José Fourier -Joseph Fourier

José Fourier
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Jean-Baptiste Joseph Fourier
Nacido ( 03/21/1768 )21 de marzo de 1768
Auxerre , Borgoña , Reino de Francia (ahora en Yonne , Francia )
Fallecido 16 de mayo de 1830 (16 de mayo de 1830)(62 años)
París , Reino de Francia
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 cientifica
Campos Matemático , físico , historiador
Instituciones École Normale Supérieure
École Polytechnique
asesores académicos Jean-Baptiste Biot Joseph-Louis Lagrange
Estudiantes notables Peter Gustav Lejeune Dirichlet
Claude-Louis Navier
Giovanni Plana

Jean-Baptiste Joseph Fourier ( / ˈ f ʊr i eɪ , - i ər / ; francés:  [fuʁje] ; 21 de marzo de 1768 - 16 de mayo de 1830) fue un matemático y físico francés nacido en Auxerre y mejor conocido por iniciar la investigación de Fourier . serie , 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 Fourier y la ley de conducción de Fourier también se nombran en su honor. A Fourier también se le atribuye generalmente el descubrimiento del efecto invernadero .

Biografía

Fourier nació en Auxerre (ahora en el departamento de Yonne de Francia), hijo de un sastre . Quedó huérfano a la edad de 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 de 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 designado miembro de la École Normale y posteriormente sucedió a Joseph-Louis Lagrange en la École Polytechnique .

Fourier acompañó a Napoleón Bonaparte en su expedición egipcia en 1798, como asesor científico, y fue nombrado secretario del Institut d'Égypte . Aislado 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 bajo el mando del general Menou en 1801, Fourier regresó a Francia.

Caricaturas en acuarela de 1820 de los matemáticos franceses Adrien-Marie Legendre (izquierda) y Joseph Fourier (derecha) del artista francés Julien-Léopold Boilly , retratos en acuarela números 29 y 30 del Álbum de 73 Retratos-Charge Aquarellés des Membres de I'Institut .

En 1801, 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, quisiera expresar mi confianza en el ciudadano Fourier nombrándolo para este cargo.

Retrato de Fourier de Claude Gautherot , hacia 1806.

Por lo tanto, siendo fiel a Napoleón, asumió el cargo de prefecto. Fue mientras estaba en Grenoble que 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 Descripción de l'Égypte .

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 Sueca de Ciencias .

Fourier nunca se casó.

En 1830, su deteriorada salud 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 experimentaba. Sin embargo, una caída, que sufrió el 4 de mayo de 1830, mientras bajaba un tramo de escaleras, agravó la enfermedad más allá de lo que jamás se hubiera podido temer.

Poco después de este evento, murió en su cama el 16 de mayo de 1830.

Fourier fue enterrado en el cementerio Père Lachaise de París, una tumba decorada con un motivo egipcio para reflejar su cargo como secretario del Instituto de El Cairo y su recopilación 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. 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 ), 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, con 'correcciones' editoriales, al inglés 56 años después por Freeman (1878). El libro también fue editado, con muchas correcciones editoriales, por Darboux y reeditado en francés en 1888.

Hubo tres contribuciones importantes en este trabajo, una puramente matemática, dos esencialmente físicas. 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 prosiguió con el tema. Peter Gustav Lejeune Dirichlet fue el primero en dar una demostración satisfactoria de ello con algunas condiciones restrictivas. Este trabajo sienta las bases de 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 ambos lados de la igualdad; Fourier hizo importantes contribuciones al análisis dimensional . 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.

Busto de Fourier en Grenoble

Fourier dejó un trabajo inconcluso sobre la determinación y ubicación de raíces reales de polinomios, que fue editado por Claude-Louis Navier y publicado en 1831. Este trabajo contiene mucho material original, en particular, el teorema de Fourier sobre raíces reales de polinomios , publicado en 1820. François Budan , en 1807 y 1811, había publicado de forma independiente su teorema (también conocido con el nombre de Fourier), muy próximo al teorema de Fourier (cada teorema es corolario del otro). La demostración de Fourier es la que habitualmente se daba, durante el siglo XIX, en los libros de texto de teoría de ecuaciones. Una solución completa del problema fue dada en 1829 por Jacques Charles François Sturm .

Descubrimiento del efecto invernadero

Tumba de Fourier, Cementerio Père Lachaise

En la década de 1820, Fourier calculó que un objeto del tamaño de la Tierra, y a su distancia del Sol, debería estar considerablemente más frío de lo que el planeta realmente está si se calienta solo por los efectos de la radiación solar entrante. Examinó varias fuentes posibles del calor adicional observado en artículos publicados en 1824 y 1827. Sin embargo, al final, debido a la gran diferencia de 33 grados entre sus cálculos y observaciones, Fourier creyó erróneamente que hay una contribución significativa de radiación de espacio interestelar. Aún así, la consideración de Fourier de la posibilidad de que la atmósfera de la Tierra pueda actuar como un aislante de algún tipo es ampliamente reconocida como la primera propuesta de lo que ahora se conoce como efecto invernadero, aunque Fourier nunca lo llamó así .

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 hizo 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 paneles de vidrio. Esta conclusión puede haber contribuido al uso posterior de la metáfora del "efecto invernadero" para referirse a los procesos que determinan las temperaturas atmosféricas. 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

Théorie analitique de la chaleur , 1888

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos