Joseph Fourier -Joseph Fourier
Joseph Fourier | |
|---|---|
 Jean-Baptiste Joseph Fourier
| |
| narozený |
21. března 1768 |
| Zemřel | 16. května 1830 (ve věku 62 let) |
| Národnost | francouzština |
| Alma mater | École Normale Supérieure |
| Známý jako |
(viz seznam) Fourierovo číslo Fourierova řada Fourierova transformace Fourierův zákon vedení Fourierova–Motzkinova eliminace Skleníkový jev |
| Vědecká kariéra | |
| Pole | Matematik , fyzik , historik |
| Instituce |
École Normale Supérieure École Polytechnique |
| Akademičtí poradci | Jean-Baptiste Biot Joseph-Louis Lagrange |
| Pozoruhodní studenti |
Peter Gustav Lejeune Dirichlet Claude-Louis Navier Giovanni Plana |
Jean-Baptiste Joseph Fourier ( / ˈ f ʊr i eɪ , - i ər / ; francouzsky: [fuʁje] ; 21 března 1768 - 16 května 1830) byl francouzský matematik a fyzik narozený v Auxerre a nejlépe známý pro zahájení vyšetřování Fouriera série , která se nakonec vyvinula ve Fourierovu analýzu a harmonickou analýzu a jejich aplikace na problémy přenosu tepla a vibrací . Na jeho počest jsou také pojmenovány Fourierova transformace a Fourierův zákon vedení . Fourier je také obecně připočítán s objevem skleníkového efektu .
Životopis
Fourier se narodil v Auxerre (nyní v departementu Yonne ve Francii), syn krejčího . V devíti letech osiřel . Fourier byl doporučen biskupovi z Auxerre a prostřednictvím tohoto úvodu byl vzděláván benediktinským řádem kláštera sv. Marka. Komise ve vědeckém sboru armády byly vyhrazeny pro osoby s dobrým původem, a proto nebyl způsobilý, přijal vojenskou přednášku z matematiky. Vzal prominentní roli ve svém vlastním okrese při podpoře francouzské revoluce , sloužil v místním revolučním výboru. Během teroru byl krátce uvězněn , ale v roce 1795 byl jmenován na École Normale a následně vystřídal Josepha-Louise Lagrange na École Polytechnique .
Fourier doprovázel Napoleona Bonaparta na jeho egyptské expedici v roce 1798 jako vědecký poradce a byl jmenován tajemníkem Institut d'Égypte . Odříznutý od Francie britským loďstvem organizoval dílny, na které se francouzská armáda musela spoléhat při výrobě válečné munice. Přispěl také několika matematickými články do Egyptského institutu (také nazývaného Káhirský institut), který Napoleon založil v Káhiře , s cílem oslabit britský vliv na východě. Po britských vítězstvích a kapitulaci Francouzů pod velením generála Menoua v roce 1801 se Fourier vrátil do Francie.
.jpg)
V roce 1801 Napoleon jmenoval Fouriera prefekta (guvernéra) departementu Isère v Grenoblu , kde dohlížel na stavbu silnic a další projekty. Fourier se však předtím vrátil domů z napoleonské expedice do Egypta, aby pokračoval ve svém akademickém postu profesora na École Polytechnique , když Napoleon ve své poznámce rozhodl jinak.
... po nedávné smrti prefekta departementu Isère bych rád vyjádřil svou důvěru občanovi Fourierovi jeho jmenováním na toto místo.
Protože byl věrný Napoleonovi, ujal se úřadu prefekta. Bylo to v Grenoblu, kdy začal experimentovat se šířením tepla. Svůj referát O šíření tepla v pevných tělesech přednesl pařížskému institutu 21. prosince 1807. Přispěl také k monumentálnímu Description de l'Égypte .
V roce 1822, Fourier následoval Jean Baptiste Joseph Delambre jako stálý tajemník Francouzské akademie věd . V roce 1830 byl zvolen zahraničním členem Královské švédské akademie věd .
Fourier se nikdy neoženil.
V roce 1830 si jeho zhoršené zdraví začalo vybírat svou daň:
Fourier již zažil v Egyptě a Grenoblu několik záchvatů aneuryzmatu srdce. V Paříži nebylo možné se mýlit s ohledem na primární příčinu častých udušení, která zažíval. Pád, který však utrpěl 4. května 1830, když sestupoval ze schodů, zhoršil neduh v míře přesahující to, čeho jsme se kdy mohli obávat.
Krátce po této události zemřel 16. května 1830 ve své posteli.
Fourier byl pohřben na hřbitově Père Lachaise v Paříži, hrobce vyzdobené egyptským motivem, který odrážel jeho pozici tajemníka káhirského institutu, a jeho seskupení Description de l'Égypte . Jeho jméno je jedním ze 72 jmen napsaných na Eiffelově věži .
Bronzová socha byla postavena v Auxerre v roce 1849, ale během druhé světové války byla roztavena pro zbrojení. Univerzita Josepha Fouriera v Grenoblu je pojmenována po něm.
Analytická teorie tepla
V roce 1822 publikoval Fourier svou práci o tepelném toku v Théorie analytique de la chaleur ( Analytická teorie tepla ), ve které založil své úvahy na Newtonově zákoně chlazení , totiž že tok tepla mezi dvěma sousedními molekulami je úměrný extrémně malý rozdíl jejich teplot. Tato kniha byla s redakčními „opravami“ přeložena do angličtiny o 56 let později Freemanem (1878). Kniha byla také upravena, s mnoha redakčními úpravami, Darbouxem a znovu vydána ve francouzštině v roce 1888.
V této práci byly tři důležité příspěvky, jeden čistě matematický, dva v podstatě fyzikální. V matematice, Fourier prohlašoval, že nějaká funkce proměnné, zda spojitý nebo nesouvislý , moci být rozšířen v sérii sines násobků proměnné. Ačkoli tento výsledek není správný bez dalších podmínek, Fourierovo pozorování, že některé nespojité funkce jsou součtem nekonečných řad, bylo průlomem. Otázka určení, kdy Fourierova řada konverguje, byla zásadní po celá staletí. Joseph-Louis Lagrange uvedl konkrétní případy této (falešné) věty a naznačil, že metoda je obecná, ale tímto tématem se nezabýval. Peter Gustav Lejeune Dirichlet byl první, kdo to uspokojivě předvedl s určitými omezujícími podmínkami. Tato práce poskytuje základ pro to, co je dnes známé jako Fourierova transformace .
Jedním z důležitých fyzikálních příspěvků v knize byl koncept rozměrové homogenity v rovnicích; tj. rovnice může být formálně správná pouze tehdy, pokud se rozměry shodují na obou stranách rovnosti; Fourier významně přispěl k rozměrové analýze . Dalším fyzikálním přínosem byl Fourierův návrh jeho parciální diferenciální rovnice pro konduktivní difúzi tepla. Tuto rovnici nyní učí každý student matematické fyziky.
Reálné kořeny polynomů
Fourier zanechal nedokončenou práci o určování a lokalizaci skutečných kořenů polynomů, kterou upravil Claude-Louis Navier a publikoval ji v roce 1831. Tato práce obsahuje mnoho původních materiálů – zejména Fourierovu větu o polynomických reálných kořenech , publikovanou v roce 1820. François Budan , v 1807 a 1811, publikoval nezávisle jeho teorém (také známý pod jménem Fourier), který je velmi blízký Fourierově teorému (každý teorém je důsledek jiný). Fourierův důkaz je ten, který byl obvykle uváděn v průběhu 19. století v učebnicích teorie rovnic. Úplné řešení problému bylo dáno v roce 1829 Jacquesem Charlesem Françoisem Sturmem .
Objev skleníkového efektu
Ve 20. letech 19. století Fourier spočítal, že objekt o velikosti Země a ve vzdálenosti od Slunce by měl být podstatně chladnější, než planeta ve skutečnosti je, pokud se ohřívá pouze účinky přicházejícího slunečního záření. Zkoumal různé možné zdroje dodatečného pozorovaného tepla v článcích publikovaných v letech 1824 a 1827. Nakonec se však Fourier kvůli velkému 33stupňovému rozdílu mezi jeho výpočty a pozorováními mylně domníval, že existuje významný příspěvek záření z mezihvězdný prostor. Přesto je Fourierova úvaha o možnosti, že by zemská atmosféra mohla působit jako izolátor nějakého druhu, široce uznávána jako první návrh toho, co je nyní známé jako skleníkový efekt, ačkoli to tak Fourier nikdy nenazval .
Fourier ve svých článcích odkazoval na experiment de Saussura , který vyložil vázu zčernalým korkem. Do korku vložil několik tabulí průhledného skla, oddělených mezerami vzduchu. Polední sluneční světlo bylo umožněno vstupovat do horní části vázy přes skleněné tabule. Teplota se zvýšila ve více vnitřních oddílech tohoto zařízení. Fourier dospěl k závěru, že plyny v atmosféře mohou tvořit stabilní bariéru jako skleněné tabule. Tento závěr mohl přispět k pozdějšímu použití metafory „skleníkového efektu“ k označení procesů, které určují atmosférické teploty. Fourier poznamenal, že skutečné mechanismy, které určují teploty atmosféry, zahrnovaly konvekci , která nebyla přítomna v de Saussureově experimentálním zařízení.
funguje
- „Sur l'usage du théorème de Descartes dans la recherche des limites des racines“ . Bulletin des Sciences, Par la Société Philomatique de Paris : 156 –165. 1820.
-
Théorie analytique de la chaleur (ve francouzštině). Paříž: Firmin Didot Père et Fils. 1822. OCLC 2688081 .
- Théorie analitique de la chaleur (ve francouzštině). sv. 1. Paříž: Gauthier-Villars. 1888.
- "Remarques Générales Sur Les Températures Du Globe Terrestre Et Des Espaces Planétaires" . Annales de Chimie et de Physique . 27 : 136–167. 1824a.
- Gay-Lussac, Joseph Louis ; Arago, François , ed. (1824b). "Resume theorique des Proprietes de la chaleur rayonette" . Annales de Chimie et de Physique . Paříž. 27 : 236–281.
- Mémoire sur la température du globe terrestre et des espaces planétaires . sv. 7. Mémoires de l'Académie Royale des Sciences. 1827a. s. 569–604. Překlad WM Connolley
- Mémoire sur la Distition des racines imaginaires, et sur l'application des théorèmes d'analyse algébrique aux équations transcendantes qui dépendant de la théorie de la chaleur . sv. 7. Memoáry Královské akademie věd Institut de France. 1827b. s. 605–624.
- Analyzujte determinované rovnice . sv. 10. Firmin Didot frères. 1827c. s. 119–146. Archivováno z originálu dne 2011-09-30 . Získáno 20. 4. 2011 .
- Remarques générales sur l'application du principe de l'analyse algébrique aux équations transcendantes . sv. 10. Paříž: Memoáry Královské akademie věd Institut de France. 1827d. s. 119–146.
- Mémoire d'analyse sur le mouvement de la chaleur dans les fluides . sv. 12. Paříž: Memoáry Královské akademie věd Institut de France. 1833. s. 507–530.
- Rapport sur les tontines . sv. 5. Paříž: Memoáry Královské akademie věd Institut de France. 1821. s. 26–43.
Viz také
- Fourierova analýza
- Fourierova–Delignova transformace
- Tepelná rovnice
- Spektrální analýza metodou nejmenších čtverců
- Seznam věcí pojmenovaných po Josephu Fourierovi
Reference
Další čtení
- Počáteční text z veřejné domény Rouse Historie matematiky
- Fourier, Joseph. (1822). Theorie Analytique de la Chaleur . Firmin Didot (reedice Cambridge University Press , 2009; ISBN 978-1-108-00180-9 )
- Fourier, Joseph. (1878). Analytická teorie tepla . Cambridge University Press (reedice Cambridge University Press , 2009; ISBN 978-1-108-00178-6 )
- Fourier, J.-B.-J. (1824). 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 – esej o skleníkovém efektu publikovaná v roce 1827)
- Fourier, J. Éloge historique de Sir William Herschel, prononcé dans la seance publique de l'Académie royale des sciences le 7 Juin, 1824. Historie de l'Académie Royale des Sciences de l'Institut de France, tome vi., année 1823 , str. lxi.[Str. 227]
externí odkazy
-
Média související s Josephem Fourierem na Wikimedia Commons
- O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. , "Joseph Fourier" , archiv MacTutor History of Mathematics , University of St Andrews
- Fourier, JBJ, 1824, Remarques Générales Sur Les Températures Du Globe Terrestre Et Des Espaces Planétaires., v Annales de Chimie et de Physique, sv. 27, s. 136–167 – překlad Burgess (1837).
- Université Joseph Fourier, Grenoble, Francie
- Joseph Fourier a Vuvuzela na MathsBank.co.uk
- Joseph Fourier v Matematicko-genealogickém projektu
- Joseph Fourier – Œuvres complètes, tome 2 Gallican-Math
- "Epizoda 2 - Joseph Fourier" . YouTube . École polytechnique. 16. ledna 2019. Archivováno z originálu 2021-12-15.