Биография Жозефа Фурье

Детство и ранние годы

Жозеф Фурье родился в Осере, Франция, в скромной семье. Осиротевший в раннем возрасте, Джозеф получает начальное образование в соборной школе, которой руководит учитель церковной музыки. После этого Фурье продолжил обучение в Королевском военном училище Осера. Мальчик проявляет недюжинный талант к литературе, но в 15 лет этот талант затмевается любовью к математике, которой он страстно увлечен. В четырнадцать лет Жозеф завершил изучение «Математического курса» Безу, а в следующем году получил свою первую премию за сочинение по книге Боссю «Основы механики».

Поздний период

1 сентября 1795 года Фурье снова начал преподавать в Политехнической школе. Два года спустя, в 1797 году, он сменил Лагранжа на посту заведующего кафедрой анализа и механики. Несмотря на то, что Фурье успел зарекомендовать себя как выдающийся лектор, серьезную исследовательскую работу он будет проводить только теперь. В 1798 году, во время вторжения в Египет, Фурье служил научным советником армии Наполеона. Хотя эта военная кампания поначалу была чрезвычайно успешной, 1 августа французский флот потерпел полное поражение. Наполеон оказывается в окружении в захваченной им стране. С помощью Фурье он устанавливает здесь типичную французскую политическую структуру и управление. Фурье также занимается открытием учебных заведений в Египте и организацией археологических раскопок. В Каире учёный не только помогает основать Каирский институт, но и становится одним из двенадцати членов его математического отдела, наряду с Монжем, Малюсом и самим Наполеоном. Ввиду ослабления английского влияния на Востоке он даже пишет ряд математических статей. Позже Фурье стал ученым секретарем института и оставался на этой должности на протяжении всей французской оккупации Египта. Он также несет ответственность за все научные достижения и литературные произведения.

В 1801 году Фурье вернулся в Париж и занял прежнюю должность заведующего аналитическим отделом Политехнической школы. Однако у Наполеона были на него свои планы. Фурье отправляется в Гренобль, где назначается префектом департамента Изер. Ученый участвует во многих проектах, в том числе курирует операцию по осушению Бургуанских болот и курирует строительство новой дороги из Гренобля в Турин. Именно здесь Фурье начал свои эксперименты по «диффузии тепла». 21 декабря 1816 года в Парижском институте он представил научной публике свою статью «Теплопроводность твердых тел», которая войдет в монументальное французское издание «Описание Египта». В том же году он отправляется в Англию и возвращается, откуда шесть лет спустя сменяет Жана Батиста Жозефа Деламбра на посту постоянного секретаря Французской академии наук.

Труды Фурье

В 1822 году Фурье представил свою статью на тему теплового потока под названием «Théorie analytique de la chaleur» («Аналитическая теория тепла»). На основании закона охлаждения Ньютона Фурье приходит к выводу, что поток тепла между двумя соседними молекулами прямо пропорционален чрезвычайно малой разнице их температур. В работе было три аспекта: один математический и два физических. С математической точки зрения Фурье доказывает, что любую функцию одной переменной, будь то непрерывная или прерывистая, можно разложить в ряд синусов, кратных переменной. Хотя это утверждение было ошибочным, идея о том, что некоторые явно разрывные функции задаются формулами, бесконечные ряды которых включены в последние, была открытием огромной важности. Среди физических выводов работы была теория однородности размерностей уравнения, согласно которой уравнение может быть формально правильным только тогда, когда размерности в обеих частях уравнения совпадают. Другим значительным вкладом Фурье в развитие физики стало предложение собственного уравнения в частных производных для теплопроводности. По сей день это уравнение знает каждый студент, изучающий математическую физику.

Ко всему вышесказанному можно еще добавить незаконченную работу Фурье на тему уравнений, содержащих определители, которую Клод-Луи Навье завершит и опубликует в 1831 году. В этой статье представлена ​​теорема Фурье для определения числа вещественных корней алгебраического уравнения. Помимо своих математических открытий, Фурье первым предложил теорию парникового эффекта. Сделав необходимые расчеты, он приходит к выводу, что если бы Земля нагревалась только солнечной радиацией, то, учитывая размеры и расстояние от Солнца, на нашей планете должно быть гораздо холоднее. На основании этого исследователь приходит к выводу, что значительную часть дополнительного тепла планета получает за счет межзвездного излучения. Его идея о том, что атмосфера Земли действует как изолирующий слой, была первой в истории теорией того, что мы знаем сегодня как парниковый эффект. Ссылаясь на эксперимент Фердинанда де Соссюра, Фурье предполагает, что газы в атмосфере могут создавать надежный барьер, подобный стеклянным рамам теплицы, что закладывает основу современной теории парникового эффекта.

Смерть и наследие

В 1830 году здоровье Фурье резко ухудшилось. Первые симптомы аневризмы сердца появились во время его пребывания в Египте и Гренобле, но когда он вернулся в Париж, приступы удушья усилились. Все это осложняет падение Фурье с лестницы, произошедшее 4 мая 1830 года. Через несколько дней, 16 мая 1830 года, Фурье умер. Ученого похоронили на кладбище Пер-Лашез в Париже. Его могила оформлена в египетском стиле в знак того, что он был секретарем Каирского института, а также как напоминание о его вкладе в издание «Описание Египта». Имя Фурье входит в список из 72 двух имен выдающихся людей Франции, увековеченных на первом этаже Эйфелевой башни.