PIE XIMÔNG LAPLAXƠ
Do trí tuệ kiệt xuất và những thành tích xuất sắc trong vài ngành khoa học: thiên văn học, toán học, vật lý học mà Laplaxơ đã được gọi là “Niutơn của nước Pháp”. Trong thời Đại cách mạng Pháp ông bị coi là “kẻ thù của nhân dân” và suýt bị tử hình, rồi sau thời kỳ phục hồi quân chủ ông được nhận danh hiệu hầu tước và quý tộc của nước Pháp. Cuộc đời ông rực sáng, tất cả là do sức lực của chính bản thân ông.
Pie Ximông Laplaxơ sinh ngày 23-3-1749 trong một gia đình nông dân nghèo ở vùng Bômông – ăng – Ôgiơ (Beaumont - en - Auge) thuộc Hạ Noocmăngđi (Normandie).
Người ta ít biết về tuổi niên thiếu của ông. Ông không thích kể về họ hàng tỉnh lẻ và sự nghèo túng của gia đình. Người địa chủ mà bố ông lĩnh canh, đã bảo trợ cho cậu bé sáng dạ và cho cậu đi học trường dòng trung học Bênêđictin ở Bômông - ăng - Ôgiơ.
Laplaxơ có năng khiếu tuyệt vời về các ngôn ngữ, toán học, văn học, thần học. Ông yêu văn học suốt đời, nhất là thi sĩ Giăng Raxin (Jean Racine)- Laplaxơ đặt thi ca của Raxin ngang hàng với các phát kiến của Niutơn và thuộc lòng nhiều đoạn trong các trường ca của nhà thơ này. Chàng thanh niên Pie Ximông ban đầu định trở thành nhà thần học. Ông diễn thuyết thành công trong các cuộc tranh luận về đề tài tôn giáo và gây được sự chú ý của các giới chức quyền thế của dòng tu Bênêđictin. Nhờ vậy mà ngay khi còn học ở trường trung học, ông đã kiếm đưọc một chân dạy toán sơ cấp ở trường quân sự Bômông.
Sau khi tốt nghiệp trung học, Laplaxơ vào Trường đại học Tổng hợp ở thành phố Căng (Chen), chuẩn bị cho sự nghiệp linh mục. Thế nhưng bộ “Bách khoa toàn thư, hay là Từ điển giải thích khoa học, nghệ thuật và ngành nghề” mà tác giả là các vĩ nhân thời đại Khai Sáng ở Pháp đã có ảnh hưởng lớn đến Laplaxơ. Ông tự nghiên cứu các tác phẩm của Niutơn và các công trình toán học của L. Ơle, A. Clerô, G. L. Lagrănggiơ và G. L. Đalămbe.
Công trình khoa học đầu tiên của Laplaxơ gắn với lý thuyết toán học về trò chơi. Để tìm các giá trị trung bình của các đại lượng ngẫu nhiên ông đã đưa ra “phương pháp bình phương nhỏ nhất” (tìm đại lượng mà tổng bình phương các sai lệch khỏi đại lượng đó là nhỏ nhất). Phương pháp này đã trở thành một trong những công cụ quan trọng nhất của tự nhiên học lý thuyết.
Laplaxơ hoàn toàn theo thuyết Niutơn và tự đặt ra nhiệm vụ giải thích chuyển động của các hành tinh và các vệ tinh của chúng, sao chổi, thuỷ triều đại dương trên Trái Đất và chuyển động phức tạp của Mặt Trăng mà chỉ áp dụng nguyên lý hấp dẫn Niutơn. Ông muốn khẳng định sự tin tưởng ở thuyết này bằng các tính toán cụ thể. Laplaxơ đã từ bỏ sự nghiệp linh mục và quyết dành toàn bộ đời mình cho thiên văn học lý thuyết.
Mùa thu năm 1770, Laplaxơ chuyển đến Pari. Ông đã gửi cho Đalămbe các lá thư giới thiệu, nhưng Đalămbe chẳng để ý gì cả. Khi đó Laplaxơ bèn gửi cho nhà bác học danh tiếng một bức thư trình bày các quan niệm của mình về các bài toán của thiên văn học lý thuyết. Đalămbe hiểu ra rằng đây là một thanh niên hết sức tài ba đã nắm được các phương pháp toán hiện đại. Nhờ có sự hỗ trợ của Đalămbe, Laplaxơ đã trở thành giáo sư toán của trường quân sự hoàng gia ở Pari.
Laplaxơ an cư ở Pari và không bao giờ quay lại Noocmăngđi nữa. Toàn bộ thời gian ông dồn cho toán học và gửi đến Viện hàn lâm khoa học hết công trình này đến công trình khác về lý thuyết xác suất và cơ học. Ông muốn nhận được chức danhkhoa học cấp thấp là trợ lý. Laplaxơ, lúc này ở tuổi 22, hoàn toàn tự tin, bởi vì Clerô đã được bầu vào Viện hàn lâm năm 18 tuổi, còn Đalămbe năm 24 tuổi. Nhưng lần thử đầu tiên không thành công. Laplaxơ tỏ ra tự phụ và nhiều lần chạm đến lòng tụ ái của các viện sĩ bằng cách chứng tỏ trình độ hiểu biết cao của mình. Vì thế tuy có khá nhiều công trình về toán học nhưng ông vẫn bị gạt bỏ.
Quay lưng lại với các viện sĩ Pháp, Laplaxơ bực mình trao đổi thư từ với Lagrănggiơ, lúc này là Chủ tịch Viện hàn lâm khoa học Beclin. Từ đó số phận khoa học của họ đan quyện vào nhau, bởi vì cả hai nhà bác học đều hoạt động trong cùng một lĩnh vực.
Rốt cuộc thì đến năm 1773, Laplaxơ đã được bầu làm trợ lý cơ học của Viện hàn lâm khoa học Pari. Cũng năm ấy công trình có tính nền tảng của ông “Về nguyên lý vạn vật hấp dẫn và về các tính không đều (quân sai) trường cửu phụ thuộc vào hấp dẫn” (Các tính không đều hay mất cân bằng trường cửu là tên gọi sự biến đổi liên tục, đơn điệu của chu kỳ quay của một hành tinh quanh Mặt Trời. Theo các định luật Keple, lẽ ra chu kỳ phải bất biến). Từ thời trước, Halây đã phát hiện ra rằng sao Thổ thời đó quay quanh Mặt Trời chậm hơn so với thời cổ đại, còn sao Mộc thì lại quay nhanh hơn khi đối chiếu những quan sát của mình với số liệu thiên văn các thời trước. Gia tốc này của hành tinh cũng có nghĩa là bán trục lán của quỹ đạo hành tinh giảm đi. Nếu gia tốc của sao Mộc cứ tiếp tục giữ như vậy mãi mãi thì rồi nó sẽ phải rơi vào Mặt Trời. Còn sao Thổ như vậy sẽ xa Mặt Trời mãi mãi. Để giải thích tính không đều này của sao Mộc và sao Thổ, có tính đến hấp dẫn tương tác giữa hai hành tinh này, Ơcle, rồi Clerô và Lagrănggiơ đã đề xuất các lý thuyết của mình về các nhiễu loạn quỹ đạo của các hành tinh.
Laplaxơ đã hoàn thiện lý thuyết của Lagrănggiơ và chỉ ra rằng sự không đều của các hành tinh có tính chu kỳ. Chẳng hạn sự giảm tốc của sao Thổ với thời gian sẽ được thay bằng sự gia tốc, còn sự gia tốc hiện thấy được của sao Mộc sẽ chuyển thành sự giảm tốc. Theo lời ông, “tác động tương hỗ của các hành tinh không gây ra gia tốc trường của trong chuyển động trung bình của chúng”. Điều đó có nghĩa là hệ Mặt Trời bền vững. Giải thích tính bền vững trong vận hành của “cơ cấu đồng hồ” của tự nhiên, Laplaxơ không cần viện dẫn tới sự can thiệp của Đấng Sáng Tạo như Niutơn trước kia đã làm.
Thế là trong khoa học đã xuất hiện một nguyên tắc bắt buộc mới “Không được đưa Thượng đế vào lý thuyết khoa học, cho dù bạn có tin vào Thượng đế đi nữa”. Các nhà bác học có theo đạo đã hành động như thế: Laplaxơ, Lômônôxôp, Đacuyn, Eđinhtơn, Hơpbơn.
Các công trình kế tiếp của Lagrănggiơ và của chính Laplaxơ đã xác nhận những tính toán của họ. Hoá ra là chu kỳ thay đổi các yếu tố quỹ đạo của một hành tinh do tác động nhiễu loạn của một hành tinh khác càng lớn nếu tỉ số các chu kỳ ban đầu của chúng càng gần một số hữu tỉ (các chu kỳ thông ước với nhau). Nếu tỉ số này bằng một số hữu tỉ thì các nhiễu loạn phải liên tục tăng lên theo thời gian, kết quả là một hành tinh trong chúng hoặc sẽ rơi vào Mặt Trời hoặc sẽ bị quẳng ra khỏi hệ Mặt Trời. Đối với đa số các hành tinh trong hệ Mặt Trời không quan sát thấy những trường hợp như vậy. Tuy nhiên chu kỳ của tất cả các hành tinh gần như thông ước với chu kỳ quay của sao Mộc vì thế chuyển động của chúng phức tạp và chỉ ở mức độ gần đúng với các định luật Keple.
Các nhà triết học cổ đại coi tính thông ước là dấu hiệu hài hoà. Họ cho rằng chuyển động của các hành tinh hài hoà với nhau. Laplaxa đã phát hiện ra rằng chuyển động phức tạp của các hành tinh và sao chổi có nguyên nhân chính là hệ Mặt Trời gần với trạng thái hài hoà. Trong các công trình thời kỳ 1778 - 1785 Laplaxơ tiếp tục hoàn thiện lý thuyết nhiễu loạn và sử dụng nó để phân tích chuyển động của các sao chổi. Ông đã chỉ ra rằng nếu ban đầu sao chổi chuyển động theo quỹ đạo hypecbôn so với Mặt Trời thì khi đến gần sao Mộc, nó sẽ chịu tác động hấp dẫn mạnh. Quỹ đạo của nó có thể trở thành elip và sao chổi sẽ quay trở lại hệ Mặt Trời theo chu kỳ.
Tháng 3- 1788, Laplaxơ kết hôn với Saclôt đơ Cuôcti, một cô gái đẹp có tính cách dịu dàng. Theo ký ức của bạn bè ông thì Laplaxơ hạnh phúc trong cuộc sống gia đình. Ông có hai con: một con trai sau này làm tướng pháo binh và một con gái chết trẻ.
Năm 1789 Laplaxơ xây dựng lý thuyết chuyển động của các vệ tinh của sao Mộc. Lý thuyết này rất khớp với các quan sát và người ta đã sử dụng nó để dự đoán chuyển động của các vệ tinh này.
Cuộc Đại Cách mạng Pháp đã bắt đầu bằng việc tấn công ngục Baxti (Bastille) ngày 14-7- 1789. Tháng 8-1792 vua Pháp bị lật đổ và ít lâu sau bị xử tử. Hội nghị Quốc ước tuyên bố Pháp trở thành nước Cộng hoà.
Laplaxơ đứng ngoài các sự kiện cách mạng. Có một dạo ông tham gia công tác ở Uỷ ban thiết lập các hệ đo lường mới, được thành lập năm 1790 dưới quyền lãnh đạo của Lagrănggiơ. Khi chính quyền chuyển sang tay phái Giacôbanh, Laplaxơ bị đưa ra khỏi Uỷ ban vì “thiếu tư cách cộng hoà và chưa đủ lòng căm thù vua chúa”. Bắt đầu các vụ hành hình hàng loạt. Phái Giacôbanh đã xử tử cả nhà hoá học nổi tiếng Lavoadiê (Lavoisier) và nhà thiên văn học Baii (Bailly). Viện hàn lâm khoa học Hoàng gia bị giải thể. Tháng 5- 1793 Laplaxơ cùng gia đình chạy về thị trấn Mêlanh gần Pari.
Ở đó Laplaxơ đã viết cuốn “Trình bày hệ thống thế giới” rất lý thú và phổ thông, trong đó tập hợp tất cả các kiến thức thiên văn chủ yếu của thế kỷ XVIII mà không dùng đến một công thức nào. Laplaxơ nói kỹ về lịch thiên thực, sao chổi, về chuyển động của các hành tinh và vệ tinh của chúng, về việc Trái Đất quay và hình dạng của nó, về định luật vạn vật hấp dẫn, về các vành đai sao Thổ, chuyển động của Mặt Trăng và thuỷ triều. Kết thúc sách là các chương nói về lịch sử thiên văn, về hệ thống thế giới và chú thích. Trong chú thích thứ bảy, Laplaxơ trình bày giả thuyết của mình về nguồn gốc hệ Mặt Trời mà ít lâu sau đã trở thành nổi tiếng. Ông cũng như Niutơn, rất tránh các giả thuyết và công bố giả thuyết của mình “với sự cẩn trọng cần có đối với tất cả những điều gì không phải là kết quả quan sát hoặc tính toán”.
Giả thuyết của Laplaxơ là kết quả suy ngẫm các quan sát thiên văn và các tính toán chuyển động của các vật thể dưới tác động của lực hấp dẫn Niutơn. Ông biết đến cả các tinh vân phát sáng mà Hecsen đã phát hiện. Laplaxơ cho rằng hệ Mặt Trời sinh ra từ tinh vân khí nóng bao quanh Mặt Trời trẻ. Dần dần tinh vân nguội đi và dưới tác dụng hấp dẫn bắt đầu co lại càng giảm kích thước, nó càng quay nhanh hơn. Do quay nhanh, các lực ly tâm mạnh lên ngang với lực hấp dẫn thế là tinh vân bẹt dần rồi biến thành cái đã bao quanh Mặt Trời. Cái đĩa này lại tách dần ra thành những vành khuyên. Vành khuyên nào càng gần Mặt Trời thì quay càng nhanh. Vật chất của từng vành khuyên nguội dần. Bởi vì vật chất ở vành khuyên không phân bố đồng nhất nên các cục vón của nó do lực hấp dẫn bắt đầu co lại và hợp nhất với nhau. Cuối cùng thì vành khuyên gồm các cục vón biến thành tiểu hành tinh (hành tinh nguyên thuỷ). Mỗi hành tinh nguyên thuỷ đều quay xung quanh trục, vì vậy mà có thể tạo ra các vệ tinh.
Giả thuyết Laplaxơ đã tồn tại hơn một thế kỷ. Các học trò của ông cố gắng thể hiện nó dưới dạng mô hình toán học. Trong khuôn khổ giả thuyết này không giải thích được tại sao 98% động lượng chuyển động của hệ Mặt Trời lại tập trung ở chuyển động quỹ đạo của các hành tinh, trong khi tổng khối lượng của chúng nhỏ hơn khối lượng Mặt Trời 750 lần. Ngoài ra, sự phát triển môn động lực học khí đã chứng tỏ rằng vành khuyên quay không thể vón lại thành hành tinh. Tuy nhiên các hiệu ứng vật lý “sự nguội đi” và “sự co lại hấp dẫn” mà Laplaxơ sử dụng vẫn là các hiệu ứng chủ yếu trong các mô hình hiện đại về sự hình thành hệ Mặt Trời.
Trong cuốn sách này, khi bàn đến các tính chất của sự hấp dẫn Laplaxơ đi đến kết luận rằng trong Vũ Trụ có thể có những vật khối lượng lớn đến nỗi ánh sáng cũng không thể thoát ra được. Các vật đó hiện nay được gọi là các lỗ đen.
“Trình bày hệ thống thế giới” đã ra mắt bạn đọc Năm 1796.
Năm 1794, khi nạn khủng bố của phái Giacôbanh đã bị chặn lại thì Laplaxơ trở về Pari và tham gia tổ chức nên Ecole Normale (trường đại học) và Phòng kinh độ, nơi công bố các toạ độ của Mặt Trời, Mặt Trăng và các hành tinh.
Năm 1790, Viện đo lường được lập ra và Laplaxơ trở thành Chủ tịch Viện. Hệ mét hiện nay của tất cả các đại lượng vật lý đã được xây dựng dưới sự lãnh đạo của ông.
Tháng 8- 1795 Viện hàn lâm mới của nước Pháp (Institut de France) đã được thành lập thay thế cho Viện hàn lâm cũ (Académie). Lagrănggiơ được bầu làm Chủ tịch, còn Laplaxơ làm phó chủ tịch Ban toán lý của Viện.
Laplaxơ bắt tay vào một công trình khoa học lớn về chuyển động của các thiên thể trong hệ Mặt Trời. Ông đặt tên cho nó là “Luận về cơ học thiên thể”. Tập 1 ra đời năm 1798.
Tháng 11- 1799 tướng Napôlêông Bônapac (Napoléon Bonaparte) tiến hành cuộc chính biến và tuyên bố mình là Tổng tài thứ nhất của Cộng hoà Pháp. Khi còn học ở Trường quân sự, Napôlêông đã nghe Laplaxơ giảng bài và đã đạt điểm thi xuất sắc về môn đạn đạo. Lên nắm quyền, Napôlêông bổ nhiệm Laplaxơ làm Bộ trưởng Nội vụ và bản thân Napôlêông cũng vào Viện hàn lâm. Tuy nhiên Laplaxơ không hợp với cương vị Bộ trưởng Nội vụ. Ông muốn cải tổ công việc của toà án trên cơ sở khoa học sao cho các bản án tuyên có xác suất phù hợp nhất với bản chất sự việc. Một tháng sau Napôlêông đã chuyển ông sang Thượng nghị viện.
Laplaxơ tiếp tục làm việc hăng say. Hết tập này đến tập khác (cả thảy 5 tập) của “luận về cơ học thiên thể” ra đời. Ông là viện sĩ của phần lớn các Viện hàn lâm châu Âu. Năm 1808, Hoàng đế Napôlêông ban cho Laplaxơ danh hiệu bá tước của đế chế.
Sau khi Napôlêông đổ và triều đại Buốcbông (Bourbon) được phục hồi (năm 1814), Laplaxơ lại được ban thưởng. Ông được nhận danh hiệu hầu tước và trở thành quý tộc nước Pháp, được trao huân chương Bắc đẩu bội tinh hạng nhất. Do thành tựu văn chương của cuốn “Trình bày hệ thống thế giới”, Laplaxơ được bầu vào số “40 người bất tử”, tức là các viện sĩ ban Ngôn ngữ và văn chương thuộc Viện hàn làm khoa học Pari.
Năm 1820 Laplaxơ tổ chức tính toán tọa độ Mặt Trăng theo các công thức lý thuyết nhiễu loạn của ông. Các bảng biểu mới rất khớp với các quan sát và có tiếng vang lớn.
Những năm cuối đời Laplaxơ sống với gia đình ở Accây. Ông lo xuất bản “Luận về cơ học thiên thể” và làm việc với học trò. Tuy có thu nhập cao nhưng ông sống rất giản dị. Phòng làm việc của Laplaxơ được trang trí bằng phiên bản tranh của Raphaen.
Mùa đông Năm 1827, Laplaxơ lâm bệnh. Sáng ngày 5-3-1827 ông qua đời. Những lời nói cuối cùng của ông là: “Những gì mà chúng ta biết thật quá ít ỏi so với những gì mà chúng ta chưa biết”.
