Pierre-Simon Laplace (1749-1827) è stato uno dei più grandi scienziati della storia, un matematico, astronomo e fisico francese il cui lavoro ha lasciato un’impronta indelebile nella scienza moderna. Conosciuto come il “Newton di Francia” per la sua abilità nel perfezionare e ampliare le teorie di Isaac Newton, Laplace ha vissuto una vita straordinaria, segnata da un talento innato, un’ambizione accademica e una capacità di navigare con successo in un’epoca di grandi cambiamenti politici e sociali.
La vita del genio francese
Pierre-Simon Laplace nacque il 23 marzo 1749 a Beaumont-en-Auge, un piccolo villaggio della Normandia, in Francia. Figlio di Pierre Laplace, un agricoltore e commerciante di sidro, e di Marie-Anne Sochon, proveniva da una famiglia di modeste origini. Poco si sa della sua infanzia, ma il suo talento matematico emerse presto. Grazie al sostegno di alcuni benefattori locali, Laplace poté frequentare una scuola gestita dai Benedettini a Beaumont, dove ricevette un’educazione di base che mise in luce le sue straordinarie capacità.
All’età di 16 anni, si iscrisse all’Università di Caen per studiare teologia, come voluto dal padre, ma presto abbandonò questa strada per dedicarsi alla matematica. I suoi professori, colpiti dalla sua intelligenza, lo incoraggiarono a perseguire questa passione. A 19 anni, Laplace si trasferì a Parigi con una lettera di raccomandazione per Jean le Rond d’Alembert, uno dei più eminenti matematici dell’epoca. D’Alembert, impressionato da un saggio di Laplace sulla meccanica, lo prese sotto la sua ala, introducendolo nei circoli accademici parigini.
A Parigi, Laplace si affermò rapidamente come un matematico di eccezionale talento. Nel 1773, a soli 24 anni, fu eletto membro dell’Accademia delle Scienze francese, un riconoscimento che segnò l’inizio di una carriera prolifica. Divenne professore presso l’École Militaire, dove insegnò a studenti come il giovane Napoleone Bonaparte, e successivamente presso l’École Normale Supérieure. La sua produzione scientifica fu vastissima, spaziando dalla matematica pura alla fisica teorica, dall’astronomia alla teoria delle probabilità.
Laplace visse in un periodo turbolento della storia francese, segnato dalla Rivoluzione Francese (1789-1799) e dall’ascesa e caduta di Napoleone. Dimostrò una straordinaria capacità di adattamento politico, riuscendo a mantenere posizioni di prestigio sotto regimi diversi. Durante il regime napoleonico, fu nominato Ministro dell’Interno nel 1799, ma il suo mandato durò solo sei settimane, poiché Napoleone lo trovò più adatto alla teoria che alla pratica amministrativa. Tuttavia, Napoleone lo rispettava profondamente e lo nominò senatore e conte dell’Impero. Con la Restaurazione monarchica, Laplace si adeguò al nuovo regime, ricevendo il titolo di marchese nel 1817.
Laplace sposò Marie-Charlotte de Courty de Romanges nel 1788, e la coppia ebbe due figli, un maschio, Charles-Émile, e una femmina, Sophie-Suzanne. Nonostante il suo successo accademico, Laplace era noto per essere riservato e talvolta opportunista. Alcuni contemporanei lo criticarono per la sua tendenza a modificare le proprie posizioni politiche per mantenere il favore dei potenti, ma nessuno mise mai in discussione il suo genio scientifico.
Amava il rigore e la precisione, qualità che si riflettevano nel suo lavoro. Era anche noto per la sua visione deterministica dell’universo, riassunta nella celebre frase attribuitagli: se si conoscessero le posizioni e le velocità di tutte le particelle dell’universo, si potrebbe prevedere il futuro con assoluta certezza. Questa idea, nota come il “demone di Laplace”, rifletteva la sua fiducia nelle leggi della fisica e nella matematica.
Negli ultimi anni della sua vita, Laplace continuò a lavorare e pubblicare, nonostante la salute declinante. Morì a Parigi il 5 marzo 1827, all’età di 77 anni. Fu sepolto nel cimitero di Père-Lachaise, e la sua tomba è tuttora un luogo di omaggio per gli studiosi.
Le scoperte
Laplace è celebre soprattutto per il suo lavoro sulla meccanica celeste, il ramo dell’astronomia che studia il movimento dei corpi celesti sotto l’influenza della gravità. La sua opera monumentale, Traité de Mécanique Céleste (pubblicata in cinque volumi tra il 1799 e il 1825), rappresenta il culmine dei suoi studi e un’estensione delle leggi della gravitazione universale di Isaac Newton. Ecco le sue principali scoperte in questo campo:
- Stabilità del Sistema Solare
Laplace affrontò una questione fondamentale lasciata aperta da Newton: la stabilità a lungo termine del sistema solare. Newton aveva ipotizzato che le interazioni gravitazionali tra i pianeti potessero accumulare perturbazioni, rendendo necessario un intervento divino per mantenere l’ordine del sistema. Laplace dimostrò matematicamente che il sistema solare è dinamicamente stabile su scale temporali molto lunghe. Usando complessi calcoli di perturbazione, mostrò che le irregolarità nei moti planetari (come le variazioni delle orbite di Giove e Saturno) erano periodiche e si autocorreggevano, garantendo la stabilità senza bisogno di interventi esterni. - Teoria delle Perturbazioni Planetarie
Laplace sviluppò metodi matematici avanzati per analizzare le perturbazioni nei moti dei pianeti, ossia le deviazioni dalle orbite ellittiche ideali causate dalle interazioni gravitazionali tra i corpi celesti. Le sue equazioni permisero di prevedere con precisione i movimenti di pianeti, satelliti e comete, migliorando le effemeridi astronomiche. Questo lavoro fu cruciale per confermare la validità della legge di gravitazione universale di Newton in contesti complessi. - Ipotesi Nebulare
Laplace propose una delle prime teorie moderne sulla formazione del sistema solare, nota come ipotesi nebulare. Nel suo Exposition du Système du Monde (1796), suggerì che il sistema solare si fosse formato da una nube di gas rotante (nebulosa) che, raffreddandosi e contraendosi, diede origine al Sole e ai pianeti. Questa teoria, sebbene inizialmente speculativa, anticipò le moderne teorie cosmogoniche ed è considerata un contributo pionieristico all’astronomia. - Teoria delle Maree
Laplace sviluppò una teoria matematica delle maree, migliorando il lavoro di Newton. La sua analisi considerava la gravità della Luna e del Sole, la rotazione terrestre e la forma non perfettamente sferica della Terra. Le sue equazioni delle maree sono ancora oggi alla base degli studi sulle dinamiche oceaniche. - L’Equazione di Laplace
In fisica matematica, Laplace introdusse l’equazione di Laplace, un’equazione differenziale fondamentale utilizzata per descrivere fenomeni come i campi gravitazionali, elettrostatici e fluidodinamici. Questa equazione, insieme alla sua generalizzazione, l’equazione di Poisson, è ancora oggi centrale in molti campi della fisica e dell’ingegneria.
Teoria delle Probabilità
Oltre ai contributi in astronomia e fisica, Laplace è considerato uno dei padri della teoria delle probabilità. La sua opera Théorie Analytique des Probabilités (1812) è un capolavoro che sistematizzò e ampliò il lavoro di predecessori come Bernoulli e Bayes. Tra i suoi contributi principali:
- Probabilità e Statistica
Laplace sviluppò metodi per analizzare dati incerti, introducendo concetti come la distribuzione normale e il teorema centrale del limite, che sono fondamentali nella statistica moderna. Il suo lavoro ha permesso di applicare la probabilità a problemi pratici, come l’analisi degli errori nelle osservazioni astronomiche. - Teorema di Bayes e Inferenza
Laplace formalizzò e generalizzò il teorema di Bayes, fornendo un quadro matematico per l’inferenza statistica. Questo approccio è stato cruciale per lo sviluppo di metodi scientifici basati sull’aggiornamento delle probabilità in base a nuove evidenze. - Demone di Laplace
La sua visione deterministica dell’universo, nota come il “demone di Laplace”, ipotizzava che, conoscendo le posizioni e le velocità di tutte le particelle dell’universo in un dato momento, si potesse prevedere il futuro con certezza assoluta. Sebbene questa idea sia stata superata dalla meccanica quantistica, ha influenzato profondamente il pensiero scientifico dell’epoca.
Altri Contributi Fisici
- Fisica dei Fluidi e Capillarità
Laplace contribuì alla comprensione dei fenomeni capillari, sviluppando equazioni che descrivono come le forze di superficie influenzano il comportamento dei liquidi. Il suo lavoro è stato fondamentale per la fisica dei fluidi e ha applicazioni in chimica e ingegneria. - Velocità del Suono
Laplace corresse la formula di Newton per la velocità del suono nell’aria, introducendo il concetto di propagazione adiabatica (anziché isoterma). Questo aggiustamento spiegò con maggiore precisione le misurazioni sperimentali della velocità del suono. - Teoria del Calore
In collaborazione con il chimico Antoine Lavoisier, Laplace condusse esperimenti sul calore specifico e la respirazione, contribuendo alla comprensione dei processi termodinamici e fisiologici.
Le scoperte di Laplace non solo hanno consolidato e ampliato la comprensione della gravità e del sistema solare, ma hanno anche fornito strumenti matematici e concettuali che continuano a essere utilizzati in fisica, astronomia, statistica e ingegneria. La sua capacità di combinare rigore matematico con applicazioni pratiche ha reso il suo lavoro fondamentale per la scienza moderna. L’equazione di Laplace, la teoria delle probabilità e l’ipotesi nebulare sono solo alcune delle sue eredità, che continuano a ispirare scienziati e ricercatori in tutto il mondo.
Laplace ha trasformato il modo in cui comprendiamo l’universo, dimostrando che la matematica può svelare i segreti del cosmo e delle leggi naturali, lasciando un segno indelebile nella storia della scienza.
