Jean-Baptiste Joseph Fourier ( / f ʊr i eɪ , - i ər / ; [1] francesa: [fuʁje] ; 21 marzo 1768 hasta 16 mayo 1830) fue un francés matemático y físico nacido en Auxerre y el más conocido para iniciar la investigación de la serie de Fourier , que eventualmente se convirtió en análisis de Fourier y análisis armónico , y sus aplicaciones a problemas de transferencia de calor y vibraciones . La transformada de Fouriery la ley de conducción de Fourier también se nombran en su honor. A Fourier también se le atribuye generalmente el descubrimiento del efecto invernadero . [2]
Joseph Fourier | |
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Nació | |
Fallecido | 16 de mayo de 1830 | (62 años)
Nacionalidad | francés |
alma mater | École Normale Supérieure |
Conocido por | (ver lista) Número de Fourier Serie de Fourier Transformada de Fourier Ley de conducción de Fourier Eliminación de Fourier-Motzkin Efecto invernadero |
Carrera científica | |
Campos | Matemático , físico , historiador |
Instituciones | École Normale Supérieure École Polytechnique |
Asesores académicos | Joseph-Louis Lagrange |
Estudiantes notables | Peter Gustav Lejeune Dirichlet Claude-Louis Navier Giovanni Plana |
Biografía
Fourier nació en Auxerre (ahora en el departamento de Yonne de Francia), hijo de un sastre . Quedó huérfano a los nueve años. Fourier fue recomendado al obispo de Auxerre y, a través de esta introducción, fue educado por la Orden Benedictina del Convento de San Marcos. Las comisiones en el cuerpo científico del ejército estaban reservadas para los de buena cuna, y al no ser elegible, aceptó una cátedra militar en matemáticas. Tomó un papel destacado en su propio distrito en la promoción de la Revolución Francesa , sirviendo en el Comité Revolucionario local. Fue encarcelado brevemente durante el Terror pero, en 1795, fue nombrado miembro de la École Normale y posteriormente sucedió a Joseph-Louis Lagrange en la École Polytechnique .
Fourier acompañó a Napoleón Bonaparte en su expedición a Egipto en 1798, como asesor científico, y fue nombrado secretario del Institut d'Égypte . Separado de Francia por la flota británica, organizó los talleres en los que el ejército francés tenía que depender para sus municiones de guerra. También contribuyó con varios artículos matemáticos al Instituto Egipcio (también llamado Instituto de El Cairo) que Napoleón fundó en El Cairo , con miras a debilitar la influencia británica en Oriente. Después de las victorias británicas y la capitulación de los franceses al mando del general Menou en 1801, Fourier regresó a Francia.
En 1801, [4] Napoleón nombró a Fourier Prefecto (Gobernador) del Departamento de Isère en Grenoble , donde supervisó la construcción de carreteras y otros proyectos. Sin embargo, Fourier había regresado previamente a casa de la expedición de Napoleón a Egipto para reanudar su puesto académico como profesor en la École Polytechnique cuando Napoleón decidió lo contrario en su comentario.
... habiendo fallecido recientemente el Prefecto del Departamento de Isère, me gustaría expresar mi confianza en el ciudadano Fourier nombrándolo para este lugar. [4]
De ahí que, siendo fiel a Napoleón, asumió el cargo de prefecto. [4] Fue mientras estaba en Grenoble cuando comenzó a experimentar sobre la propagación del calor. Presentó su artículo Sobre la propagación del calor en cuerpos sólidos al Instituto de París el 21 de diciembre de 1807. También contribuyó a la monumental Description de l'Égypte . [5]
En 1822, Fourier sucedió a Jean Baptiste Joseph Delambre como secretario permanente de la Academia de Ciencias de Francia . En 1830, fue elegido miembro extranjero de la Real Academia de Ciencias de Suecia .
En 1830, su salud deteriorada comenzó a pasar factura:
Fourier ya había experimentado, en Egipto y Grenoble, algunos ataques de aneurisma del corazón. En París, era imposible equivocarse con respecto a la causa principal de las frecuentes asfixias que sufría. Sin embargo, una caída, que sufrió el 4 de mayo de 1830, mientras descendía un tramo de escaleras, agravó la enfermedad en un grado más allá de lo que podría haberse temido. [6]
Poco después de este hecho, murió en su cama el 16 de mayo de 1830.
Fourier fue enterrado en el cementerio de Père Lachaise en París, una tumba decorada con un motivo egipcio para reflejar su posición como secretario del Instituto de El Cairo, y su colación de Description de l'Égypte . Su nombre es uno de los 72 nombres inscritos en la Torre Eiffel .
Se erigió una estatua de bronce en Auxerre en 1849, pero se fundió como armamento durante la Segunda Guerra Mundial. [a] La Universidad Joseph Fourier de Grenoble lleva su nombre.
La teoría analítica del calor
En 1822, Fourier publicó su trabajo sobre el flujo de calor en Théorie analytique de la chaleur ( La teoría analítica del calor ), [7] en el que basó su razonamiento en la ley de enfriamiento de Newton , a saber, que el flujo de calor entre dos moléculas adyacentes es proporcional a la diferencia extremadamente pequeña de sus temperaturas. Este libro fue traducido, [8] con 'correcciones' editoriales, [9] al inglés 56 años después por Freeman (1878). [10] El libro también fue editado, con muchas correcciones editoriales, por Darboux y republicado en francés en 1888. [9]
Hubo tres contribuciones importantes en este trabajo, una puramente matemática, dos esencialmente física. En matemáticas, Fourier afirmó que cualquier función de una variable, ya sea continua o discontinua, puede expandirse en una serie de senos de múltiplos de la variable. Aunque este resultado no es correcto sin condiciones adicionales, la observación de Fourier de que algunas funciones discontinuas son la suma de series infinitas fue un gran avance. La cuestión de determinar cuándo converge una serie de Fourier ha sido fundamental durante siglos. Joseph-Louis Lagrange había dado casos particulares de este (falso) teorema, y había dado a entender que el método era general, pero no había profundizado en el tema. Peter Gustav Lejeune Dirichlet fue el primero en dar una demostración satisfactoria del mismo con unas condiciones restrictivas. Este trabajo proporciona la base para lo que hoy se conoce como la transformada de Fourier .
Una contribución física importante en el libro fue el concepto de homogeneidad dimensional en las ecuaciones; es decir, una ecuación puede ser formalmente correcta sólo si las dimensiones coinciden en cualquier lado de la igualdad; Fourier hizo importantes contribuciones al análisis dimensional . [11] La otra contribución física fue la propuesta de Fourier de su ecuación diferencial parcial para la difusión conductiva del calor. Esta ecuación ahora se enseña a todos los estudiantes de física matemática.
Raíces reales de polinomios
Fourier dejó un trabajo inconcluso sobre la determinación y localización de raíces reales de polinomios, que fue editado por Claude-Louis Navier y publicado en 1831. Este trabajo contiene mucha materia original, en particular, el teorema de Fourier sobre raíces reales de polinomios , publicado en 1820. [12 ] François Budan , en 1807 y 1811, había publicado de forma independiente su teorema (también conocido con el nombre de Fourier), que está muy cerca del teorema de Fourier (cada teorema es un corolario del otro). La demostración de Fourier [12] es la que se da habitualmente, durante el siglo XIX, en los libros de texto sobre teoría de ecuaciones. [b] Jacques Charles François Sturm dio una solución completa al problema en 1829 .
Descubrimiento del efecto invernadero
En la década de 1820, Fourier calculó que un objeto del tamaño de la Tierra, y a su distancia del Sol, debería ser considerablemente más frío de lo que realmente es el planeta si se calienta sólo por los efectos de la radiación solar entrante. Él examinó varias posibles fuentes de calor adicional observado en artículos publicados en 1824 [13] y 1827. [14] Si bien finalmente sugirió que la radiación interestelar podría ser responsable de una gran parte del calor adicional, la consideración de Fourier de la posibilidad de que el La atmósfera de la Tierra podría actuar como un aislante de algún tipo, es ampliamente reconocido como la primera propuesta de lo que ahora se conoce como efecto invernadero , [15] aunque Fourier nunca lo llamó así. [16] [17]
En sus artículos, Fourier se refirió a un experimento de De Saussure , quien forró un jarrón con corcho ennegrecido. En el corcho, insertó varios paneles de vidrio transparente, separados por intervalos de aire. Se permitió que la luz del sol del mediodía entrara en la parte superior del jarrón a través de los paneles de vidrio. La temperatura se volvió más elevada en los compartimentos más interiores de este dispositivo. Fourier concluyó que los gases en la atmósfera podrían formar una barrera estable como los cristales. [14] Esta conclusión puede haber contribuido al uso posterior de la metáfora del "efecto invernadero" para referirse a los procesos que determinan las temperaturas atmosféricas. [18] Fourier señaló que los mecanismos reales que determinan las temperaturas de la atmósfera incluían la convección , que no estaba presente en el dispositivo experimental de De Saussure.
Obras
- "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 (en francés). París: Firmin Didot Père et Fils. 1822. OCLC 2688081 .
- "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 , eds. (1824b). "Resume theorique des Proprietes de la chaleur rayonette" . Annales de Chimie et de Physique . París. 27 : 236-281.
- Mémoire sur la température du globe terrestre et des espaces planétaires . 7 . Mémoires de l'Académie Royale des Sciences. 1827a. págs. 569–604. Traducción de WM Connolley
- Mémoire sur la difference des racines imaginaires, et sur l'application des théorèmes d'analyse algébrique aux équations trascendantes qui dépendant de la théorie de la chaleur . 7 . Memorias de la Real Academia de Ciencias del Institut de France. 1827b. págs. 605–624.
- Analizar des équations déterminées . 10 . Firmin Didot frères. 1827c. págs. 119-146. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2011 . Consultado el 20 de abril de 2011 .
- Remarques générales sur l'application du principe de l'analyse algébrique aux équations trascendantes . 10 . París: Memorias de la Real Academia de Ciencias del Institut de France. 1827d. págs. 119-146.
- Mémoire d'analyse sur le mouvement de la chaleur dans les fluides . 12 . París: Memorias de la Real Academia de Ciencias del Institut de France. 1833. págs. 507–530.
- Rapport sur les tontines . 5 . París: Memorias de la Real Academia de Ciencias del Institut de France. 1821. págs. 26–43.
Ver también
- Transformada de Fourier-Deligne
- Ecuación de calor
- Lista de cosas que llevan el nombre de Joseph Fourier
Referencias
- ^ Seha lanzadouna suscripción para crear una nueva.
- ↑ Estas preguntas dejaron de ser consideradas importantes desde finales del siglo XIX hasta la segunda mitad del siglo XX, donde reaparecieron por la necesidad del álgebra informática .
- ^ "Fourier" . Dictionary.com íntegro . Casa al azar .
- ^ Cowie, J. (2007). Cambio climático: aspectos biológicos y humanos . Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. 3 . ISBN 978-0-521-69619-7.
- ^ Boilly, Julien-Léopold. (1820). Álbum de 73 Portraits-Charge Aquarelle's des Membres de I'Institute ( retrato de acuarela # 29). Biliotheque de l'Institut de France.
- ^ a b c O'Connor, John J .; Robertson, Edmund F. , "Joseph Fourier" , archivo MacTutor de Historia de las Matemáticas , Universidad de St Andrews.
- ^ Nowlan, Robert. Una crónica de la gente matemática (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 2 de febrero de 2015 .
- ^ Arago, François (1857). Biografías de hombres científicos distinguidos .
- ^ Fourier 1822 .
- ^ Freeman, A. (1878). The Analytical Theory of Heat , Cambridge University Press, Cambridge Reino Unido, citado por Truesdell, CA (1980), The Tragicomical History of Thermodynamics, 1822-1854 , Springer, Nueva York, ISBN 0-387-90403-4 , página 52.
- ↑ a b Truesdell, CA (1980). La historia tragicómica de la termodinámica, 1822-1854 , Springer, Nueva York, ISBN 0-387-90403-4 , página 52.
- ^ González, Rafael; Woods, Richard E. (2010). Procesamiento de imágenes digitales (Tercera ed.). Upper Saddle River: Pearson Prentice Hall. pag. 200. ISBN 978-0-13-234563-7.
- ^ Mason, Stephen F .: Una historia de las ciencias (Simon & Schuster, 1962), p. 169.
- ↑ a b Fourier, 1820 .
- ^ Fourier 1824a .
- ^ a b Fourier 1827a .
- ^ Weart, S. (2008). "El efecto invernadero de dióxido de carbono" . Consultado el 27 de mayo de 2008 .
- ^ Fleming, JR (1999). "Joseph Fourier, el" efecto invernadero "y la búsqueda de una teoría universal de las temperaturas terrestres". Esfuerzo . 23 (2): 72–75. doi : 10.1016 / s0160-9327 (99) 01210-7 .
- ^ Baum, Sr., Rudy M. (2016). "Cálculos futuros: el primer creyente del cambio climático" . Destilaciones . 2 (2): 38–39 . Consultado el 22 de marzo de 2018 .
- ^ Osman, Jheni (2011), 100 ideas que cambiaron el mundo , Random House, p. 65, ISBN 9781446417485,
[Fourier] no llamó a su descubrimiento el efecto invernadero, pero los futuros científicos lo nombraron así después de un experimento de [de Saussure] que influyó en el trabajo de Fourier
.
Otras lecturas
- Texto inicial del dominio público Rouse History of Mathematics
- Fourier, Joseph. (1822). Theorie Analytique de la Chaleur . Firmin Didot (reeditado por Cambridge University Press , 2009; ISBN 978-1-108-00180-9 )
- Fourier, Joseph. (1878). La teoría analítica del calor . Cambridge University Press (reeditado por 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 Temperature du Globe Terrestre et Des Espaces Planetaires - ensayo sobre el efecto invernadero publicado en 1827)
- Fourier, 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, tomo vi., Année 1823 , pag. lxi. [Pág. 227]
enlaces externos
- Medios relacionados con Joseph Fourier en Wikimedia Commons
- O'Connor, John J .; Robertson, Edmund F. , "Joseph Fourier" , archivo MacTutor de Historia de las Matemáticas , Universidad de St Andrews.
- Fourier, JBJ, 1824, Remarques Générales Sur Les Températures Du Globe Terrestre et Des Espaces Planétaires., En Annales de Chimie et de Physique, vol. 27, págs. 136-167 - traducción de Burgess (1837).
- Universidad Joseph Fourier, Grenoble, Francia
- Joseph Fourier y la Vuvuzela en MathsBank.co.uk
- Joseph Fourier en el Proyecto de genealogía matemática
- Joseph Fourier - Œuvres complètes, tomo 2 Gallican-Math
- "Episodio 2 - Joseph Fourier" . YouTube . École polytechnique. 16 de enero de 2019.