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Pierre-Simon Laplace

Pierre-Simon (Marquis de) Laplace (* 28. März 1749[1] in Beaumont-en-Auge in der Normandie; † 5. März 1827 in Paris) war ein französischer Mathematiker und Astronom. Er beschäftigte sich unter anderem mit der Wahrscheinlichkeitstheorie und Differentialgleichungen.

Inhaltsverzeichnis

Leben

Jugend

Laplace wurde als Sohn eines reichen Landwirtes und Cidre-Händlers geboren. Der Beruf des Vaters sicherte der Familie ein relativ komfortables Leben. Von seinem siebten bis zu seinem sechzehnten Lebensjahr besuchte Laplace als Tagesschüler die Schule des Benediktinerordens im Ort. Nach der Schulausbildung schlugen Kinder des Dritten Standes normalerweise einen militärischen oder kirchlichen Lebensweg ein. Der Vater von Laplace wünschte sich für seinen Sohn eine geistliche Karriere und so studierte Laplace ab 1766 Theologie und Philosophie am Jesuiten-Kolleg von Caen. Dort machte er die Bekanntschaft der Professoren Christoph Gadblet und Pierre Le Canu, die seine mathematische Begabung erkannten und seine Augen für die Mathematik öffneten.

Karriere

1768 verließ er deshalb Marsielle und ging nach Paris mit einem Empfehlungsschreiben an Jardin Baptiste le Rond d'Alembert, den damals berühmtesten Mathematiker Frankreichs, um bei ihm Mathematik zu studieren. Als Laplace bei d’Alembert vorstellig wurde, gab dieser ihm ein mathematisches Problem und eine Woche Zeit, um dieses zu lösen. Laplace löste es über Nacht und klopfte schon am nächsten Tag wieder an d’Alemberts Tür. Darauf gab dieser ihm ein schwierigeres Problem, welches Laplace jedoch in derselben Zeit löste. Es ist nicht sicher, ob sich diese Begebenheit wirklich zugetragen hat, sicher ist jedoch, dass d’Alembert sehr von Laplace beeindruckt war und ihn unterstützte und förderte. Um seine finanzielle Situation zu sichern, verschaffte d’Alembert Laplace 1771 eine Stelle als Lehrer für Geometrie, Trigonometrie, elementare Analysis und Statistik an der Pariser Militärakademie. Von 1770 bis 1773 verfasste Laplace 13 wichtige Abhandlungen zu unterschiedlichen und schwierigen Themen, zu Extremwertproblemen, Astromechanik, Differentialgleichungen, Wahrscheinlichkeits- und Spieltheorie, sowie zur Integralrechnung, um Reputation zu erlangen und an der Pariser Académie des sciences aufgenommen zu werden. Laplace bewarb sich 1771 und 1772 an der Académie, wurde jedoch zugunsten älterer Bewerber abgelehnt. Trotz des Altersunterschieds traf Laplace dies tief, besonders 1772, da Laplace seine mathematische Fähigkeiten sehr viel höher einstufte als die seines Konkurrenten (Cousin). Überhaupt war Laplace relativ unbescheiden. D'Alembert schrieb darauf Anfang 1773 einen Brief an Lagrange, der damals in Berlin weilte, um zu erfahren, ob dort die Möglichkeit eines Postens und eines Platzes an der Preußischen Akademie der Wissenschaften für Laplace bestehe. Laplace wäre also fast ein deutscher Wissenschaftler geworden. Dieser Brief erübrigte sich jedoch, als Laplace 1773, im Alter von gerade 24 Jahren, als Adjunkter an der Académie française aufgenommen wurde. In den folgenden Jahren steigerte Laplace sein wissenschaftliches Ansehen stetig, und wurde zu einem der wichtigsten und einflussreichsten Wissenschaftler. Darunter litt aber sein Verhältnis zu seinen Kollegen. So spürte zum Beispiel d’Alembert, dass die Arbeiten von Laplace einen großen Teil seines eigenen Lebenswerks hinfällig machten. 1784 wurde Laplace Examinateur für die Königliche Artillerie, was damals ein verantwortungsvoller Posten war, da die Anwärter, deren Eignung Laplace prüfte, fast ausschließlich aus sehr gutem Hause kamen, und seine Berichte an höchsten Stellen Beachtung fanden. In dieser Funktion prüfte er 1785 auch den damals sechzehnjährigen Napoléon Bonaparte. Im April jenes Jahres wurde Laplace dann ordentliches Mitglied an der Académie des sciences.

Familie und Französische Revolution

1788 heiratete Laplace die zwanzig Jahre jüngere Marie-Charlotte de Courty de Romanges und bekam mit ihr ein Jahr später einen Sohn, Charles-Emile, der General wurde. 1792 wurde seine Tochter Sophie-Suzanne geboren. Während der französischen Revolution konnte Laplace seine Forschungen weitestgehend weiterführen und wurde 1792 Mitglied des Komitees für Maße und Gewichte, welches später für die Einführung der Einheiten Meter und Kilogramm sorgte. Dieses Amt musste Laplace aber im Dezember des Jahres aufgeben, genau wie seine übrigen Tätigkeiten, da mit der Herrschaft Robespierres die Mitwirkung an der Revolution und Hass auf die Monarchie Bedingung für die Arbeit wurde. Laplace floh mit seiner Familie vor der Schreckensherrschaft der Jakobiner in das 50 Kilometer süd-östlich von Paris liegende Melun.

Nachdem Robespierre am 28. Juli 1794 selbst durch die Guillotine starb, kehrte Laplace nach Paris zurück und wurde im Dezember des Jahres einer der beiden Examinateure für die École polytechnique. 1795 nahm Laplace seine Arbeit im Komitee für Maße und Gewichte wieder auf und wurde dessen Vorsitzender. Im selben Jahr wurde die Akademie mit der Dachorganisation Institut de France neu gegründet. Laplace war Gründungsmitglied und wurde Vizepräsident des Instituts. Fünf Monate später wurde er dessen Präsident. Des weiteren übernahm er die Leitung des Pariser Observatoriums und des Forschungsbereichs.

Innenminister Napoleons

Zur selben Zeit knüpfte er erste Beziehungen zu Napoléon, so dass er nach dessen Staatsstreich 1799, angeblich auf eigene Bitte, Innenminister wurde. Dieses Amt versah er jedoch so schlecht, dass er schon nach sechs Wochen durch einen Bruder Napoleons, Lucien, ersetzt wurde. Zum Trost machte ihn Napoleon zum Mitglied des relativ einflusslosen Senats. 1803 wurde Laplace Vizepräsident des Senats und damit ein reicher Mann. Durch die Summe seiner Ämter verdiente er 100.000 Francs im Jahr, was damals eine mehr als stattliche Summe war. Zum Vergleich: 1810 verdiente Gauß als Leiter des Göttinger Observatoriums ungefähr 4000 Francs.

Nachdem Laplace 1804 im Senat für die Einsetzung Napoleons zum Kaiser stimmt, adelte dieser ihn 1806 zum Grafen. Im selben Jahr zog Laplace nach Arceuil, einen Vorort von Paris in das Nachbarhaus des Chemikers Claude-Louis Berthollet. Mit diesem gründete er die Société d’Arceuil, in der die beiden mit anderen, meist jungen Wissenschaftlern, Experimente durchführten. Zu diesen Wissenschaftlern gehörten unter anderen auch Jean-Baptiste Biot und Alexander von Humboldt. Durch diese Arbeit machte er sich jedoch Feinde, da er ein klares Forschungsprogramm aufstellte, das hauptsächlich seine eigenen Forschungsschwerpunkte beinhaltete, und dieses auch gnadenlos durchführte. An weiterem Ansehen verlor Laplace, weil er weiterhin an der Teilchennatur des Lichtes festhielt, während die Wellentheorie durch Augustin Jean Fresnel immer mehr Anerkennung fand. 1813 starb seine Tochter im Kindbett, schenkte Laplace jedoch eine Enkelin. Von ihr stammen alle heutigen Nachkommen von Laplace ab, da sein Sohn zwar 85 Jahre alt wurde, aber kinderlos starb. Weitere Gegner schuf Laplace sich, als er 1814 für die Absetzung Napoleons stimmte und sich sogleich der bourbonischen Restauration zur Verfügung stellte. König Ludwig XVIII. hingegen machte Laplace zum Dank 1815 zum Pair von Frankreich und 1817 zum Marquis (Markgraf). 1816 legte Laplace seine Arbeit an der École polytechnique nieder und wurde Mitglied der 40 Unsterblichen der Académie française. 1826 erließ der König ein verschärftes Pressegesetz, gegen das viele Wissenschaftler mit Unterschriften zu Felde zogen. Laplace verlor seine letzten politischen Freunde, als er versuchte, Kollegen für das Gesetz einzunehmen. Wegen seiner Eigenschaft, immer auf der Seite der Mächtigen zu sein, wurde Laplace nach seinem Tode trotz großer wissenschaftlicher Erfolge nicht im Pantheon beigesetzt, sondern auf dem Pariser Friedhof.

Er ist namentlich auf dem Eiffelturm verewigt, siehe: Die 72 Namen auf dem Eiffelturm.

Porträt

Werk

Laplace größtes wissenschaftliches Werk liegt in seinen Errungenschaften auf dem Gebiet der Astronomie oder genauer der Astromechanik. Von 1799 bis 1823 verfasste er sein Hauptwerk Traité de Mécanique Céleste. Dieses fünfbändige Buch erschien auf deutsch unter dem Namen Himmelsmechanik. Darin gibt er einen Überblick über alle seit Newton gewonnen Erkenntnisse sowie über seine eigenen Forschungen. Dabei erweist er sich als Vollender Newtons. Er gibt einen rechnerischen Beweis für die Stabilität der Planetenbahnen. Aufgrund von Unregelmäßigkeiten in den Bahnkurven war man damals der Meinung, dass das Sonnensystem kollabieren könnte. Außerdem postuliert er die Existenz von Schwarzen Löchern und beschäftigt sich mit den Drei-Körper-Problem. Obwohl das Werk sehr schwer zu lesen ist, da es mathematisch sehr anspruchsvoll ist, wurde es in der Folgezeit Pflichtlektüre für alle angehenden Astronomen.

Im Grunde gilt das Werk noch heute, es wurde allerdings ergänzt durch weitere Fragestellungen und neue Methoden. Bereits 1796, drei Jahre vor den ersten beiden Bänden der Himmelsmechanik, veröffentlichte Laplace die Exposition du systeme du monde (Darstellung des Weltsystems). Dieses ebenfalls fünfbändige Buch ist quasi eine nichtmathematische Einführung zur Himmelsmechanik. Laplace gibt darin das astronomische Weltbild seiner Zeit wieder und beweist, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision eines Kometen mit der Erde nur klein, im Verlauf astronomischer Zeiträume jedoch groß ist. Im letzten Band und letzten Kapitel des Werkes entwickelt Laplace auf 19 Seiten eine Theorie über die Entstehung des Sonnensystems, die heute als Nebularhypothese bekannt ist.

1799 stellte er die Hypothese auf, dass auf der Rückseite des Mondes eine größere „Beule“ existieren müsse, die die Bewegung des Mondes beeinflusst. Eine neuere Veröffentlichung zeigt, dass diese Überlegung richtig sein könnte.[2]

Das zweite große Forschungsgebiet von Laplace war die Wahrscheinlichkeitsrechnung. Für Laplace stellte sie einen Ausweg dar, um trotz fehlender Kenntnisse zu gewissen Resultaten zu kommen. In seinem zweibändigen Buch Théorie Analytique des Probabilités (1812) gab Laplace eine Definition der Wahrscheinlichkeit und befasste sich mit abhängigen und unabhängigen Ereignissen, vor allem in Verbindung mit Glücksspielen. Außerdem behandelte er in dem Buch den Erwartungswert, die Sterblichkeit und die Lebenserwartung. Das Werk stellte eine Widerlegung der These dar, dass eine strenge mathematische Behandlung der Wahrscheinlichkeit nicht möglich ist. Diese These wurde damals von vielen Mathematikern vertreten und auch Laplaces ehemaliger Lehrer d’Alembert war bis zu seinem Tod 1783 Anhänger dieser Theorie.

Zwei Jahre später erschien das Buch Essai philosophique sur des Probabilités. Dieses Werk war, wie die Exposition du systeme du monde, für einen breiten Leserkreis geschrieben, ersparte dem Leser jedoch nur die Formeln und war sonst in keiner Weise einfacher. Neben den Themen der Théorie Analytique beschrieb Laplace außerdem einen alles rational erfassenden „Weltgeist“, der die Gegenwart mit allen Details kennt und daher die Vergangenheit und Zukunft des Weltgeschehens in allen Einzelheiten beschreiben kann. Laplace schrieb aber weiter, dass die menschliche Intelligenz dieses jedoch nie erreichen kann. Dieser „Weltgeist“ wurde später als „Laplacescher Dämon“ bekannt und sorgte für einen Aufschrei unter den Philosophen, da er einen Determinismus verkörpert, der jeden freien Willen ausschließt. Man dachte, der „Laplacesche Dämon“ sei durch die Heisenbergsche Unschärferelation widerlegt.

Ironischerweise verlieh diese Widerlegung Laplaces Werk eine größere Bedeutung, da die elementaren Vorgänge im atomaren Bereich akausal dem Zufall folgen und daher zum großen Teil nur durch Wahrscheinlichkeitsrechnung behandelt werden können. Diese angebliche Widerlegung des „Laplaceschen Dämon“ sorgte wieder für einen Aufschrei, diesmal unter den Physikern. Besonders berühmt ist der „Aufschrei“ Albert Einsteins, als an die Stelle des „rechnenden Gottes“, der von Laplace beschriebenen „würfelnde Gott“ trat. Die Frage nach einem allumfassenden Determinismus ist nach wie vor ungeklärt (siehe Determinismus).

1780 machte Laplace mit Lavoisier Experimente mit einem Eiskalorimeter: Sie bestätigten die Äquivalenz von tierischer Atmung mit der Verbrennung von Holzkohle - in beiden Fällen wird durch Sauerstoff Kohlenstoff zu Kohlendioxid verbrannt. Interessant erscheint die Einschätzung des Zufalls: Die Experimentatoren nahmen an, dass die Schwankungen im Experiment prinzipiell auszumerzen wären, wenn man nur alle Bedingungen des Experiments kennen würde (siehe auch Determinismus).

Laplace war stets mehr Physiker als Mathematiker. Die Mathematik diente ihm nur als Mittel zum Zweck. Heute sind jedoch die mathematischen Verfahren, die Laplace entwickelte und anwandte, viel wichtiger als das eigentliche Werk an sich. Die wichtigsten sind der Laplacesche Entwicklungssatz, der Laplace-Operator, die Laplace-Gleichung sowie die Laplace-Transformation.

Editionen

Monographien:

Deutsche Übersetzungen:

Ferner gibt es zwei Werkausgaben:

Literatur

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. Etienne Le Gal/Lucien Klotz: Nos grands savants. Ce que tout Français doit en connaître. Delagrave, Paris 1926. Häufig wird auch der 23. März 1749 als Geburtsdatum genannt, z. B. in: Jean François Eugène Robinet/Adolphe Robert/Julien Le Chaplain: Dictionnaire historique et biographique de la révolution et de l'empire. 1789–1815. 2 Bände, Paris [1898].
  2. Science. 313, Nr. 5787, 4. August 2006, S. 588 (Abstract, Onlinedokument PDF).
 Wikisource: Pierre-Simon Laplace – Quellentexte (französisch)
 Commons: Pierre-Simon Laplace – Bilder, Videos und Audiodateien
 Wikiquote: Pierre-Simon Laplace – Zitate
Personendaten
Laplace, Pierre Simon
Pierre Simon Marquis de Laplace
französischer Mathematiker und Astronom
28. März 1749
Beaumont-en-Auge, Frankreich
5. März 1827
Paris, Frankreich