miljontals år. Det sista hotet om instabilitet försvann därmed från den teoretiska beskrivningen av solsystemet.
1796 publicerade Laplace Exposition du système du monde (Världens system), en halvpopulär behandling av sitt arbete med himmelsmekanik och en förebild för fransk prosa. Boken innehöll hans ”nebulära hypotes” – som tillskrev solsystemets ursprung till avkylning och sammandragning av en gasformig nebulosa – som starkt påverkade framtida tankar om planeternas ursprung. Hans Traité de mécanique céleste (Celestial Mechanics), som utkom i fem volymer mellan 1798 och 1827, sammanfattade de resultat som uppnåtts genom hans matematiska utveckling och tillämpning av gravitationslagen. Han erbjöd en fullständig mekanisk tolkning av solsystemet genom att utforma metoder för att beräkna planeternas och deras satelliters rörelser och deras störningar, inklusive lösningen av tidvattenproblem. Boken gjorde honom berömd.
1814 publicerade Laplace ett populärt verk för den allmänna läsaren, Essai philosophique sur les probabilités (En filosofisk essä om sannolikhet). Detta arbete var inledningen till den andra upplagan av hans omfattande och viktiga Théorie analytique des probabilités (Analytisk teori om sannolikheter), som publicerades första gången 1812, där han beskrev många av de verktyg han uppfann för att matematiskt förutsäga sannolikheterna för att vissa händelser ska inträffa i naturen. Han tillämpade sin teori inte bara på vanliga slumpmässiga problem utan även på undersökningar av orsakerna till fenomen, vital statistik och framtida händelser, samtidigt som han betonade dess betydelse för fysik och astronomi. Boken är också anmärkningsvärd för att den innehåller ett specialfall av det som blev känt som den centrala gränssatsen. Laplace bevisade att fördelningen av fel i stora dataurval från astronomiska observationer kan approximeras av en gaussisk eller normalfördelning.
Möjligen på grund av att han inte hade några starka politiska åsikter och inte tillhörde aristokratin, undgick han fängelse och avrättning under franska revolutionen. Laplace var ordförande för Longitude Board, hjälpte till att organisera det metriska systemet, hjälpte till att grunda det vetenskapliga sällskapet Arcueil och utnämndes till markis. Han tjänstgjorde i sex veckor som inrikesminister under Napoleon, som berömt erinrade sig att Laplace ”förde in infinitesimalandan in i administrationen”
.