Жозеф Фурье -Joseph Fourier

Жозеф Фурье
Фурье2 - восстановление1.jpg
Жан-Батист Жозеф Фурье
Рожденный ( 1768-03-21 )21 марта 1768 г.
Осер , Бургундия , Королевство Франция (теперь в Йонне , Франция )
Умер 16 мая 1830 (1830-05-16)г. (62 года)
Париж , Королевство Франция
Национальность Французский
Альма-матер École Normale Supérieure
Известен (см. список)
Число Фурье
Ряд
Фурье Преобразование
Фурье Закон проводимости
Фурье Исключение Фурье–Моцкина
Парниковый эффект
Научная карьера
Поля Математик , физик , историк
Учреждения École Normale Supérieure
École Polytechnique
Академические консультанты Жан-Батист Био Жозеф-Луи Лагранж
Известные студенты Питер Густав Лежен Дирихле
Клод-Луи Навье
Джованни Плана

Жан-Батист Жозеф Фурье ( / ˈ f ʊr i eɪ , - i ər / ; французский:  [fuʁje] ; 21 марта 1768 г. - 16 мая 1830 г.) был французским математиком и физиком , родившимся в Осере и наиболее известным тем, что инициировал исследование Фурье . ряды , которые со временем развились в анализ Фурье и гармонический анализ , и их приложения к задачам теплообмена и вибраций . Преобразование Фурье и закон проводимости Фурье также названы в его честь. Фурье также обычно приписывают открытие парникового эффекта .

биография

Фурье родился в Осере (сейчас в Йонне , департамент Франции), в семье портного . Он осиротел в возрасте девяти лет. Фурье был рекомендован епископу Осера , и благодаря этому представлению он получил образование в бенедиктинском ордене монастыря Святого Марка. Комиссии в научном корпусе армии были зарезервированы для лиц хорошего происхождения, и, таким образом, он не имел права на это, он принял военную лекцию по математике. Он принимал видное участие в своем районе в продвижении 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, в которых французская армия должна была полагаться на свое военное снаряжение. Он также внес несколько математических статей 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.

Акварельные карикатуры 1820 года на французских математиков Адриана-Мари Лежандра (слева) и Жозефа Фурье (справа) французского художника Жюльена-Леопольда Бойи , акварельные портреты под номерами 29 и 30 из Альбома 73 портретов-заряда акварелей членов Института .

В 1801 году Наполеон назначил Фурье префектом (губернатором) департамента Изер в Гренобле , где он руководил строительством дорог и другими проектами. 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.

... префект департамента Изер недавно умер, я хотел бы выразить свое доверие гражданину Фурье, назначив его на это место.

Портрет Фурье работы Клода Готеро , около 1806 года.

Поэтому, будучи верным Наполеону, он занял должность префекта. Именно в Гренобле он начал экспериментировать с распространением тепла. Он представил свою статью «О распространении тепла в твердых телах» Парижскому институту 21 декабря 1807 года. Он также внес свой вклад в монументальное « Описание Египта» .

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.

В 1830 году его ухудшившееся здоровье начало сказываться:

Фурье уже испытал в Египте и Гренобле несколько приступов аневризмы сердца. В Париже невозможно было ошибиться в отношении первопричины частых удуший, которые он испытывал. Однако падение, которое он перенес 4 мая 1830 г., спускаясь по лестнице, усугубило болезнь до такой степени, какой нельзя было опасаться.

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, чтобы отразить его положение в качестве секретаря Каирского института и его сопоставление Description de l'Égypte . Его имя является одним из 72 имен, начертанных на Эйфелевой башне .

Бронзовая статуя была воздвигнута в Осере в 1849 году, но во время Второй мировой войны ее переплавили на вооружение. Университет Жозефа Фурье в Гренобле назван в его честь.

Аналитическая теория тепла

В 1822 году Фурье опубликовал свою работу о тепловом потоке в Théorie analytique de la chaleur ( «Аналитическая теория тепла »), в которой основывал свои рассуждения на законе охлаждения Ньютона , а именно, что поток тепла между двумя соседними молекулами пропорционален крайне малая разница их температур. Эта книга была переведена с редакционными «поправками» на английский язык 56 лет спустя Фриманом (1878 г.). Книга также была отредактирована со многими редакционными исправлениями Дарбу и переиздана на французском языке в 1888 году.

В эту работу было внесено три важных вклада: один чисто математический, два существенно физических. В математике Фурье утверждал, что любую функцию переменной, непрерывную или прерывистую , можно разложить в ряд синусов , кратных этой переменной. Хотя этот результат неверен без дополнительных условий, наблюдение Фурье о том, что некоторые разрывные функции являются суммой бесконечных рядов, было прорывом. Вопрос о том, когда сходится ряд Фурье, был фундаментальным на протяжении столетий. Жозеф-Луи Лагранж привел частные случаи этой (ложной) теоремы и подразумевал, что метод является общим, но он не занимался этим вопросом. 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 . Другим физическим вкладом было предложение Фурье его дифференциального уравнения в частных производных для кондуктивной диффузии тепла. Теперь этому уравнению учат каждого, кто изучает математическую физику.

Вещественные корни многочленов

Бюст Фурье в Гренобле

Фурье оставил незаконченную работу по определению и нахождению действительных корней многочленов, которая была отредактирована Клодом-Луи Навье и опубликована в 1831 году. Эта работа содержит много оригинального материала, в частности, теорему Фурье о многочленных действительных корнях , опубликованную в 1820 году. Франсуа Будан , в 1807 и 1811 годах независимо друг от друга опубликовал свою теорему (также известную под именем Фурье), которая очень близка к теореме Фурье (каждая теорема является следствием другой). Доказательство Фурье обычно приводилось в 19 веке в учебниках по теории уравнений. Полное решение проблемы было дано в 1829 году Жаком Шарлем Франсуа Штурмом .

Открытие парникового эффекта

Могила Фурье, кладбище Пер-Лашез

В 1820-х годах Фурье подсчитал, что объект размером с Землю и находящийся на расстоянии от Солнца должен быть значительно холоднее, чем планета на самом деле, если нагревается только за счет воздействия приходящей солнечной радиации. Он рассмотрел различные возможные источники дополнительного наблюдаемого тепла в статьях, опубликованных в 1824 и 1827 годах. межзвездное пространство. 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, хотя Фурье никогда не называл его так.

В своих статьях Фурье ссылался на эксперимент де Соссюра , который обложил вазу черненой пробкой. В пробку он вставил несколько прозрачных стекол, разделенных воздушными промежутками. Полуденный солнечный свет мог проникать в верхнюю часть вазы через стеклянные панели. Температура стала более повышенной в более внутренних отсеках этого устройства. Фурье пришел к выводу, что газы в атмосфере могут образовывать устойчивый барьер, подобный оконным стеклам. Этот вывод, возможно, способствовал более позднему использованию метафоры «парникового эффекта» для обозначения процессов, определяющих температуру атмосферы. Фурье отметил, что фактические механизмы, определяющие температуру атмосферы, включали конвекцию , которой не было в экспериментальном устройстве де Соссюра.

Работает

Аналитическая теория шалёра , 1888 г.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

Внешние ссылки