Pierre-Simon de Laplace: El Newton francés y padre de la mecánica celeste
Una infancia normanda y un talento precoz
Nació el 23 de marzo de 1749 en Beaumont-en-Auge en Normandía, Pierre-Simon Laplace (1749-1827) creció en una familia campesina modesta. Su excepcional talento para las matemáticas fue notado muy temprano por profesores locales que facilitaron su acceso a la educación.
Trayectoria educativa:
1765-1766: Estudios en el colegio de los Jesuitas en Caen
1766: Recomendado para la Escuela Militar de Beaumont
1768: Llegada a París con una carta de recomendación para d'Alembert
1770: Se convirtió en profesor de matemáticas en la Escuela Militar de París
La mecánica celeste y la Exposición del sistema del mundo
1. Obra maestra: Tratado de mecánica celeste (1799-1825)
Laplace publicó su obra monumental en 5 volúmenes:
Aplicación de las leyes de Newton al sistema solar
Demostración de la estabilidad del sistema solar durante largos períodos
Explicación de las perturbaciones planetarias por interacciones gravitacionales
Desarrollo de ecuaciones diferenciales para describir los movimientos celestes
Ecuación fundamental de la mecánica celeste: $$ \frac{d^2x}{dt^2} + \frac{d^2y}{dt^2} + \frac{d^2z}{dt^2} = \frac{dU}{dx} + \frac{dU}{dy} + \frac{dU}{dz} $$ donde \( U \) es la función de fuerza.
2. La hipótesis nebular (1796)
En Exposición del sistema del mundo, Laplace propuso:
Una teoría sobre la formación del sistema solar a partir de una nebulosa primitiva
Explicación de la rotación de los planetas en la misma dirección
Predicción de los anillos de Saturno como resultado de esta rotación
Influencia mayor en las teorías cosmogónicas posteriores
3. Contribuciones a la astronomía
Otros descubrimientos astronómicos:
Cálculo preciso de las masas de Júpiter y Saturno
Demostración del achatamiento de la Tierra en los polos
Estudio de las mareas y su relación con la Luna
Predicción de la existencia de los agujeros negros (cuerpos oscuros)
Contribuciones mayores a las matemáticas
1. Teoría de probabilidades
Laplace desarrolló la teoría moderna de probabilidades:
1812: Publicó Teoría analítica de las probabilidades
Introdujo el método de los mínimos cuadrados
Desarrolló el teorema central del límite
Aplicó las probabilidades a las ciencias sociales y la estadística
Fórmula de Laplace para probabilidades condicionales: $$ P(A|B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)} $$
2. Ecuaciones diferenciales
Sus trabajos sobre ecuaciones diferenciales incluyen:
Resolución de ecuaciones diferenciales parciales
Desarrollo de la transformada de Laplace
Aplicaciones a la física matemática
Estudio de soluciones singulares
3. Matemáticas aplicadas
Laplace aplicó las matemáticas a diversos campos:
Teoría de errores y análisis de observaciones
Cálculo de órbitas de cometas
Estudio de la capilaridad y la tensión superficial
Contribuciones a la teoría del potencial
Carrera política y administrativa
Trayectoria política:
1795: Miembro del Bureau des Longitudes
1799: Ministro del Interior bajo Napoleón (durante 6 semanas)
1803: Canciller del Senado
1816: Miembro de la Académie des sciences (de la que se convirtió en presidente)
1817: Par de Francia
Compromisos científicos:
Miembro del Institut de France
Presidente de la Sociedad Filomática de París
Miembro extranjero de la Royal Society de Londres
Creación de la École normale supérieure
Vida personal y relaciones científicas
Vida familiar y relaciones:
1788: Matrimonio con Marie-Charlotte de Courty de Romanges
2 hijos: un hijo (murió joven) y una hija
Relaciones científicas con:
Joseph-Louis Lagrange (colaboración en mecánica celeste)
Adrien-Marie Legendre (trabajos conjuntos en matemáticas)
Napoleón Bonaparte (apoyo político y científico)
Siméon Denis Poisson (sucesor en matemáticas)
Legado científico
Laplace murió el 5 de marzo de 1827 en París, dejando un inmenso legado científico:
Considerado como el "Newton francés" por sus contribuciones a:
Mecánica celeste
Teoría de probabilidades
Ecuaciones diferenciales
Física matemática
Honores póstumos:
Su nombre está inscrito en la Torre Eiffel (con otros 71 científicos)
Asteroide (4628) Laplace
Cráter lunar Laplace
Misión Laplace-P de la ESA (estudio de las lunas heladas de Júpiter)
Numerosos premios y medallas en matemáticas llevan su nombre
Napoleón dijo de él: "Laplace era un hombre de genio que llevó la mecánica celeste a un grado de perfección que nunca antes había alcanzado."
Principales contribuciones de Pierre-Simon de Laplace
Campo
Año
Contribución
Impacto
Astronomía
1799-1825
Tratado de mecánica celeste
Fundación de la astronomía matemática moderna, demostración de la estabilidad del sistema solar
Cosmogonía
1796
Hipótesis nebular
Primera teoría científica de la formación del sistema solar, influencia en los modelos cosmogónicos
Probabilidades
1812
Teoría analítica de las probabilidades
Fundación de la estadística matemática moderna, aplicaciones en ciencias sociales
Matemáticas
1780s
Transformada de Laplace
Herramienta fundamental para resolver ecuaciones diferenciales, aplicaciones en física e ingeniería
Física
1805
Teoría de la capilaridad
Explicación científica de los fenómenos de tensión superficial, aplicaciones en química física