De l’équation de Laplace au laplacien


Jean-Claude Picaud

L’opérateur laplacien intervient pour décrire la plupart des phénomènes de diffusion en physique. C’est un objet central en analyse, en géométrie, en probabilités… Son origine remonte à l’équation, découverte par Laplace, qui régit l’action gravitationnelle des corps entre eux séparés par le vide.

Notre Système solaire est constitué d’une étoile, le Soleil (qui représente environ 99 % de la masse totale), de neuf planètes dont Jupiter (dont la masse est supérieure à celle des huit autres réunies et du reste) avec leurs satellites, de comètes, d’astéroïdes et… de beaucoup de vide. Depuis les origines, ce système, observé en partie (et de loin), exerce une véritable fascination sur l’homme et nourrit des interrogations scientifiques majeures. C’est l’amélioration des moyens d’observation et des outils mathématiques (notamment le calcul infinitésimal avec Leibniz et Newton, et plus tard avec Lagrange) et l’avènement de la loi d’attraction universelle ‒ un tournant de la science qui constitue le point d’appui central de Laplace ‒ qui ont ouvert la voie à l’élaboration d’une physique mathématique. Le Traité de mécanique céleste reprend un mémoire de Laplace de 1782 sur l’attraction des sphéroïdes. On y lit, sous la plume du savant (dans la version publiée plus tardivement sous les auspices de l’Académie des sciences) que « cette attraction est donnée par les différences partielles de la fonction qui exprime la somme des molécules divisées par leur distance au point attiré » (fonction que Laplace désigne par V). Puis, « en coordonnées rectangles, on aura pareillement  Lire la suite


références

Les distances. Bibliothèque Tangente 81, 2023.
Les ensembles. Bibliothèque Tangente 61, 2017.
Chaos et déterminisme. Jean-Luc Chabert, Karine Chemla et Amy Dahan-Dalmedico, Le Seuil, 1992 (voir en particulier la note de Jacques Laskar sur la stabilité du système solaire).