Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено Жан-Батистом Жозефом Фурье )
Перейти к навигации Перейти к поиску
О французском философе-социалисте см. Шарль Фурье .
Жозеф Фурье
Fourier2.jpg
Жан-Батист Жозеф Фурье
Родившийся( 1768-03-21 )21 марта 1768 г.
Осер , Бургундия , Королевство Франции (ныне Йонна , Франция )
Умер16 мая 1830 г. (1830-05-16)(62 года)
Париж , Королевство Франция
НациональностьФранцузский
Альма-матерÉcole Normale Supérieure
Известен(см. список)
Число
Фурье Ряд
Фурье Преобразование
Фурье Закон проводимости
Фурье – Моцкина Исключение
Парниковый эффект
Научная карьера
ПоляМатематик , физик , историк
УчрежденияÉcole Normale Supérieure
École Polytechnique
Академические консультантыЖозеф-Луи Лагранж
Известные студентыПитер Густав Лежен Дирихле
Клод-Луи Навье
Джованни Плана

Жан-Батист Жозеф Фурье ( / е ʊr я eɪ , - я ər / ; [1] Французский:  [fuʁje] ; 21 марта 1768 - 16 мая 1830) был французский математик и физик родился в Осер и самым известным для инициирования исследование рядов Фурье , которые в конечном итоге переросли в анализ Фурье и гармонический анализ , и их приложения к проблемам теплопередачи и колебаний . Преобразование Фурьеи закон проводимости Фурье также названы в его честь. Фурье также приписывают открытие парникового эффекта . [2]

Биография [ править ]

Фурье родился в Осер ( в настоящее время в Йонне департаменту Франции), сын портного . Он осиротел в возрасте девяти лет. Фурье был рекомендован епископом Осерского, и благодаря этому вступлению он получил образование в бенедиктинском ордене монастыря Святого Марка. Комиссионные в научном корпусе армии были зарезервированы для тех, кто имел хорошее происхождение, и, будучи таким образом непригодным, он согласился на военную лекцию по математике. В своем округе он принимал видное участие 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 Нормальскую 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 французской армии приходилось полагаться для своих военных боеприпасов. 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 Portraits-Charge Aquarellés des Membres de I'Institut . [3]

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 в Политехнической школе, когда Наполеон решил иначе в своем замечании.

... префект департамента Изер недавно умер, я хотел бы выразить свое доверие гражданину Фурье, назначив его на это место. [4]

Следовательно, будучи верным Наполеону, он занял должность префекта. [4] В Гренобле он начал эксперименты по распространению тепла. Он представил свою статью « О распространении тепла в твердых телах» Парижскому институту 21 декабря 1807 года. Он также внес 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 .

В 1830 году его ослабленное здоровье начало сказываться:

Фурье уже испытал в Египте и Гренобле несколько приступов аневризмы сердца. В Париже невозможно было ошибиться относительно основной причины частых удушений, которые он испытывал. Однако падение, которое он выдержал 4 мая 1830 года при спуске по лестнице, усугубило болезнь до такой степени, которой можно было даже не опасаться. [6]

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 подборку Description de l'Égypte . Его имя - одно из 72 имен, нанесенных на Эйфелеву башню .

Бронзовая статуя была установлена ​​в Осере в 1849 году, но во время Второй мировой войны ее переплавили для вооружения. [a] Университет Жозефа Фурье в Гренобле назван в его честь.

Аналитическая теория тепла [ править ]

Эскиз Фурье, около 1820 года.

В 1822 году Фурье опубликовал свою работу по тепловому потоку в Théorie analytique de la chaleur ( Аналитическая теория тепла ) [7], в которой он основывал свои рассуждения на законе охлаждения Ньютона , а именно, что поток тепла между двумя соседними молекулами пропорционально крайне малой разнице их температур. Эта книга была переведена [8] с редакционными «исправлениями» [9] на английский язык 56 лет спустя Фрименом (1878). [10] Книга была также отредактирована с множеством редакционных исправлений Дарбу и переиздана на французском языке в 1888 году. [9]

В эту работу было внесено три важных вклада: один чисто математический, два по существу физический. В математике Фурье утверждал, что любую функцию переменной, как непрерывную, так и прерывную, можно разложить в ряд синусов, кратных 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 веков. Жозеф-Луи Лагранж привел частные случаи этой (ложной) теоремы и подразумевал, что метод является общим, но он не исследовал эту тему. Питер Густав Лежен Дирихлебыл первым, кто дал удовлетворительную демонстрацию этого 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 если размеры совпадают по обе стороны от равенства; Фурье внес важный вклад в анализ размерностей . [11] Другим физическим вкладом было предложение Фурье его уравнения в частных производных для кондуктивной диффузии тепла. Этому уравнению сейчас обучают каждого студента математической физики.

Действительные корни многочленов [ править ]

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 полиномиальных действительных корнях , опубликованную в 1820 году [12]. ] 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 [12] обычно приводилось в 19 веке в учебниках по теории уравнений. [Ь] полное решение задачи было дано в 1829 годуЖак Шарль Франсуа Штурм .

Открытие парникового эффекта [ править ]

Могила Фурье, кладбище Пер-Лашез

В 1820-х годах Фурье подсчитал, что объект размером с Землю и на расстоянии от Солнца должен быть значительно холоднее, чем на самом деле планета, если он будет согреваться только за счет воздействия падающей солнечной радиации. Он исследовал различные возможные источники дополнительного наблюдаемого тепла в статьях, опубликованных в 1824 году [13] и 1827 году. [14] Хотя в конечном итоге он предположил, что межзвездное излучение может быть ответственным за большую часть дополнительного тепла, рассмотрение Фурье возможности того, что атмосфера Земли может выступать в качестве изолятора какой - то широко признается в качестве первого предложения о том , что теперь известно как парниковый эффект , [15] , хотя Фурье никогда не называл его так. [16] [17]

В своих статьях Фурье ссылается на эксперимент де Соссюра , который выложил вазу почерневшей пробкой. В пробку он вставил несколько стекол прозрачного стекла, разделенных промежутками воздуха. Полуденный солнечный свет проникал в верхнюю часть вазы через стеклянные панели. Температура стала более высокой в ​​большем количестве внутренних отсеков этого устройства. Фурье пришел к выводу, что газы в атмосфере могут образовывать устойчивый барьер, как стеклянные панели. [14] Этот вывод, возможно, способствовал более позднему использованию метафоры «парниковый эффект» для обозначения процессов, определяющих температуру атмосферы. [18] Фурье отметил, что реальные механизмы, определяющие температуру атмосферы, включают конвекцию, которого не было в экспериментальном устройстве де Соссюра.

Работает [ править ]

  • "Sur l'usage du teorème de Descartes dans la recherche des limit des racines" . Бюллетень дез наук, Par La Société Philomatique де Пари : 156 -165. 1820 г.
  • Théorie analytique de la chaleur (на французском языке). Париж: Фирмен Дидо Пер и Филс. 1822. OCLC  2688081 .
  • "Женеральные ремарки о земных температурах земного шара и планетарных пространствах" . Annales de Chimie et de Physique . 27 : 136–167. 1824a.
  • Гей-Люссак, Жозеф Луи ; Араго, Франсуа , ред. (1824b). "Resume theorique des Proprietes de la chaleur rayonette" . Annales de Chimie et de Physique . Париж. 27 : 236–281.
  • Память о температуре земного шара и космических пространств . 7 . Mémoires de l'Académie Royale des Sciences. 1827a. С. 569–604. Перевод В. М. Коннолли
  • Воспоминания о различиях воображаемых рас и о применении теорий анализа algébrique aux équations transcendantes qui dependant de la theorie de la chaleur . 7 . Воспоминания Королевской академии наук Института Франции. 1827b. С. 605–624.
  • Проанализируйте детерминированные уравнения . 10 . Firmin Didot frères. 1827c. С. 119–146. Архивировано из оригинала на 2011-09-30 . Проверено 20 апреля 2011 .
  • Remarques générales sur l'application du principe de l'analyse algébrique aux équations transcendantes . 10 . Париж: Воспоминания Королевской академии наук Института Франции. 1827г. С. 119–146.
  • Mémoire d'analyse Sur le mouvement de la chaleur dans les fluides . 12 . Париж: Воспоминания Королевской академии наук Института Франции. 1833. С. 507–530.
  • Rapport sur les tontines . 5 . Париж: Воспоминания Королевской академии наук Института Франции. 1821. С. 26–43.

См. Также [ править ]

  • Преобразование Фурье – Делиня
  • Уравнение тепла
  • Список вещей, названных в честь Жозефа Фурье

Ссылки [ править ]

  1. ^ Подписка была запущена возвести новый.
  2. ^ Эти вопросы больше не считались важными с конца 19-го века до второй половины 20-го века, когда они снова возникли из-за необходимости компьютерной алгебры .
  1. ^ «Фурье» . Dictionary.com Полный . Случайный дом .
  2. ^ Cowie, J. (2007). Изменение климата: биологические и антропогенные аспекты . Издательство Кембриджского университета. п. 3 . ISBN 978-0-521-69619-7.
  3. ^ Boilly, Жюльен-Леопольд. (1820 г.). Альбом 73 Portraits-Charge Aquarelle's des Membres de I'Institute ( акварельный портрет № 29). Biliotheque de l'Institut de France.
  4. ^ a b c О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , "Джозеф Фурье" , архив истории математики MacTutor , Сент-Эндрюсский университет.
  5. ^ Новлан, Роберт. Хроника математиков (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 04 марта 2016 года . Проверено 2 февраля 2015 .
  6. ^ Араго, Франсуа (1857). Биографии выдающихся деятелей науки .
  7. ^ Фурье 1822 .
  8. Перейти ↑ Freeman, A. (1878). Аналитическая теория тепла , Cambridge University Press, Cambridge UK, цитируется Трусделлом, Калифорния (1980), Трагикомическая история термодинамики, 1822–1854 , Спрингер, Нью-Йорк, ISBN 0-387-90403-4 , стр. 52. 
  9. ^ а б Трусделл, Калифорния (1980). Трагикомическая история термодинамики, 1822–1854 гг. , Спрингер, Нью-Йорк, ISBN 0-387-90403-4 , стр. 52. 
  10. ^ Гонсалес, Рафаэль; Вудс, Ричард Э. (2010). Цифровая обработка изображений (Третье изд.). Верхняя река Сэдл: Пирсон Прентис Холл. п. 200. ISBN 978-0-13-234563-7.
  11. ^ Мейсон, Стивен Ф .: История наук (Саймон и Шустер, 1962), стр. 169.
  12. ^ Б Фурье 1820 .
  13. ^ Фурье 1824a .
  14. ^ a b Фурье 1827a .
  15. ^ Weart, S. (2008). «Парниковый эффект углекислого газа» . Проверено 27 мая 2008 года .
  16. Перейти ↑ Fleming, JR (1999). «Жозеф Фурье,« парниковый эффект »и поиск универсальной теории земных температур». Endeavour . 23 (2): 72–75. DOI : 10.1016 / s0160-9327 (99) 01210-7 .
  17. ^ Баум, старший, Руди М. (2016). «Расчеты на будущее: первый сторонник изменения климата» . Дистилляции . 2 (2): 38–39 . Проверено 22 марта 2018 .
  18. ^ 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 после эксперимента [де Соссюра], который повлиял на работу Фурье..

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Исходный текст из общественного достояния Rouse History of Mathematics
  • Фурье, Жозеф. (1822). Theorie Analytique de la Chaleur . Фирмин Дидо (переиздан Cambridge University Press , 2009; ISBN 978-1-108-00180-9 ) 
  • Фурье, Жозеф. (1878). Аналитическая теория тепла . Cambridge University Press (переиздано Cambridge University Press , 2009; ISBN 978-1-108-00178-6 ) 
  • Фурье, Ж.-Б.-Ж. (1824 г.). Mémoires de l'Académie Royale des Sciences de l'Institut de France VII . 570–604 ( Mémoire sur Les Temperatures du Globe Terrestre et Des Espaces Planetaires - очерк о парниковом эффекте, опубликованный в 1827 году)
  • Фурье, J. Éloge Historique de Sir William Herschel, prononcé dans la séance publique de l'Académie royale des Sciences le 7 Juin, 1824. Historie de l'Académie Royale des Sciences de l'Institut de France, tme vi., Année 1823 , п. lxi. [Pg 227]

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с Джозефом Фурье, на Викискладе?
  • О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , "Джозеф Фурье" , архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс.
  • Fourier, JBJ, 1824, Remarques Générales Sur Les Températures Du Globe Terrestre Et Des Espaces Planétaires., In Annales de Chimie et de Physique, Vol. 27, стр. 136–167 - перевод Берджесса (1837).
  • Университет Жозефа Фурье, Гренобль, Франция
  • Джозеф Фурье и Вувузела на MathsBank.co.uk
  • Джозеф Фурье в проекте « Математическая генеалогия»
  • Жозеф Фурье - uvres complete, tome 2 Gallican-Math
  • «Эпизод 2 - Жозеф Фурье» . YouTube . Политехническая школа. 16 января 2019.