Еще о математике Лапласа. Приведем краткую дополнительную справку о математических работах Лапласа. Прежде всего обратимся к дифференциальному уравнению Лапласа. Прибегая постоянно к аналитическому математическому методу при решении задач теоретической физики и механики, в частности небесной механики, т. е. механики взаимодействия небесных тел, Лаплас попутно развивал математические методы.
Если, например, обозначить через величину отклонения тела от положения равновесия в момент, то ускорение движения тела в этот момент выражается второй производной. Сила, действующая на тело массы при небольших растяжениях пружин, по законам теории упругости пропорциональна отклонению.
Приходим к дифференциальному уравнению В этом примере мы имеем одну независимую переменную. При большом числе переменных возникают частные производные. Уравнение есть уравнение с двумя частными производными. Дифференциальное уравнение с частными производными второго порядка, с тремя произвольными переменными и искомой функцией называется уравнением Лапласа. К нему приводится решение и других задач физики и техники. Уравнению Лапласа удовлетворяет установившаяся температура и электрический потенциал внутри однородного тела, потенциал поля тяготения в области, не содержащей притягивающих масс, и т. п. Фундаментальными являются его работы по дифференциальным уравнениям, в частности первые общие методы интегрирования уравнений в частных производных метод каскадов, а также метод производящих функций и так называемое преобразование Лапласа, с особенным успехом применяемое в теории вероятностей. В алгебре ему принадлежит знаменитая теорема о представлении определителей при помощи сумм произведений дополнительных миноров.
Лаплас ввел в науку важные шаровые функции.
Он является основателем современной теории вероятностей, составляющей математическую основу изучения статистических закономерностей в явлениях природы и общества. О ней мы поговорим дальше. Здесь же отметим, что в области физики Лаплас разработал теорию капиллярности, дал правильную формулу для скорости звука в воздухе, вывел барометрическую формулу, которая позволяет определять разность высот двух пунктов или высоту над уровнем моря м, где и давление атмосферы на этих уровнях, а средняя температура слоя воздуха в градусах Цельсия.
Формула эта имеет широчайшее применение. Лаплас установил также закон взаимодействия между элементом тока и магнитным полюсом, вывел формулу для поверхностного натяжения жидкостей и провел ряд других исследований. XIX.