Можно себе представить гордость юноши, когда он впервые отправился на заседание Академии, открытое только для избранных. Аппартаменты Академии помещались в первом этаже Лувра и выходили окнами на широкий внутренний двор. Нужно было подняться по лестнице Генриха II, потом пройти через бывший «Зал правительства», разбитый на мелкие комнатки с коридором между ними, шириной шагов в двенадцать, и отсюда в «Зал Генриха II», в котором происходили заседания Академии. Пройдя через следующий «Зал семи каминов», посетитель доходил до комнат, отведенных для опытов анатомов и механиков. «Зал семи каминов» был разбит тогда на две комнаты, в одной из которых красовались скелеты крупных четвероногих – слонов и верблюдов, большие земные и небесные глобусы и находилась часть библиотеки. В другой комнате помещалась главная часть библиотеки. В 1785 году «его величество милостиво пожаловал» Академии подвал, в котором велел устроить кунсткамеру, доступную для публичного обозрения.
Знакомство с Бошар де Сароном, состоявшееся при содействии Даламбера, вскоре помогло Лапласу улучшить свое положение и найти в лице Бошара издателя своих трудов, а через одиннадцать лет получить место экзаминатора в королевском корпусе артиллеристов; это место занимал раньше известный математик Безу, и оно давало приличное жалованье. Смерть Безу позволила Лапласу получить сносное материальное обеспечение. Ко времени знакомства с Лапласом Бошар де Сарон прошел длинный путь государственных должностей. Он был сведущим математиком и астрономом и в 1779 году был назначен в Академию наук почетным членом. Им были опубликованы некоторые научные работы (в 1761 и 1769 гг.). Бошар де Сарон принимал участие в вычислениях астрономов и иногда давал им средства на опубликование трудов или на приобретение новых инструментов. Кроме Лапласа, покровительством Бошар де Capoнa пользовались и другие астрономы.
В начале 1776 года военная школа, куда пять лет назад Даламбер устроил Лапласа, была совершенно реорганизована, и Лаплас должен был оставить свою должность. Однако ему назначили (вероятно, не без хлопот с его стороны) пенсию в размере 600 ливров «за услуги, оказанные в качестве профессора математики».
В 1785 году Лаплас был назначен пенсионером на место скончавшегося Леруа, т. е. стал полноправным членом Академии наук. Назначение Лапласа пенсионером состоялось в связи с новой реорганизацией Академии. По королевскому указу от 23 апреля 1785 года Академия наук была разбита на восемь разрядов: геометрии, астрономии, механики, физики, анатомии, химии и металлургии, ботаники и агрономии, естественной истории и минералогии. В каждый разряд назначалось по три пенсионера и по три сотрудника. Кроме них, назначались непременный секретарь и казначей, двенадцать почетных академиков и двенадцать нештатных «сотрудников». Восемь мест «сотрудников» было оставлено для иностранцев. В разряд механики были назначены пенсионерами Лаплас и два аббата – Боссю и Рошон. В разряд геометрии, куда первоначально метил Лаплас, среди других назначили Борда и Кузеня. Разряд астрономии составили Лемонье, Лаланд и Лежантиль (пенсионеры), Кассини и Дажеле (сотрудники). Друг Лапласа – астроном Байи попал в разряд физики, а среди химиков близкими ему людьми являлись пенсионер Лавуазье и сотрудник Бертолле. Вскоре Лавуазье был назначен директором Академии.
Еще в самом начале пребывания в Академии наук Лаплас написал свою основную работу по вопросу об устойчивости солнечной системы; она имела значение не только для астрономии, но дала богатую пищу и для философской дискуссии. Попутно он выполнил ряд ценных работ по чистой математике и физике.
Работы Лапласа по чистой математике, сравнительно немногочисленные, относятся К двум периодам; к ранней молодости (1771–1777) и к поздним годам (1809). Они касаются преимущественно так называемой теории интегрирования уравнений в частных производных. Некоторые из данных им методов применяются до сих пор и носят имя Лапласа.
Другие работы Лапласа по математике, о которых речь будет дальше, связаны с теорией тяготения и с теорией вероятностей. Они касались теории определителей, теории алгебраических уравнений и теории конечных разностей. Гораздо важнее была развитая Лапласом теория потенциала и открытие шаровых функций, играющих теперь большую роль в естествознании.
Среди второстепенных работ Лапласа хорошо известны его исследования о теплоте и электричестве, сделанные им совместно с Лавуазье, с которым он в период 1779–1784 годов был очень близок.
Гениальный родоначальник современной научной химии был богатым человеком, имел большую собственную лабораторию и не жалел средств на производство опытов в таком масштабе и с такой точностью, которые не снились его предшественникам.
Лавуазье, поддерживаемый Бертолле, Фуркруа и Гиттоном де Морво, вел горячую и упорную борьбу с защитниками старых взглядов, ведущих свое начало от алхимии и мистицизма. До какой степени разгорались страсти в этой борьбе, можно судить по тому, что в Германии был торжественно сожжен портрет Лавуазье, как вредного научного шарлатана. Лаплас не только решительно поддерживал великого химика своими трудами и авторитетом, но и лично оказывал на него огромное влияние.
Лаплас и Лавуазье занялись вопросом о теплоемкости тел, о так называемой скрытой теплоте плавления, т. е. о том количестве тепла, Которое надо затратить, чтобы твердое тело перевести в жидкое состояние. Они же определяли теплоемкость тел, т. е. количество тепла, которое нужно им сообщить, чтобы единицу их массы нагреть на один градус. Для определения теплоемкости тел они устроили прибор – «ледяной калориметр», до сих пор иногда употребляющийся наряду с более совершенным калориметром Бунзена (предложен лет на восемьдесят позднее). Этим прибором Лаплас и Лавуазье измерили теплоемкость ряда тел и, кажется, это был единственный случай, когда Лаплас соприкоснулся вплотную с наблюдением и экспериментом. Вероятно, лабораторная часть работы лежала практически на Лавуазье и его помощниках. Их данные по расширению твердых тел были первыми, пригодными для практики. Для измерения самого расширения они впервые применили зрительную трубу. Эти опыты долгое время, однако, не обращали на себя внимания ученых.
В 1783 году Лаплас вместе с Лавуазье принимал участие в опытах по горению водорода в кислороде. Он помогал Лавуазье и в обосновании теории теплоты и в борьбе с устаревшей гипотезой о флогистоне.
В туманных представлениях химиков старого закала флогистон был «жидкостью», особым тонким веществом, выделяющимся из тел при горении и нагревании. Опыты и теоретические рассуждения Лапласа и Лавуазье положили начало правильному взгляду на процессы горения и окисления тел. В частности, в некоторых высказываниях Лапласа мелькает правильный взгляд на теплоту, как на один из видов движения материи.
В марте 1780 года Париж посетил Вольта. В связи с исследованием атмосферного электричества он демонстрировал в Академии следующий опыт. Он испарял в сосуде воду и доказал, что водяной пар заряжается положительным, а металлический сосуд отрицательным электричеством. Одновременно с ним эти опыты произвели Лаплас и Лавуазье, и можно считать, что все трое одновременно и совместно явились первыми исследователями происхождения атмосферного электричества. Через шестьдесят три года их опыт был повторен гениальным Фарадеем.
В эти непосредственно предшествующие революции годы Лаплас уделил некоторое время вопросам, связанным с социальной гигиеной.
Так, например, в 1785 году Лаплас участвовал в комиссии Академии, которая под руководством Байи обследовала состояние больницы для бедных, известной под названием «Дом милосердия». Комиссия была назначена потому, что городской архитектор Пойе предлагал перевести больницу в другое помещение, но администрация больницы всячески Препятствовала обследованию. Отчет комиссии рисует самую жуткую и омерзительную картину безобразий и издевательств, чинимых над больными. Это был очаг заразы и царство ужасающей смертности. Больных оспой укладывали по шестеро на одну кровать в полтора метра шириной. На такую же кровать помещали вповалку тифозных и беременных, детей и взрослых. Нечистоты валялись тут же, в палатах, и на них лежали те, для кого нехватало постелей. Стоит ли добавлять, что доклад Академии не привел ни к каким переменам, и «Дом милосердия» или, вернее, «Дом истязаний» просуществовал в том же виде еще шестьдесят лет.
В 1786 году Лаплас в комиссии того же состава обследовал антисанитарное состояние парижских боен. Ряд столетий бойни находились в самом городе, распространяя заразу, грязь, зловоние. Доклад правительству, назначившему эту комиссию, с требованием вынести бойни за город, также остался безрезультатным. Лишь через пятнадцать лет Наполеон освободил столицу от боен.
Годы, следовавшие за вступлением в Академию наук до самой революции 1789 года, текли для Лапласа тихо и спокойно. За это время им были выполнены и напечатаны его главные работы, в частности – по небесной механике, хотя вторичное опубликование их в виде обобщенной сводки в «Небесной механике» началось лишь после революции и продолжалось много лет.
В марте 1788 года, в возрасте тридцати девяти лет, Лаплас женился на Шарлотте де Курти, красивой женщине с живым и мягким характером. Она всячески стремилась обеспечить мужу наилучшие условия для работы. Она была гостеприимна, и в доме Лапласа с удовольствием проводили время его многочисленные знакомые и ученики. Через год после женитьбы Шарлотта Лаплас родила сына, которому дали имя Шарль Эмиль Пьер Жозеф.