Ледяная модель кометных ядер, работы по электричеству и санитарии

Хотя Лаплас занимался прежде всего применением математики к задачам других наук и рассмотрел, в частности, проблему происхождения короткопериодических комет с позиций небесной механики, здесь он проявил себя, пожалуй, как астрофизик. Лишь через полтора века после выхода в свет его «Изложения системы мира» (1796 г.) астрономическому миру стало известно, что одно из первых применений законов физики к астрономии было осуществлено гением Лапласа, тогда как вообще началом астрофизики считают 70-е годы XIX в., а физическая модель кометных ядер как твердых тел, состоящих в основном из замерзших газов, считается выдвинутой американцем Ф.Л. Уипплом (модель, ставшая теперь общепринятой). Основное вещество ядра кометы — замерзшая вода, тающая под лучами Солнца, т. е. лед. Эта, так называемая ледяная модель кометных ядер впервые объяснила их распад и исчезновение, происхождение их громадных газовых оболочек и гигантских хвостов. Между тем, первое суждение о природе кометного ядра высказал Лаплас на основе опытов, произведенных вместе с Лавуазье, и разработанных ими новых представлений о природе теплоты в 80-е годы XVIII в.

В 1836 г. Ф. Бессель в Германии выдвинул идею о том, что ядро кометы Галлея состоит из летучих веществ, легко переходящих в состояние возгонки, и с некоторым сомнением указал на то, что такую же мысль высказал до него еще Лаплас. Советский астроном Б.Ю. Левин в своем исследовании, опубликованном в 1983 г., выяснил причину этой неуверенности. Оказалось, что при жизни Лапласа его «Изложение системы мира» издавалось в Париже 5 раз с 1796 по 1824 годы, причем каждое издание пересматривалось самим автором. В «Предуведомлении» к пятому изданию Лаплас сообщал о своем намерении написать специальный трактат о «явлениях, зависящих от молекулярного действия». В этой связи он целиком исключил из пятого издания три главы книги четвертой. Но новый трактат на эту тему Лаплас написать не успел. Эти главы восстановлены в шестом посмертном издании 1835—36 годов, что оговорено в «Предуведомлении» к нему.

Кроме этих трех глав, Лаплас исключил из пятого издания часть главы шестой в книге второй, посвященной кометам. В ней говорится о поглощении и выделении скрытой теплоты плавления и испарения и о роли этого явления в кометах. Этот вопрос рассматривается в третьем (1808 г.) и четвертом (1813 г.) изданиях, но отсутствует в двух первых.

Изъятие этого раздела из пятого издания осталось незамеченным при подготовке шестого издания. Это обстоятельство и вызывало сомнение Бесселя в том, что он видел упомянутое выше представление о ядрах комет у Лапласа. В последующих изданиях и переводах на другие языки трудов Лапласа использовалось шестое издание, и потому от астрономов ускользнула идея Лапласа о «ледяном» ядре комет. Главный вывод из опытов Лавуазье и Лапласа над испарением и таянием тел содержится в следующем отрывке из четвертого издания «Изложения системы мира» (с. 132): «Большие изменения имеют место на кометах и главным образом на тех, которые подходят близко к Солнцу в своих перигелиях. Туманности, которые их окружают, являются результатом испарения жидкостей на их поверхности. Охлаждение, которое при этом получается, должно умерять чрезмерный жар, связанный с их близостью к Солнцу; а конденсация тех же испаряющихся жидкостей, когда кометы удаляются, частично восполняет убывание тепла, которое должно создаваться этим удалением...»

Забвение выводов Лапласа и Бесселя о возможности ледяного состава кометных ядер замедлило развитие представлений о природе последних. Наличие льда в ядрах подтвердилось спектрально в 80-х годах XX в., но вообще — за XX век дело продвинулось очень мало, если не считать идеи Уиппла о том, что лед этот «грязный», смешанный с пылью.

В 1783 г. Лаплас вместе с Лавуазье принимал участие в опытах по горению водорода в кислороде. Он помогал Лавуазье и в обосновании теории теплоты и в борьбе с устаревшей гипотезой о флогистоне.

В туманных представлениях химиков старого закала флогистон был «жидкостью», особым тонким веществом, выделяющимся из тел при нагревании и горении. Опыты и теоретические рассуждения Лапласа и Лавуазье положили начало правильному объяснению процессов горения и окисления тел. В частности, в некоторых высказываниях Лапласа мелькает правильное представление о теплоте как об одном из видов движения материи.

В марте 1780 г. Париж посетил Вольта. В связи с исследованием атмосферного электричества он демонстрировал в Академии следующий опыт. Он испарял в сосуде воду и доказывал, что водяной пар заряжается положительным, а металлический сосуд отрицательным электричеством. Одновременно с ним эти опыты произвели Лаплас и Лавуазье, и можно считать, что все трое одновременно явились первыми исследователями происхождения атмосферного электричества. Через шестьдесят три года их опыт был повторен гениальным Фарадеем.

В эти непосредственно предшествующие революции годы Лаплас уделил некоторое время вопросам, связанным с социальной гигиеной. Так, в 1785 г. Лаплас участвовал в комиссии Академии, которая под руководством Байи обследовала состояние больницы для бедных, известной под названием «Дом милосердия». Комиссия была назначена потому, что городской архитектор Пойе предлагал перенести больницу в другое помещение, но администрация больницы всячески препятствовала обследованию. Отчет комиссии рисует самую жуткую и омерзительную картину безобразий и издевательств, чинимых над больными. Это был очаг заразы и царство ужасающей смертности. Больных оспой укладывали по шестеро на одну кровать в полтора метра шириной. На такую же кровать помещали вповалку тифозных и беременных, детей и взрослых. Нечистоты валялись тут же, в палатах, и на них лежали те, для кого не хватало постелей. Стоит ли добавлять, что доклад Академии не привел ни к каким переменам, и «Дом милосердия» или, вернее, «Дом истязаний» просуществовал в том же виде еще шестьдесят лет.

В 1786 г. Лаплас в комиссии того же состава обследовал санитарное состояние парижских боен. Ряд столетий они находились в самом городе, распространяя заразу, грязь, зловоние. Доклад правительству, назначившему эту комиссию с требованием вынести бойни за город, также остался безрезультатным. Лишь через пятнадцать лет Наполеон освободил от них столицу.

Годы, следовавшие за вступлением Лапласа в Академию наук до самой революции 1789 г., текли для него тихо и спокойно. За это время он выполнил и опубликовал свои главные работы, в частности — по небесной механике, хотя повторное издание их в виде обобщенной сводки в «Небесной механике» началось лишь после революции и продолжалось много лет.

В марте 1788 г. в возрасте тридцати девяти лет Лаплас женился на Шарлотте де Курти, красивой женщине с живым и мягким характером. Она всячески стремилась обеспечить мужу наилучшие условия для работы. Она была гостеприимна, и в доме Лапласа с удовольствием проводили время его многочисленные знакомые и ученики. Через год после женитьбы Шарлотта Лаплас родила сына, которому дали имя Шарль Эмиль Пьер Жозеф.