Pierre Simon de Laplace

Nato in Normandia da una famiglia benestante di agricoltori e commercianti di sidro, frequentò una scuola dei benedettini destinato ad intraprendere una carriera ecclesiastica. A 16 anni si iscrisse all’Università di Caen per studiare teologia, ma scoprì ben presto il suo talento e la sua passione per la matematica, grazie ai suoi maestri Christophe Gadbled e Pierre Le Canu.

Lasciò quindi Caen per recarsi a Parigi con una lettera di presentazione per D’Alembert che ne fu positivamente impressionato e non solo lo guidò nei suoi studi, ma gli procurò, a 19 anni, un posto da insegnante all’École Militaire per permettergli di mantenersi a Parigi.

Iniziò quindi a presentare all’Accademia delle Scienze una serie di lavori matematici e chiese di essere ammesso all’Accademia, senza successo, nel 1771 e nel ’72. Il suo mentore D’Alembert, molto seccato che gli fosse stato preferito uno sconosciuto Cousin, scrisse a Lagrange, Direttore di Matematica all’Accademia di Berlino perché gli facesse avere un posto, ma prima che arrivasse la risposta, fu finalmente ammesso a Parigi nel 1773.

Aveva già pubblicato ben 13 lavori che spaziavano dalle equazioni differenziali alla astronomia matematica alla teoria delle probabilità, tre settori sui quali lavorerà per tutta la vita. In particolare un lavoro del 1771 si occupava delle perturbazioni dei pianeti da parte delle loro lune e del moto planetario, primo passo verso la sua principale opera successiva sulla stabilità del sistema solare.

Negli anni ’80 consolidò la sua fama con lavori fondamentali, ma questo non lo aiutò nei rapporti con i colleghi; lo stesso D’Alembert, pur orgoglioso di avere scoperto questo talento, soffriva perché la sua opera veniva messa in secondo piano. Laplace tuttavia riconobbe sempre l’importanza del lavoro di D’Alembert anche se si attribuiva apertamente e pubblicamente il titolo di migliore matematico di Francia, a ragione se si considera che la sua conoscenza spaziava su tutte le scienze e su tutte interveniva.

In quel periodo insieme ad Antoine Lavoisier eseguì una serie di esperienze col calorimetro a ghiaccio da loro inventato, riportate nel saggio Mémoire sur la chaleur del 1783 (Memoria sul calore, Ed. Teknos, 1995), fondando la scienza quantitativa del calore e riconoscendo che la respirazione è un tipo di combustione.

Nel 1784 fu esaminatore per gli allievi ufficiali di artiglieria, tra i quali il sedicenne Napoleone Bonaparte, un lavoro che riteneva noioso, ma utile perché si faceva conoscere presso gli ambienti del governo. Fece parte di numerose commissioni dell’Accademia, tra cui quella che decise la pubblicazione del Trattato di meccanica analitica di Lagrange, ma anche di una incaricata di un’indagine sulla mortalità negli ospedali francesi. Fece anche parte della Commissione sulle unità di misura che nel 1790 propose il nuovo sistema metrico decimale.

Nel 1793, all’instaurarsi del regime del Terrore quando l’Accademia delle Scienze fu soppressa, la Commissione pesi e misure continuò i suoi lavori, ma Laplace, con Lavoisier, Borda, Coulomb, Delambre ed altri scienziati ritenuti ‘troppo poco repubblicani’ fu destituito.

In quel periodo, per precauzione, si era allontanato da Parigi con la moglie Marie Charlotte de Courty e i due figli e ritornò nel 1794, non riuscendo però ad evitare, nonostante i suoi tentativi, l’esecuzione di alcuni amici scienziati tra i quali Lavoisier.

Nel 1794 fu consultato insieme all’astronomo Lalande per l’ideazione del nuovo calendario rivoluzionario e, anche se si rese conto che la durata dell’anno proposta non coincideva con l’anno astronomico, non si oppose e lasciò che l’ideologia politica prevalesse sui fatti scientifici.

Nel 1795 fu fondata l‘École Normale allo scopo di formare gli insegnanti e vi tenne vari corsi tra cui uno sulla probabilità. La scuola durò solo pochi mesi, perché i 1200 futuri insegnanti trovarono il livello troppo al di sopra delle loro possibilità, però Laplace pubblicherà le sue lezioni nel 1814 col titolo di Essai philosophique sur les probabilités. (Saggio filosofico sulle probabilità, Roma, Theoria – Editori Associati, 1987)

Nel 1795 fu riaperta l’Accademia e fondato il Bureau des Longitudes, che fu affidato alla guida di Laplace così come l’Osservatorio di Parigi, anche se molti criticarono la sua attività, ritenuta troppo teorica e poco osservativa.

Nel 1796 pubblicò Exposition du système du monde in cinque volumi, l’ultimo dei quali, dedicato alla storia dell’astronomia, contiene la sua ipotesi nebulare secondo la quale il sistema solare si è originato dal raffreddamento e collasso di una nebulosa di gas incandescente L’ipotesi era già in Kant, che non viene citato anche perché probabilmente non era noto a Laplace. Ci sono anche ipotizzati quelli che verranno chiamati ‘buchi neri’ e l’esistenza di galassie al di fuori della Via Lattea.

Questo trattato era concepito come una introduzione non matematica al suo più importante lavoro il Traité de Mécanique Céleste pubblicato in cinque volumi, i primi due nel 1799. Il primo, diviso in due tomi, tratta delle leggi dell’equilibrio e del moto di solidi e fluidi, il secondo della legge di gravitazione e del moto dei pianeti del sistema solare. La trattazione fa ampio uso di equazioni differenziali. Il secondo volume tratta della meccanica applicata allo studio dei pianeti, compreso uno studio sulla forma della Terra, che usa i nuovi dati provenienti dalle recenti spedizioni francesi, applicando ad essi la teoria degli errori.

Nella Meccanica celeste, trattando del potenziale, usa l’equazione ora nota come equazione di Laplace, che però era gia nota al tempo ed anzi, anche se Laplace non cita esplicitamente nessun contributo di altri, molti risultati che si attribuisce erano dovuti a Legendre e Lagrange.

Durante l’epoca napoleonica Laplace fu nominato Senatore ed ottenne la Legion d’Onore nel 1805; fu anche Ministro dell’interno nel 1799, ma fu rimosso dopo sole sei settimane perché secondo Napoleone ‘portava lo spirito dell’infinitamente piccolo anche nell’amministrazione’. Nel 1806 fu nominato Conte dell’Impero e nel 1817 Marchese, dopo la restaurazione dei Borboni.

Nel 1812 pubblicò la prima edizione della Théorie Analytique des Probabilités con dedica a Napoleone, dedica ovviamente rimossa nelle edizioni successive. Questo fondamentale trattato esamina tutti gli aspetti della probabilità, applicata anche alla teoria degli errori e, nelle successive edizioni, si occupa anche di geodesia, di triangolazione e della determinazione del meridiano di Francia, nonché delle masse di Giove, Saturno e Urano.

Attorno al 1804 riprese i suoi interessi in fisica, al di fuori della meccanica, con un approccio che influenzerà gran parte della futura metodologia nella ricerca delle leggi fisiche e che lui stesso descrive: ho cercato di provare che i fenomeni naturali possono ridursi ad azioni a distanza tra molecole e che la sola considerazione di queste azioni deve servire come base per una teoria matematica di questi fenomeni.

A riprova delle sue convinzioni scrisse nell’introduzione dell’Essai philosophique sur les probabilités: Possiamo considerare lo stato attuale dell’universo come l’effetto del suo passato e la causa del suo futuro. Un intelletto che ad un determinato istante dovesse conoscere tutte le forze che mettono in moto la natura, e tutte le posizioni di tutti gli oggetti di cui la natura è composta, … racchiuderebbe in un’unica formula i movimenti dei corpi più grandi dell’universo e quelli degli atomi più piccoli; per un tale intelletto nulla sarebbe incerto ed il futuro proprio come il passato sarebbe evidente davanti ai suoi occhi. Approccio poi definito come ‘meccanicismo determinista’.

Con questi propositi pubblica il terzo e quarto volume della Mécanique Céleste nel 1805 che trattano di pressione, densità, ottica ed altro.

Con l’intento di avere un ruolo preminente anche in fisica, fonda nel 1805 insieme al chimico Berthollet la Société d’Arcueil, dal nome della località appena fuori Parigi dove abitava. Tra i membri più attivi della società vi erano Biot e Poisson e insieme diffusero all’Institut de France e all’École Polytechnique l’approccio matematico alla fisica, studiando fenomeni come la capillarità, la velocità del suono, la teoria del calore e dei fluidi elastici, tra il 1806 e il 1821.

In questo periodo però il suo ruolo dominante nella fisica francese stava man mano scemando con l’affermarsi di nuovi scienziati e nuove idee. Infatti Arago, uno dei membri più attivi della Società, nel 1815 preferì la teoria ondulatoria della luce di Fresnel, mentre Petit e Fourier attaccarono la teoria del calorico; Laplace tuttavia rimase sempre convinto delle sue teorie ‘corpuscolari’ della luce e calore, anche in lavori scritti oltre i 70 anni.

Oltre al suo declino scientifico fu anche colpito da una tragedia personale quando la figlia Sophie-Suzanne morì di parto nel 1813 dando alla luce una bambina che gli diede la possibilità di una discendenza diretta, in quanto il figlio Charles-Emile, che lo aiutò nelle sue ultime opere, morì a 85 anni senza avere avuto figli.

Come aveva sempre fatto, al mutare delle condizioni politiche modificava le sue opinioni ed aderiva al regime di turno, attirandosi aspre critiche di opportunismo, così nel 1814 sostenne la restaurazione dei Borboni e votò in Senato contro Napoleone. I successivi ‘100 giorni’ del ritorno di Napoleone furono per lui molto imbarazzanti e preferì allontanarsi da Parigi in attesa degli eventi. In seguito rimase fedele alla monarchia borbonica diventando impopolare nell’ambiente politico e quando rifiutò di firmare un documento dell’Accademia delle Scienze in favore della libertà di stampa nel 1826 perse anche gli ultimi amici.

Tuttavia quando morì, il 5 marzo 1827, l’Accademia cancellò la prevista riunione, caso rarissimo, in omaggio ad uno dei più grandi scienziati di tutti i tempi, definito il Newton francese, e il suo seggio rimase vacante per più di un anno.

In suo onore la missione dell’Agenzia Spaziale Europea, destinata a studiare il sistema di satelliti di Giove (EJSM – Europa Jupiter System Mission), prevista dal 2020 al 2029 è stata chiamata ‘Laplace’, così come l’Asteroide 4628. Inoltre, il suo nome è inciso tra i 72 grandi francesi sulla Torre Eiffel.