Теория капиллярности

В этот же период Лаплас уделял много времени вопросам теоретической физики, в частности теории капиллярности, или «волосности».

Поднятие жидкости на большую высоту в капиллярных (волосных) трубках, играющее большую роль в физике и обусловливающее питание растений соками земли (посредством капилляров, заключенных между волокнами древесины), казалось довольно загадочным. В течение полутора столетий ученые тщетно пытались создать физическую теорию явления капиллярности, облеченную в математическую форму и согласную с данными наблюдений. Первую попытку создания аналитической теории этого явления сделал Клеро в 1743 г. Но только Лапласу удалось достигнуть в этой теории известной законченности, сообщить ей истинно научную основу.

Лаплас опубликовал свои первые работы в этой области в двух небольших сочинениях (1806—1807 годы), за которыми последовал ряд более подробных статей в периодических изданиях. Эта теория в своей окончательной форме появилась в четвертом томе «Небесной механики», и не случайно она находится там, поскольку Лаплас рассматривал капиллярность как частный случай всемирного тяготения. Лаплас видит в капиллярности проявление сил взаимного сцепления частиц жидкости и их прилипания к частицам твердых стенок трубки, причем эти силы сказываются лишь при неизмеримо малых расстояниях между частицами. Чем больше сила прилипания по сравнению с силой сцепления, тем выше поднимается жидкость по трубке и тем более вогнутой оказывается форма мениска (поверхности жидкости в капилляре). Отношения этих сил Лаплас численно определяет по «краевому углу», т. е. углу, образованному между поверхностью жидкости и стенкой трубки. Пожалуй, это была первая правильная мысль о так называемых молекулярных силах, получившая впоследствии в физике широкое развитие и применение. Формулы, выведенные Лапласом, отображают простой закон, подтверждающийся на практике: высоты поднятия одной и той же жидкости в разных трубках обратно пропорциональны их диаметру.

Наблюдения, которые требовалось произвести для проверки, с большой точностью выполнил Гей-Люссак в доме Бертолле. В связи с этой работой Гей-Люссак изобрел хорошо известный каждому физику катетометр — прибор для измерения на расстоянии малых линейных длин.

Формулами теории Лапласа широко пользуются в технике, исследуя свойства жидкостей, применяемых в машинах.

В 1801 г. Лаплас и Бертолле от имени Наполеона пригласили в Париж Вольта. Они приняли участие в комиссии, делавшей перед Первым консулом отчет о действии электрического вольтова столба, вызывавшего живейший интерес в самых широких кругах.

В этом же году Париж посетил приехавший из Англии В. Гершель. Он познакомился с Лапласом, который представил его Наполеону. Кстати сказать, Гершель нашел, что астрономические познания Наполеона ниже, чем у английского короля Георга III, хотя Наполеон «делал вид, что знает больше, чем оказывалось на самом деле». Возможно, впрочем, что в этой оценке сказалась ненависть английской буржуазии и английского двора к Наполеону и большее знакомство Бонапарта с математической астрономией Лапласа, чем с наблюдениями великого английского астронома.