Жозефа фурье

Математик і фізик найвищого рівня, Жозеф Фур'є своїми дослідженнями зробив революцію в науковому світі.

Зміст

 
    Дитинство і ранні роки Пізній період Праці Фур'є Смерть і спадщина
 

Дитинство і ранні роки

 

Жозеф Фур'є, який народився в Осері, у Франції, був вихідцем зі скромної родини. Осиротілий в ранньому віці, Жозеф отримує початкову освіту в Соборній школі, якою керує церковний учитель музики. Після цього Фур'є продовжує навчання в Королівській військовій школі Осера. Хлопчик виявляє неабиякі здібності до літератури, проте в 15 років ці цей талант затьмарює схильність до математики, якої він захоплюється з усією душею. До своїх чотирнадцяти років, Жозеф закінчує вивчення «Курсу математики» Безу, а вже в наступному році отримує свою першу нагороду за нарис до книги Боссю «Основи механіки». У 1787 р Фур'є стає послушником в бенедиктинському Абатстві св. Бенуа-сюр-Луар, маючи намір в подальшому постригтися в ченці. Однак він несподівано міняє свої плани, відправляючи в Париж Жану Монтюкла свої наукові замітки з алгебри і навіть заявляючи в листі, адресованому Бонар, своє бажання внести вагомий внесок у розвиток математики. Подібні дії виявляють сумніви Фур'є щодо того, чи дійсно він хоче відійти від мирського життя. У 1789 р Фур'є їде в Париж, де представляє в Королівській академії наук свою статтю на тему алгебраїчних рівнянь.

 

У наступному році Фур'є займає пост молодшого викладача в бенедиктинському коледжі - Королівській військовій школі в Осері, де навчався він сам.

 

До проблеми, присвятити своє життя служінню Богу або всерйоз зайнятися математикою, додається ще й політика, коли Фур'є вступає до лав місцевого Революційного комітету. Повернувшись до рідного Осер, Жозеф викладає в коледжі і працює в комітеті. У 1794 р його заарештовують, але незабаром випускають на свободу. Рік по тому, його відправляють вчитися у Вищу нормальну школу Парижа - навчальний заклад, що готує викладачів, - де він, звичайно ж, виявляється самим здатним серед студентів. Жозеф вчиться у кращих викладачів свого часу - Лагранжа, Лапласа і Монжа. Пізніше, Фур'є сам стає викладачем в Колеж де Франс. Зі своїми вчителями він зберігає добрі стосунки і, з їх допомогою, починає свій шлях до великих математичним досягненням. Фур'є швидко просувається по службових сходах, отримуючи посаду викладача в Центральній школі державних робіт, яку згодом перейменують в Політехнічну школу. Однак же, в його старому кримінальній справі відкриваються нові обставини, внаслідок чого Фур'є заарештовують знову і ув'язнюють. Триватиме це недовго, і зовсім скоро він знову опиниться на волі.

 

Пізній період

 

1. вересня 1795 р Фур'є знову приступає до викладання в Політехнічній школі. Два роки по тому, в 1797 р, він змінить Лагранжа на посаді глави кафедри аналізу і механіки. Незважаючи на те, що Фур'є встиг зарекомендувати себе як видатний лектор, серйозної дослідницької роботою він займеться тільки тепер. У 1798 році, під час вторгнення в Єгипет, Фур'є складається науковим радником при армії Наполеона. Хоча спочатку ця військова компанія була вкрай успішною, 1 серпня французький флот терпить повну поразку. Наполеон виявляється оточеним в країні, яку він захопив. За допомогою Фур'є, він засновує тут типове французьке політичний устрій і адміністрацію. Фур'є також займається відкриттям в Єгипті навчальних закладів та організацією археологічних розкопок. У Каїрі вчений не тільки допомагає заснувати Каїрський інститут, а й стає одним з дванадцяти членів його математичного відділення, поряд з Монжем, Малюсом і самим Наполеоном. З причини, що слабшає англійської впливу на Сході, він навіть пише ряд математичних статей. Пізніше Фур'є стає науковим секретарем інституту, і пробуде на цій посаді весь час французької окупації Єгипту. У його веденні також знаходяться всі наукові досягнення і літературні праці.

 

У 1801 р Фур'є повертається в Париж і займає свій колишній пост глави кафедри аналізу в Політехнічній школі. Однак у Наполеона були на нього свої плани. Фур'є відправляється в Гренобль, де призначається префектом департаменту Ізера. Вчений займається безліччю проектів, в числі яких було здійснення нагляду операцією по осушенню боліт Бургуіна і контроль над будівництвом нової дороги з Гренобля в Турин. Саме тут Фур'є почне свої досліди з «поширенням тепла». 21 грудня 1816 р в Паризькому інституті, він представить наукової публіці свою статтю «Теплопровідність твердих тіл», яка увійде в монументальне французьке видання «Опис Єгипту». У цьому ж році він відправиться в Англію, повернувшись з якої через шість років, змінить Жана Баптиста Жозефа Деламбр на посаді Постійного секретаря Французької академії наук.

 

Праці Фур'є

 

У 1822 р Фур'є представляє свою статтю на тему теплового потоку під назвою «Theorie analytique de la chaleur» ( «Аналітична теорія тепла»). Грунтуючись на законі охолодження Ньютона, Фур'є робить висновок, що тепловий потік між двома суміжними молекулами прямо пропорційний вкрай малій різниці їх температур. У роботі було три аспекти: один математичний і два фізичних. З математичної точки зору, Фур'є доводить, що будь-яка функція зі змінною, будь то безперервної або дискретної, може бути розкладена в ряд синусів, кратних змінної. Хоча це твердження це було невірним, думка про те, що деякі явно розривні функції задаються формулами, якщо в останні включити нескінченні ряди, стало відкриттям величезної важливості. Серед фізичних висновків роботи була і теорія однорідності розмірностей рівняння, згідно з якою рівняння формально може бути правильним тільки тоді, коли розмірності в обох частинах рівняння збігаються. Ще одним значним внеском Фур'є в розвиток фізики стала пропозиція власного диференціального рівняння в приватних похідних для теплопровідності. До цього дня це рівняння знає кожен студент, що вивчає математичну фізику.

 

До всього вищепереліченого можна додати ще й недописану роботу Фур'є на тему рівнянь, що містять визначники, яку в 1831 р закінчить і видасть Клод-Луї Нав'є. У цій роботі представлена ​​теорема Фур'є для визначення кількості дійсних коренів алгебраїчного рівняння. Крім математичних відкриттів, Фур'є першим пропонує теорію парникового ефекту. Провівши необхідні розрахунки, він виводить, що, якби Земля зогрівав лише сонячним випромінюванням, то, беручи до уваги її розміри і відстань до Сонця, на нашій планеті мало б бути значно холодніше. Виходячи з цього, вчений приходить до висновку, що значна порція додаткового тепла планета отримує завдяки міжзоряному радіації. Його ідея про те, що атмосфера Землі діє як якийсь ізоляційний шар, було першою в історії теорією явища, яке сьогодні відоме нам під назвою парникового ефекту. Посилаючись на досвід, проведений Фердинандом де Соссюром, Фур'є висловлює припущення, що гази в атмосфері можуть створювати надійний бар'єр, подібно скляним рам теплиці, яке закладає основи сучасної теорії парникового ефекту.

 

Смерть і спадщина

 

У 1830 р здоров'я Фур'є різко погіршується. Перші симптоми аневризми серця проявляються у нього ще під час перебування в Єгипті і Греноблі, але з поверненням в Париж напади задухи стають все важче. Все це ускладнює падіння Фур'є зі сходів, що трапилося 4 травня 1830 г. Через кілька днів, 16 травня 1830 р Фур'є помер. Похований вчений на кладовищі Пер-Лашез у Парижі. Могила його прикрашена в єгипетському стилі в знак того, що він був секретарем Каїрського інституту, а також як нагадування про його внесок у видання «Опис Єгипту». Ім'я Фур'є числиться в списку 72 двох імен видатних людей Франції, увічнених на першому поверсі Ейфелевої вежі.

 

Джерело: All-biography. ru