Жозеф Фурье
Жозеф Фурье | |
|---|---|
 | |
| Рожденный | Жан-Батист Жозеф Фурье 21 марта 1768 г. |
| Умер | 16 мая 1830 г. (62 года) Париж , Франция |
| Альма-матер | Высшая нормальная школа |
| Известный | |
| Научная карьера | |
| Поля | Математик, физик , историк |
| Учреждения |
|
| Научные консультанты | |
| Известные студенты | |
Жан-Батист Жозеф ( / ˈ f ʊr i eɪ , -i ər / ; Фурье [1] Французский: [fuʁje] ; 21 марта 1768 — 16 мая 1830) — французский математик и физик , родившийся в Осере и наиболее известный как инициатор исследования рядов Фурье , которые в конечном итоге переросли в анализ Фурье и гармонический анализ , а также их применения к проблемам теплопередачи и вибраций . и Преобразование Фурье закон проводимости Фурье также названы в его честь. Фурье также обычно приписывают открытие парникового эффекта . [2]
Биография [ править ]
Фурье родился в Осере (ныне Йонна департамент во Франции) в семье портного . Он осиротел в девятилетнем возрасте. Фурье был рекомендован епископу Осера , и благодаря этому представлению он получил образование в бенедиктинском ордене монастыря Святого Марка. Должности в научном корпусе армии были зарезервированы для лиц хорошего происхождения, и, будучи, таким образом, не имеющим на это права, он принял военную должность лектора по математике. Он принял видное участие в своем округе в пропаганде Французской революции , работая в местном революционном комитете. Он был ненадолго заключен в тюрьму во время террора , но в 1795 году был назначен в Нормальную школу и впоследствии сменил Жозефа-Луи Лагранжа в Политехнической школе .
Фурье сопровождал Наполеона Бонапарта в его египетской экспедиции в 1798 году в качестве научного консультанта и был назначен секретарем Института Египта . Отрезанный от Франции британским флотом, он организовал мастерские, на которые французская армия должна была рассчитывать во время войны. Он также внес несколько математических работ в Египетский институт (также называемый Каирским институтом), который Наполеон основал в Каире с целью ослабления британского влияния на Востоке. После британских побед и капитуляции французов под командованием генерала Мену в 1801 году Фурье вернулся во Францию.
.jpg)
В 1801 году [4] Наполеон назначил Фурье префектом (губернатором) департамента Изер в Гренобле , где он курировал строительство дорог и другие проекты. Однако Фурье ранее вернулся домой из экспедиции Наполеона в Египет, чтобы возобновить свою академическую должность профессора Политехнической школы , когда Наполеон в своем замечании решил иначе.
... недавно умер префект департамента Изер, и я хотел бы выразить доверие гражданину Фурье, назначив его на это место. [4]
Таким образом, будучи верным Наполеону, он занял должность префекта. [4] Именно в Гренобле он начал экспериментировать с распространением тепла. Он представил свою статью «О распространении тепла в твердых телах» в Парижском институте 21 декабря 1807 года. Он также внес свой вклад в монументальное «Описание Египта» . [5]
В 1822 году Фурье сменил Жана Батиста Жозефа Деламбра на посту постоянного секретаря Французской академии наук . В 1830 году он был избран иностранным членом Шведской королевской академии наук .
Фурье никогда не был женат. [6]
В 1830 году его ухудшившееся здоровье начало сказываться:
Фурье уже пережил несколько приступов аневризмы сердца в Египте и Гренобле. В Париже невозможно было ошибиться относительно первопричины частых удуший, которые он испытывал. Однако падение, которое он перенес 4 мая 1830 года при спуске по лестнице, усугубило болезнь до такой степени, чего можно было бы когда-либо опасаться. [7]
Вскоре после этого события он умер в своей постели 16 мая 1830 года.
Фурье был похоронен на кладбище Пер-Лашез в Париже, гробнице, украшенной египетским мотивом, отражающим его должность секретаря Каирского института и его сборник « Описание Египта» . Его имя — одно из 72 имен, написанных на Эйфелевой башне .
Бронзовая статуя была установлена в Осере в 1849 году, но во время Второй мировой войны ее переплавили на вооружение. Университет Жозефа Фурье Его именем был назван в Гренобле.
Аналитическая тепла теория
В 1822 году Фурье опубликовал свою работу по тепловому потоку в Аналитической « теории тепла ». [8] в котором он основывал свои рассуждения на законе охлаждения Ньютона , а именно на том, что поток тепла между двумя соседними молекулами пропорционален чрезвычайно малой разнице их температур. Эту книгу перевели, [9] с редакционными «поправками», [10] на английский язык 56 лет спустя Фрименом (1878 г.). [11] Книга также была отредактирована математиком Жаном Гастоном Дарбу со многими редакционными исправлениями и переиздана на французском языке в 1888 году. [10]
В эту работу было внесено три важных вклада: один чисто математический, два по существу физические. В математике Фурье утверждал, что любую функцию переменной, как непрерывную , так и прерывистую , можно разложить в ряд синусов , кратных переменной. Хотя этот результат неверен без дополнительных условий, наблюдение Фурье о том, что некоторые разрывные функции представляют собой сумму бесконечных рядов, было прорывом. Вопрос определения момента сходимости ряда Фурье был фундаментальным на протяжении веков. Жозеф-Луи Лагранж привел частные случаи этой (ложной) теоремы и подразумевал, что метод является общим, но не стал развивать эту тему. Питер Густав Лежен Дирихле был первым, кто удовлетворительно продемонстрировал это с некоторыми ограничительными условиями. Эта работа обеспечивает основу для того, что сегодня известно как преобразование Фурье .
Одним из важных физических вкладов в книгу была концепция размерной однородности в уравнениях; т.е. уравнение может быть формально правильным только в том случае, если размеры совпадают по обе стороны равенства; Фурье внес важный вклад в анализ размерностей . [12] Другим физическим вкладом было предложение Фурье его уравнения в частных производных для кондуктивной диффузии тепла. Это уравнение теперь преподается каждому студенту, изучающему математическую физику.
Действительные корни многочленов [ править ]
Фурье оставил незаконченную работу по определению и расположению вещественных корней полиномов, которая была отредактирована Клодом-Луи Навье и опубликована в 1831 году. Эта работа содержит много оригинального материала, в частности, теорему Фурье о вещественных корнях многочленов , опубликованную в 1820 году. Теорема Фурье о действительных корнях многочленов утверждает, что многочлен с действительными коэффициентами имеет действительный корень между любыми двумя последовательными нулями его производной. [13] [14] Франсуа Будан в 1807 и 1811 годах независимо опубликовал свою теорему (также известную под именем Фурье), которая очень близка к теореме Фурье (каждая теорема является следствием другой). Доказательство Фурье [13] это тот, который обычно давался в XIX веке в учебниках по теории уравнений. [а] Полное решение проблемы было дано в 1829 году Жаком Шарлем Франсуа Штурмом . [15]
Открытие парникового эффекта [ править ]
В 1820-х годах Фурье подсчитал, что объект размером с Землю и находящийся на расстоянии от Солнца должен быть значительно холоднее, чем на самом деле является планета, если он нагревается только за счет воздействия приходящей солнечной радиации. Он исследовал различные возможные источники дополнительного наблюдаемого тепла в статьях, опубликованных в 1824 году. [16] и 1827. [17] Однако в конце концов из-за большой разницы в 33 градуса между его расчетами и наблюдениями Фурье ошибочно полагал, что существует значительный вклад излучения межзвездного пространства. Тем не менее, рассмотрение Фурье возможности того, что атмосфера Земли может действовать как своего рода изолятор, широко признано как первое предположение о том, что сейчас известно как парниковый эффект . [18] хотя Фурье никогда не называл это так. [19] [20]
В своих статьях Фурье ссылался на эксперимент Ораса Бенедикта де Соссюра , который облицовал вазу почерневшей пробкой. В пробку он вставил несколько листов прозрачного стекла, разделенных промежутками воздуха. Полуденный солнечный свет проникал в верхнюю часть вазы через стеклянные панели. Температура стала более высокой во внутренних отсеках этого устройства. Фурье заметил, что если бы газы в атмосфере могли образовывать устойчивый барьер, подобный стеклянным панелям, они бы оказывали аналогичное влияние на температуру планеты. [17] Этот вывод, возможно, способствовал более позднему использованию метафоры «парникового эффекта» для обозначения процессов, определяющих температуру воздуха. [21] Фурье отметил, что фактические механизмы, определяющие температуру атмосферы, включают конвекцию , которой не было в экспериментальном устройстве де Соссюра.
Работает [ править ]
- «Об использовании теоремы Декарта при поиске пределов корней» . Бюллетень наук Парижского филоматического общества : 156–165 . 1820.
- Аналитическая теория теплоты (на французском языке). Париж: Firmin Didot Père et Fils. 1822. OCLC 2688081 .
- Аналитическая теория теплоты (на французском языке). Полет. 1. Париж: Готье-Виллар. 1888.
- «Общие замечания о температурах земного шара и планетарных пространств» . Анналы химии и физики . 27 : 136–167. 1824а.
- Гей-Люссак, Жозеф Луи ; Араго, Франсуа , ред. (1824б). «Теоретическое резюме свойств искусственного тепла» . Анналы химии и физики . 27 . Париж: 236–281.
- Память о температуре земного шара и планетарных пространств . Полет. 7. Мемуары Королевской академии наук. 1827а. стр. 569–604. Перевод У.М. Коннолли
- Память о различении мнимых корней и о применении теорем алгебраического анализа к трансцендентным уравнениям, зависящим от теории теплоты . Полет. 7. Мемуары Королевской академии наук об Институте Франции. 1827б. стр. 605–624.
- Анализ детерминированных уравнений . Полет. 10. Братья Фирмин Дидо. 1827в. стр. 119–146. Архивировано из оригинала 30 сентября 2011 года . Проверено 20 апреля 2011 г.
- Общие замечания о применении принципов алгебраического анализа к трансцендентным уравнениям . Полет. 10. Париж:Мемуары Королевской академии наук об Институте Франции. 1827г. стр. 119–146.
- Анализ диссертации о движении тепла в жидкостях . Полет. 12. Париж: Мемуары Королевской академии наук об Институте Франции. 1833.стр. 507–530.
- Отчет о тонтинах . Том. 5. Париж: Мемуары Королевской академии наук. 1821. стр. 100-1. 26–43.
См. также [ править ]
- Фурье-анализ
- Преобразование Фурье – Делиня
- Уравнение теплопроводности
- Спектральный анализ методом наименьших квадратов
- Список вещей, названных в честь Жозефа Фурье
Ссылки [ править ]
- ^ Эти вопросы больше не считались важными с конца 19 века до второй половины 20 века, где они снова появились для нужд компьютерной алгебры .
- ^ «Фурье» . Dictionary.com Полный (онлайн). nd
- ^ Коуи, Дж. (2007). Изменение климата: биологические и человеческие аспекты . Издательство Кембриджского университета. п. 3 . ISBN 978-0-521-69619-7 .
- ^ Буалли, Жюльен-Леопольд. (1820). Альбом из 73 акварельных портретов сотрудников института ( акварельный портрет № 29). Библиотека Института Франции.
- ^ Перейти обратно: а б с О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Джозеф Фурье» , Архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
- ^ Ноулан, Роберт. Хроника людей-математиков (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 года . Проверено 2 февраля 2015 г.
- ^ «№ 1878: Жан Батист Жозеф Фурье» . www.uh.edu . Проверено 6 ноября 2022 г.
- ^ Араго, Франсуа (1857). Биографии выдающихся ученых .
- ^ Фурье 1822 .
- ^ Фриман, А. (1878). Аналитическая теория тепла , Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания, цитируется Трусделлом, Калифорния (1980), Трагикомическая история термодинамики, 1822–1854 , Спрингер, Нью-Йорк, ISBN 0-387-90403-4 , стр. 52.
- ^ Перейти обратно: а б Трусделл, Калифорния (1980). Трагикомическая история термодинамики, 1822–1854 гг. , Спрингер, Нью-Йорк, ISBN 0-387-90403-4 , стр. 52.
- ^ Гонсалес, Рафаэль; Вудс, Ричард Э. (2010). Цифровая обработка изображений (Третье изд.). Река Аппер-Седл: Пирсон Прентис-холл. п. 200. ИСБН 978-0-13-234563-7 .
- ^ Мейсон, Стивен Ф.: История наук (Саймон и Шустер, 1962), стр. 169.
- ^ Перейти обратно: а б Фурье 1820 г.
- ^ Граттан-Гиннесс, И. (1970). «Предчувствие линейного программирования Джозефом Фурье» . Ежеквартальный журнал операционных исследований . 21 (3): 361–364. дои : 10.2307/3008492 . JSTOR 3008492 . Проверено 21 марта 2023 г.
- ^ . А. Розенбаум и Э. Л. Дэвис, Теорема Фурье , . А. Розенбаум и Э. Л. Дэвис
- ^ Фурье 1824а .
- ^ Перейти обратно: а б Фурье 1827а .
- ^ Уэрт, С. (2008). «Парниковый эффект углекислого газа» . Архивировано из оригинала 11 ноября 2016 года . Проверено 27 мая 2008 г.
- ^ Флеминг, младший (1999). «Жозеф Фурье, «парниковый эффект» и поиск универсальной теории земных температур». Стараться . 23 (2): 72–75. дои : 10.1016/s0160-9327(99)01210-7 .
- ^ Баум-старший, Руди М. (2016). «Расчеты на будущее: первый сторонник изменения климата» . Дистилляции . 2 (2): 38–39 . Проверено 22 марта 2018 г.
- ^ Осман, Джени (2011), 100 идей, которые изменили мир , Random House, стр. 65, ISBN 9781446417485 [
Фурье] не назвал свое открытие парниковым эффектом, но будущие ученые назвали его так в честь эксперимента [де Соссюра], который повлиял на работу Фурье
.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Исходный текст из общественного достояния . История математики Роуз.
- Фурье, Жозеф. (1822). Аналитическая теория теплоты . Фирмин Дидо (переиздан издательством Cambridge University Press , 2009 г.; ISBN 978-1-108-00180-9 )
- Фурье, Жозеф. (1878). Аналитическая теория тепла . Издательство Кембриджского университета (переиздано издательством Кембриджского университета , 2009 г.; ISBN 978-1-108-00178-6 )
- Фурье, Ж.-Б.-Ж. (1824 г.). Мемуары Королевской академии наук Института Франции VII . 570–604 ( Мемуары о температуре земного шара и планетарных пространств - эссе о парниковом эффекте, опубликованное в 1827 году)
- Фурье, Дж. Историческая хвалебная речь сэра Уильяма Гершеля, произнесенная на публичном заседании Королевской академии наук 7 июня 1824 года. История Королевской академии наук Института Франции, том VI, 1823 год, с. lxi.[стр. 227]
Внешние ссылки [ править ]
СМИ, связанные с Жозефом Фурье, на Викискладе?
- О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Джозеф Фурье» , Архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
- Фурье, JBJ, 1824 г., Общие замечания о температурах земного шара и планетарных пространств, в Annales de Chimie et de Physique, Vol. 27, с. 136–167 - перевод Берджесса (1837 г.).
- Университет Жозефа Фурье, Гренобль, Франция. Архивировано 22 июня 2006 года в Wayback Machine.
- Джозеф Фурье и вувузела на MathsBank.co.uk. Архивировано 28 апреля 2012 г. в Wayback Machine.
- Жозеф Фурье в проекте «Математическая генеалогия»
- Жозеф Фурье – Полное собрание сочинений, том 2 Gallican-Math
- «Эпизод 2 — Жозеф Фурье» . YouTube . Политехническая школа. 16 января 2019 г. Архивировано из оригинала 15 декабря 2021 г.
- Жозеф Фурье
- 1768 рождений
- 1830 смертей
- Французские математики
- Французские математики XVIII века.
- Французские математики XIX века.
- Бароны Первой Французской империи
- Похороны на кладбище Пер-Лашез
- Члены Комиссии наук и искусств
- Французские гидродинамики
- Иностранные члены Королевского общества
- Французские физики
- Почетные члены Санкт-Петербургской Академии наук.
- Французские математические аналитики
- Члены Французской академии
- Члены Французской академии наук
- Члены Шведской королевской академии наук
- Сотрудники Французской академии наук
- Люди из Осера
- Префекты Изера
- Французские католики