說起物理學界的四大神獸，或許許多人都有所耳聞。它們分別是名氣最大，至今仍舊困擾著無數物理學家的“薛定諤的貓”“芝諾的烏龜”、“麥克斯韋妖”，以及我們本期要講的“拉普拉斯妖”及其創造者——皮埃爾·西蒙·拉普拉斯。
皮埃爾·西蒙·拉普拉斯是法國著名的數學家與天文學家，法國科學院院長。拉普拉斯是天體力學的主要奠基者，天體演化學的創立者，同時還是分析概率學的創始人，應用數學的先驅者。被後世譽為“法國的牛頓”及“天體力學之父”。
拉普拉斯一生致力於數學與天體問題的研究，試圖以最簡單方法來闡述天體運行的奧妙。他在此過程中，創造和發展了許多數學的方法。如拉普拉斯方程、拉普拉斯變換及拉普拉斯定理，仍舊被廣泛的應用於當今的各個科學技術領域中。他一生所發表的有關物理學、數學及天文學的論文共兩百七十多篇，專著合計達四千多頁。其中代表作有《天體力學》及《宇宙體系論》，曾因此被法國學會推舉為四十位不朽人物之一。
皮埃爾·西蒙·拉普拉斯
1749年3月23日，拉普拉斯出生於法國諾曼底的博蒙昂諾日的一個農民家庭，家境貧寒。
1767年，18歲的拉普拉斯畢業於開恩大學，離家前往巴黎，開始從事數學工作。同時，他帶著一封介紹信去找求見當時法國的著名學者達朗貝爾，卻沒有得到任何回應。後來，拉普拉斯寫了一篇力學方面的論文，並寄給達朗貝爾。達朗貝爾看過這篇出色的論文後，欣然回信道：拉普拉斯先生，你看，我幾乎都沒注意過你之前那些推薦信，你已經更好的介紹了自己，根本不需要什麼推薦。這對我來說便足夠了，你應該得到支持。
得到達朗貝爾的支持後，拉普拉斯被推薦到軍事學校教書，與拉瓦錫一起工作了一段時期。
達朗貝爾
拉普拉斯與拉瓦錫於1780年證明了將一種化合物分解成其組成元素所需的熱量，與這些元素組成該化合物時所釋放的熱量同等。這是繼布拉克有關潛熱的研究工作之後，在能量守恆定律誕生道路上的又一座里程碑，也被視為熱化學的開端。隨後，拉普拉斯集中主要精力研究天體力學。
拉普拉斯將萬有引力應用於整個太陽系，於1773年，解釋了“木星軌道為何在不斷收縮，而同時土星軌道又不斷膨脹”這一著名難題，提出拉普拉斯定理。即：用數學方法證明了行星運動的不變性，並證明為偏心率與傾角的3次冪。由此，開始了太陽系穩定性問題的研究。同年，成為法國科學院副院士。
1784年~1785年，拉普拉斯求得天體對外任一質點的引力分量可用一個勢函數來表示，該勢函數滿足一個微分方程，這就是著名的拉普拉斯方程。並於1785年，被選為法國科學院院士。
1787年，拉普拉斯論證了攝動效應是守恆與週期性的，既不會消解亦不會積累。即是說行星軌道的偏心率及傾角始終保持很小與恆定，可自行調整。拉普拉斯還發現木星衛星之間存在可公度性（世間之窗的概念便是由此演變的）。
此後，拉普拉斯在1787年發現月球的加速度與地球軌道偏心率相關，由理論上解決了太陽系動態中觀測到的最後一個反常問題。
1795年，拉普拉斯在巴黎綜合工科學校擔任教授，後又在高等師範學校任教授。次年，他的重要名作《宇宙體系論》橫空出世。他在書中獨立於康德，第一個提出科學的太陽系起源理論“星雲說”。康德從哲學的角度提出星雲說，而拉普拉斯則是從數學與力學的角度充實星雲說。後人也將他們的理論稱為“康德—拉普拉斯星雲說”。
康德
之後，拉普拉斯將自己長期從事月球運動理論及大行星運動理論方面的研究，並總結前人研究所取得的大量重要成果，集中於1799年~1825年出版的五卷十六冊鉅著——《天體力學》。這本書可以說集各家之大成，是經典天體力學的代表作。書中第一次提出了“天體力學”這一科學名詞，同時證明了在一個穩定的天文時間單位裡，太陽系是一個穩定的系統，推翻了牛頓一個世紀前的假設。拉普拉斯在天體力學上的卓越貢獻，也將他的聲譽推到了前所未有的高度，被譽為“法國的牛頓”、“天體力學之父”！
1799年，拉普拉斯出版了他的的科學鉅著《天體力學》前兩卷，主要論述潮汐還有行星的形狀及運動。1802年，第三卷出版，論攝動論。1805年出版第四卷，論木星四衛星的運動及三體問題的特殊解。為補充前幾卷的內容，於1825年出版了第五卷。
1810年，拉普拉斯推導出天文方位角與大地方位角兩者間的關係，這就是著名的拉普拉斯方程。每個三角點的天文觀測值與大地計算值之差都必須滿足此方程。
此後，拉普拉斯又對三角測量中佈設基線作為長度控制的理論進行深入研究，並在他1812年發表的《概率分析論》中首次加以系統地論述。該書彙集了當時概率論方面的研究，並加入了他自己對概率論基本理論的系統整理，論述了概率在選舉審判調查、氣象等方面的應用，提出了著名的拉普拉斯變換。拉普拉斯也被公認為概率論的奠基人之一。
拉普拉斯像
拉普拉斯還是“決定論”的支持者。他在1814年提出了一個科學假設：“我們可以把宇宙現在的狀態視為日其過去的過和未來的因。如果有一個智者知道在某一刻所有自然運動的力和所有自然構成的物件的位置，假如他也能對這些數據進行分析，那麼宇宙中的最大物體到最小粒子的運動都將包含在一天簡單公式裡。對於這位智者來說沒有事物是含糊的，而未來只會像過去般出現於他面前”。而他所提出的科學假設裡的智能生物，便被後人稱為物理學界四大神獸之一的“拉普拉斯妖”。
按照這個假設，人類乃至整個宇宙的命運從開始之初便已經被“拉普拉斯妖”算的清清楚楚，也就是說，人類的命運從一出生便已經被決定，一切都是在按照既定的軌跡前進著。但事實真的如此嗎？很快的，建立在不可逆基礎上的熱力學與以可逆性為基石的“拉普拉斯妖”產生了極大的衝突。
20世紀，困擾人類達百年之久的雙縫干涉實驗取得了成功，更是直接證明了因果律在微觀世界徹底失效。而海森堡的“測不準原理”也說明再厲害的“神獸”也無法看清微觀世界的全貌。這直接給予了這隻出生僅僅百年，無所不能的“拉普拉斯妖”致命的一擊，宣告了它的“死亡”！
拉普拉斯於1816年被選為法蘭西學院院士，並於次年，升任院長。1818~1823年間，在拉普拉斯主持下施測“巴黎平行圈三角鎖”，從法國佈雷斯特經巴黎至斯特拉斯堡，延長至德國慕尼黑的各個領域有著廣泛應用。
除了致力於科研領域的研究外，拉普拉斯還一直想參與到政治變革中，還擔任過拿破崙的老師。拉普拉斯雖然是個數學大師，但在政治上卻是個徹頭徹尾的失敗者。他沒有自己的立場，總是隨波逐流，效忠於得勢的一方，反覆不斷的扮演著保皇派與共和派的雙重角色。拿破崙曾譏笑道：拉普拉斯是第一等的數學家，但事實證明，他只是一個平庸的行政官員，把無窮小量精神帶到內閣裡。
拉普拉斯致力於挽救沒落的世襲制，先後擔任過法國經度局局長，還當過拿破崙時期的內政部長，儘管只有6個星期。後來成為元老院的掌璽大臣。儘管他在政治上的作為被人所不齒，但他的威望還有他將數學應用於軍事問題的才能，當然也包括他在政治態度上見風使舵的能力很好的保護了他。在法國大革命時期，包括拿破崙的興起與衰落，都沒有打斷過他的科研工作。
直至1827年3月5日，這位學識淵博的科學巨匠逝世於巴黎，終年78歲。他為後世留下了一句遺言：我們知道的是微小的，我們不知道的是無限的！
回首拉普拉斯這一生，他無疑是個真正的天才，但卻僅限於科研領域，他的政治態度從一開始就決定了他只會被當做政界的小丑。還是那句老話：人無完人。他數學與天體力學上的成就卻是許多人一生都無法企及的，至今仍舊在無形中影響著我們生活的方方面面。
偉人總是最容易被歷史銘記的，而拉普拉斯顯然就在歷史上留下了厚重的一筆。
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