Pierre Louis Maupertuis

Pierre-Louis Moreau de Maupertuis (født 17. juli 1698 i Saint-Malo, død 27. juli 1759 i Basel) var en fransk naturviter og filosof. Han ble sterkt influert av Newtons teorier og ledet i tiden 1736–1737 ledet en ekspedisjon til Lappland for å vise at jordkloden var sammentrykket ved polene som forutsagt av Newton. Dette prosjektet gjorde han berømt, og han ble valgt inn i de ledende vitenskapsakademier i Europa. Han tilbrakte mange år ved Det prøyssiske vitenskapsakademiet i Berlin hvor han utviklet  prinsippet om minste virkning for all bevegelse i mekanikken. Dette er fremdeles et av de mest fundamentale prinsippene i moderne fysikk. Han var også opptatt av biologiske spørsmål og var en av de aller første som mente at egenskapene til avkommet skyldes spesifikke arveanlegg som kommer fra begge foreldrene. I sine arbeider så han en styrende hånd til en allmektig Skaper som han omhandlet i flere av sine mer filosofiske verker.

Maupertuis var meget aktiv i det sosiale og intellektuelle livet i Europa på den tiden. Gjennom sitt heftige engasjement kom han også opp i flere konflikter som på slutten av livet brakte han opp i vanskeligheter slik at han levde mer tilbaketrukket  i sine siste leveår.

Vitenskapelige bidrag 

Han vokste opp i Saint-Malo i en handelsfamilie og ble i 1714 sendte på skole i Paris. Etter to år der reiste han hjem igjen, men fortsatte der med egne i studier i musikk og matematikk. Etter å ha gjort ferdig sin skolegang, startet han i 1718 en militær karriere, men avsluttet den i 1722 for å fortsette som matematiker i Paris. Han ble valgt inn i det franske vitenskapsakademiet i Paris i 1723 og gjorde ferdig sitt første, vitenskapelig arbeid året etterpå. Det omhandlet samspillet mellom formen til et instrument og de toner det kan lage. I de følgende årene skrev han flere arbeider med matematisk innhold.

Han besøkte London i 1728 og ble der opptatt som medlem av Royal Society.  Der ble han kjent med Newtons arbeider og ble spesielt begeistret for hans gravitasjonslov. Året etter reiste han til Basel hvor han ble et år for å studere hos den berømte matematiker Johann Bernoulli og for å lære bedre hvordan Newtons gravitasjonslov kunne brukes i beskrivelsen av planetenes egenskaper.

Jordklodens form 

På denne tiden i Frankrike trodde fremdeles mange på forklaringene til Descartes hvor planetenes bevegelser skyldes usynlige virvelbevegelser mellom dem. Disse to teoriene ga forskjellige resultat for formen til jordkloden når den roterer. Teorien til Newton ville medføre den ville være litt flatklemt ved polene, mens teorien til Descartes tilsa at den i stedet vil være litt spissere der med form som et egg. 

Dette siste synet ble spesielt forsvart av den franske astronom Jacques Cassini som også hadde påvist dette ved flere tidligere målinger. Denne kontroversen gjorde Maupertuis berømt og han ble en viktig person i det sosiale og intellektuelle liv i Paris på den tiden.  Han ble kjent med Voltaire som introduserte han i 1734 til adelskvinnen Émilie du Châtelet. Hun var glødende interessert i moderne vitenskap og Maupertuis ble snart hennes privatlærer og venn.

Uenigheten mellom Maupertuis og Cassini førte til at det ble bestemt å gjennomomføre nye, geodetiske målinger lenger nord. Maupertuis ble leder for ekspedisjonen som ble sendt til Lappland i perioden 1736–1737 for å bestemme lengden til meridianbuen mellom to breddegrader. Resultatet var i overensstemmelse med Newtons teori, men likevel fortsatte en heftig strid med Cassini og hans tilhengere.

Maupertuis selv  var svært fornøydd med reisen til Lappland, og han opptrådte ved flere anledninger i Paris sameklær som han hadde bragt med seg derfra. Sine opplevelser under ekspedisjonen beskrev han i boken  som fikk mange lesere. Alt dette medførte at han i 1742 ble utnevnt til direktør for Det franske vitenskapsakademiet og året etter valgt inn i Académie française.

Den prøyssiske kongen Fredrik den store var en beundrer av fransk kultur og vitenskap. I 1740 hadde han invitert Maupertuis til å lede  vitenskapsakademiet i Berlin, sannsynligvis etter anbefaling av Voltaire som sto høyt i kurs ved hoffet. Men da Maupertuis skulle ta opp sin nye stilling der i byen,  ble kongen opptatt med å lede kampene under syvårskrigen med det resultat at Maupertuis fulgte med i felten. I slaget ved Mollwitz ble Maupertuis tatt til fange av østerrikerne og ført til Wien. Etter en tid der ble han frigitt av keiserinnen Maria Theresia og dro tilbake til Paris. Først i 1744 kunne han ta opp sin nye stilling i Berlin hvor han i 1746 formelt ble utnevnt til president for Det prøyssiske vitenskapsakademiet.

Prinsippet om minste virkning 

I denne perioden var Maupertuis blitt opptatt av mer grunnleggende problemer innen mekanikken. Newtons bevegelseslover var kjente, men idéene til Descartes og Leibniz sto fremdeles sterkt på Kontinentet. Man ville finne en dypere forståelse av deres opprinnelse, basert på datidens forståelse av materiens egenskaper og hvordan en allmektig Gud styrer alt.

Maupertuis var overbevist om Isaac Newtons teorier og ville kombinere hans mekaniske lover med bevegelsen til lys som var ment å bestå av små partikler. Pierre de Fermat hadde flere tiår tidligere forklart denne ved sitt prinsipp om at lyset gikk mellom to punkt langs den banen som tok kortest tid. Beveger det seg langs to strekninger s1 og s2 hvor brytningsindeksene er henholdsvis n1 og n2 , betyr det at summen  skal minimaliseres. Men ifølge Descartes - og også Newton - skulle lysets hastighet v være direkte proporsjonal med brytningsindeksen n slik at det gikk raskere i et tett medium som vann enn i et tynt medium som luft. Selv om dette var i direkte motsetning til hva Fermat hadde ment, trakk likevel Maupertuis den konklusjon at   skulle være minst mulig. Multipliseres dette med massen m til partikkelen, fikk man da en størrelse som Maupertuis kalte bevegelsens virkning.

Dette nye prinsippet om den minste virkning lanserte han i 1744 og anvendte det på lys, men det var ment å være generelt gyldig også for vanlige partikler. I 1746 presenterer han så de første anvendelser på rent mekaniske problemer. For to partikler med masser  m1 og  m2 som beveger seg langs en linje, er virkningen derfor . Ved en beregning som i dag virker uforståelig, kunne han vise at ved en kollisjon mellom partiklene ville virkningen virkelig ha en minimumsverdi. Slike støtprosesser var på den tiden godt forstått basert på bevarelse av bevegelsesmengde og vis viva som var datidens navn for kinetisk energi.

Maupertuis mente at all bevegelse i Naturen skjedde slik at virkningen i alminnelighet alltid antok en ekstremalverdi, det vil si at den er minimal eller maksimal. Dette skulle være et uttrykk for at alt som Gud gjør, er perfekt. Disse metafysiske argumentene ble videreført i hans bok Essai de cosmologie hvor han fra samme prinsipp prøvde å bevise eksistensen av Gud. Boken betraktes som hans filosofiske hovedverk.

En mer presis formulering av prinsippet om den minste virkning ble gjort av Leonhard Euler samtidig med Maupertuis i 1744. Han arbeidet også på den tiden ved Det prøyssiske vitenskapsakademiet i Berlin. Det ble presentert som et appendiks i den berømte boken hvor Euler for første gang ga en systematisk fremstilling av variasjonsregning. Fremstillingen her ligger tett opp til hvordan prinsippet brukes i dag og viser en matematisk innsikt som Maupertuis neppe hadde.

I 1751 ble Maupertuis beskyldt av den tysk matematiker og tidligere venn Samuel König for å ha plagiert prinsippet om den minste virkning fra Leibniz som skulle tidligere ha formulert samme prinsipp. Men König kunne ikke legge frem noe bevis for anklagen. Han ble imidlertid støttet i sitt angrep av Voltaire. Dette var meget uheldig for vitenskapsakademiet i Berlin hvor Leonhard Euler forsvarte Maupertuis som var akademiets president. Grunnen til at Voltaire blandet seg inn i kontroversen, kan være at han anså Maupertuis som en rival ved hoffet til Fredrik den store. Som en del av denne striden skrev Voltaire et ondsinnet nidskriv Diatribe du Docteur Akakia som var myntet på Maupertuis. Resultatet ble at kongen tok Maupertuis' side i striden, og Voltaire måtte forlate Berlin.

Biologisk arv 

I tiden Maupertuis var knyttet til vitenskapsakademiet i Berlin, skrev han også flere arbeid som omhandlet biologi og spesielt arv. Hans idéer innen dette feltet representerer de første forsøk på å utvikle en genetikk basert på vitenskapelige argument og observasjoner av nedarvede trekk mellom forskjellige generasjoner. På hans tid mente de fleste at et nytt individ oppstod fra et lite mikromenneske som fantes i de mannlige eller kvinnelige kjønnscellene. Hvor disse mikromenneskene kom fra, var ikke klart. Enten hadde de eksistert helt fra Skapelsen eller så ble de dannet samtidig med at kjønnscellene ble dannet.

Maupertuis skriver i en av sine populære bøker utførlig om dette emnet og nevner at etter å ha sett en albino med sorte foreldre på en utstilling i Paris, forstod han at disse gamle idéene ikke kunne være riktige. Han observerte selv gjennom avlsforsøk med dyr hvordan avkommet hadde egenskaper som måtte stamme fra begge foreldrene. Han brukte sannsynlighetsregning til å vise at i en familie i Berlin med polydaktyli ville sannsynligheten for at dette skulle opptre i tre påfølgende generasjoner være forsvinnende liten hvis denne unormaliteten ikke skjedde ved en eller annen form for arv.

Han sammenfattet sine observasjoner i en ny teori hvor hver egenskap til et individ skyldes små partikler som opptrer i par, en fra hver foreldre. Ved paringen vil hver slik partikkel ha en innebygd tendens til å oppsøke sin motpart. Hvis det for en bestemt egenskap kom sammen for mange eller få partikler, ville det da oppstå en defekt eller i verste fall kunne det oppstå et monster. Han drøftet også muligheten for at en eller flere av disse arvepartiklene plutselig kunne forandres slik at det kunne resultere i nye spesier av arten. Dette ville da tilsvare det som i våre dager kalles en mutasjon. Disse idéene er ikke så forskjellige fra hva som hundre år senere ble foreslått av Gregor Mendel, Darwin og vår kjennskap til genene i kromosomene.

Siste leveår 

Prinsippet om minste virkning anså Maupertuis som sitt viktigste bidrag til vitenskapen. Men i ettertid kom dette i skyggen av striden ved vitenskapsakademiet i Berlin mellom han og Voltaire. At hans tidligere venn skulle svikte på en slik måte, skuffet han stort og virket sannsynligvis også inn på hans stadig sviktende helse. Han sa fra seg stillingen som president i akademiet i 1753 og tilbrakte deretter stadig mer tid i Frankrike. På en reise sydover ble han syk og tok inn hos sønnen til sin gamle lærer Johann Bernoulli i Basel. Der døde Maupertuis i 1759.

Referanser

Litteratur 
 R. Outhier, Journal de un voyage au nord en 1736 & 1737, Paris (1744).
 M. Terrall, The Man who flattended the Earth: Maupertuis and the Sciences in the Enlightenment, University of Chicago Press, Chicago (2002). ISBN 0-226-79360-5.
 
 
 Osmo Pekonen & Anouchka Vasak, Maupertuis en Laponie, Paris: Hermann (2014). ISBN 978-2-7056-8867-7.

Eksterne lenker 
 
 Pierre Louis Maupertuis biografi, St.Andrews University, Scotland.
 Lapplandsekspedisjonen  Rovaniemi, Finland.

Franske matematikere
Franske filosofer
Medlemmer av Det franske vitenskapsakademiet
Opplysningstidens filosofer
Personer fra Saint-Malo