Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
О французском социалистическом философе см. Шарля Фурье .
Жозеф Фурье
Fourier2.jpg
Жан-Батист Жозеф Фурье
Родившийся( 1768-03-21 )21 марта 1768 г.
Осер , Бургундия , Королевство Франции (сейчас в Йонне , 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 девять 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 людей хорошего происхождения, 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 номер 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 ранее Фурье 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]

Таким образом, будучи верным Наполеону, он занял должность префекта. [4] Это было в Гренобле, когда 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 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 .

В 1830 году его подорванное 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 пережил 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, могиле, 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 пропорциональна крайне малой разнице их температур. Эта книга была переведена [8] с редакционными «исправлениями» [9] на английский язык 56 лет спустя Фрименом (1878 г.). [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, непрерывную или 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 его согревать только воздействие 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 ответственно 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 ссылался 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, которые определяют температуру атмосферы. [18] Фурье отметил, что фактические механизмы, которые определяют температуру атмосферы, включают конвекцию, которого не было в экспериментальном устройстве де Соссюра.

Работает [ править ]

  • "Sur l'usage du théorème de Descartes dans la recherche des limites 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
  • Память о различиях воображаемых рас и о применении теорий альгебрикового анализа к трансцендентным уравнениям, которые зависят от теории шалеров . 7 . Воспоминания Королевской академии наук Института Франции. 1827b. С. 605–624.
  • Анализируйте 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: Мемуары Королевской академии наук Института Франции. 1827г. С. 119–146.
  • Mémoire d'analyse Sur le mouvement de la chaleur dans les fluides . 12 . Париж: Мемуары Королевской академии наук Института Франции. 1833. С. 507–530.
  • Rapport sur les tontines . 5 . Париж: Мемуары 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 века до второй половины 20 века, когда они снова возникли из-за необходимости компьютерной алгебры .
  1. ^ «Фурье» . Dictionary.com Без сокращений . 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). 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 Truesdell, CA (1980), The Tragicomical History of Thermodynamics, 1822–1854 , Springer, New York, 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 Сэддл: Pearson Prentice Hall. 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). «Джозеф Фурье,« парниковый эффект »и поиск универсальной теории земных температур». Усилия . 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 в честь эксперимента [де Соссюра], повлиявшего 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 - эссе о парниковом эффекте, опубликовано 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 , Сент-Эндрюсский университет.
  • 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.