ג'וזף פורייה (1768-1830) היה מורה, מתמטיקאי ופיזיקאי ממוצא צרפתי, המוכר כגילוי הסדרה הטריגונומטרית המתכנסת, באמצעותה הוא יכול לקבוע את הולכת החום והתנודות בגופים מוצקים.
תורת החום שלו עזרה גם בהבנת האור והצליל. בהמשך זה יאפשר לפתור בעיות של פיזיקה, הנדסה וטלקומוניקציה. הוא גם פיתח את הטרנספורמציה המתמטית הנושאת את שמו, שעליה מתבסס חקר כל תופעת גל.
דיוקן ג'וזף פורייה. מקור: ז'ול בוילי
פורייה התבלט כראשון שנתן הסבר מדעי לאפקט החממה. הוא ידוע גם בזכות היותו אחד ממאה האקדמאים שגויס על ידי נפוליאון בונפרטה בשל משלחתו למצרים והשתתף בגילוי אבן הרוזטה.
ביוגרפיה
ז'אן-בפטיסט-ג'וזף ברון פורייה נולד ב- 21 במרץ 1768, בעיר אוקזר, השוכנת באזור בורגונדי בצרפת.
אביו היה חייט שהתחתן בשנית לאחר מות אשתו הראשונה. יוסף היה התשיעי מבין 12 ילדים מאותם נישואים שניים. הוא התייתם בגיל צעיר מאז שאמו נפטרה כשהיה בן תשע ובשנה שלאחר מכן, אביו.
הממשל העירוני הצליח לגרום לו לאימוץ על ידי ג'וזף פלייס, שלימד אותו לטינית, צרפתית וחלק מרעיונותיו של ז'אן ז'אק רוסו, שלימים יעורר השראה למהפכה הצרפתית. אחר כך הוא נכנס למכללת אקול רויאל, שם הצטיין בספרות, אך ביתר שאת במתמטיקה.
למרות תשוקתו למספרים, הוא החליט בשנת 1787 להקדיש את עצמו לחיים הדתיים, ונכנס למנזר המסדר הבנדיקטיני של סנט בנואה-סור-לואר. אבל ההתעניינות שלו במתמטיקה נמשכה, ולכן הוא לא נדר את נדריו הדתיים.
בשנת 1790 הוא השתלט על כסא המתמטיקה בבית הספר בו החל את הכשרתו, ובמקביל המשיך במחקר באלגברה.
האידיאלים של המהפכה הצרפתית היו מעורבים אותו בסכסוך הפוליטי, והצטרף לוועד המהפכה המקומי משנת 1793. שנה לאחר מכן הוא נעצר ונכלא, אך ניצחונות המהפכה הצילו אותו מהגיליוטינה.
עם שחרורו התמקד בשיפור כישוריו כמורה, ונכנס לאקול נורמלה דה פריז, שם הוצע הכשרה באומנות ההוראה. מחקריו במתמטיקה נמשכו במהלך תקופה זו
עם פתיחתו של אקול פוליטכניק ונכנס כמורה לפקולטה, הוא הפך לקולגה של מתמטיקאים בולטים בתקופתו כמו גספרד מונג ', ג'וזפה לגראנגיה ופייר-סיימון לאפלס.
משלחת למצרים
בשנת 1798, בגיל 30, הפליג למצרים כיועץ מדעי עם נפוליאון בונפרטה, 30,000 חיילים ויותר ממאה אקדמאים. שם הוא היה עד כיצד הצי הצרפתי כובש את מלטה, אלכסנדריה וקהיר.
עם הקמת הכוח הצרפתי, סייע פורייה במציאת המכון האג'פה, שהיה מזכירו. כמו כן ביצע חקר ארכיאולוגי והיה אחראי על השוואת תגליות מדעיות וספרותיות עד שנת 1801.
באותה שנה, לפני ניצחון הבריטים והכניעה הצרפתית, הוא שב לארצו עם אוסף חפצים ארכיאולוגיים. ביניהם היה עותק של אבן הרוזטה, שנודע בהיותו הטקסט הרב-לשוני הקדום הראשון שהתגלה בתקופה המודרנית.
פיתוח תורת החום שלו
המתמטיקאי עמד לחדש את עבודתו כאשר מונה למפקד גרנובל, בירת המחלקה של איסר. 14 שנות כהונה הוא התבלט בניהול הניהולי שלו. הוא גם בנה קטע חשוב מהדרך לטורינו.
במהלך תקופה זו תרם תרומה יוצאת מן הכלל ליצירה Description de l'Égypte, בנוסף לכתיבת הקדמה. במקביל הוא החל את הניסויים שלו בתפוצת החום. מסקנותיו עוררו מחלוקת בקרב מתמטיקאים לגבי משוואה שניסתה לתאר חום בגופים מוצקים.
המבקרים לא עצרו אותו והוא המשיך לעבוד על התיאוריה שלו עד דצמבר 1807 כשהציג אותה בפני מכון פריז. אף שחלק מהמתמטיקאים החשובים דחו זאת באופן מיידי, כמו לגראנז ', לפלאס, לעגנדרה, אוילר ופויסון, אותו מוסד יגמול אותו על זיכרונותיו ארבע שנים אחר כך.
השנים האחרונות
המתמטיקאי, שהשיג את התואר האצילי של הברון בתקופת שלטונו של נפוליאון, מצליח לשרוד לאחר נפילתו. הוא היה האחראי על המשרד הסטטיסטי של נהר הסן והתמסר באופן בלעדי לחיים האקדמיים בפריס.
בשנת 1817 הוא היה חבר באקדמיה למדעים ובשנת 1822 נבחר למזכיר הקבע של המוסד. באותה שנה הוא הצליח לפרסם את תיאוריית החום האנליטית, למרות הביקורת שקיבלה בגלל חוסר כביכול של הקפדה מתמטית.
מאוחר יותר התקבל לאקדמיה הצרפתית לספרות ולאקדמיה לרפואה, בזכות תרומותיו במצרים. הוא נבחר גם כחבר זר באקדמיה המלכותית השוודית למדעים.
ב- 16 במאי 1830, בגיל 62, נפטר ג'וזף פורייה בפריס, צרפת. על פי הדיווחים, מותו נגרם כתוצאה ממחלת לב, אם כי היו הסבורים כי חלה במחלה במהלך שנותיו במצרים. הוא לא סיים את עבודתו בפתרון משוואות, למרות שבשנה שלאחר מכן התפרסמה ההתקדמות להוכחת משפטו.
בנוסף לכך ששמו את הכלים המתמטיים שפיתח עם שם משפחתו, הוקם פסל ברונזה בעיר הולדתו בשנת 1849. אסטרואיד נושא גם את שמו, וכך גם אוניברסיטת גרנובל.
תרומות
חזהו של ג'וזף פורייה במוזיאון ארמון הבישוף העתיק בגרנובל. מקור: © Guillaume Piolle
התרומות הגדולות של פורייה מרוכזות בתחומי הפיזיקה והמתמטיקה, אך היישום שלו כולל מדעים רבים אחרים כמו אסטרונומיה, רפואה, אקלים, אוקיאנוגרפיה, הנדסה וכימיה. עבודתו היוותה נקודת המוצא של הסדרה הטריגונומטרית ושל תפקודים של משתנים אמיתיים.
באופן ספציפי, הוא מדגיש את ניסוחו לתורת החום והחוקים המתמטיים איתם הוא מסביר את התפשטותו, ותורם ליסודות התרמודינמיקה. משוואת החום הייתה משוואה דיפרנציאלית המתארת את אופן חלוקת החום ואיך הטמפרטורה משתנה בכל אזור ופרק זמן.
הוא גם פיתח את סדרת פורייה, המורכבת מפירוק של אות תקופתי מבחינת אותות בסיסיים יותר. הכלי המתמטי הזה מיושם בתחומים כמו ניתוח רטט, דחיסת נתונים, אקוסטיקה, תמונה ועיבוד אותות.
אחת התרומות הגדולות שלו הייתה טרנספורמציית פורייה. זוהי פונקציה מתמטית מרכזית בתחומים כמו טלקומוניקציה, סטטיסטיקה, אופטיקה ופיזיקה. פונקציה זו מאפשרת לך לשנות אותות בעלי אופי זמני או מרחבי, כמו גם אלה של תנועה תקופתית.
פורייה ביצע גם מחקר במטאורולוגיה, ביניהם בולט נימוקיו לגבי אפקט החממה. בתוכם הוא הציע שקרינה בין-כוכבית גורמת לחלק גדול מחום כדור הארץ, ולראשונה, האטמוספרה נחשבה ליסוד מבודד.
תרומותיו אינן יכולות שלא להזכיר את המאמרים השונים במצרים ובתולדות המדע. באופן לא מפתיע, הוא אחד מ 72 מדענים הרשומים בקומה הראשונה של מגדל אייפל.
מחזות
בין היצירות המצטיינות ביותר של המתמטיקאי הצרפתי, הן העבודות הקשורות לתורת תורת החום:
-Rapport sur les tontines (1821)
-תיאוריה אנליטית דה לה צ'אלור (1822)
-Remarques générales sur les températures du globe land and des espaces planétaires (1824)
-אנליזה des équations determinées (1827)
-Mémoire sur la הבחנה des racines imaginaires, and sur l'Application des Thorormes d'analyse algébrique aux équations transcendantes qui dépendant de la théorie de la chaleur (1827)
-Remarques générales sur l'Application du principe de l'analyse algébrique aux équations transcendantes (1827)
-Mémoire d'analyse sur le mouvement de la chaleur dans les fluides (1833).
ציטוטים המיוחסים
- "המחקר העמוק של הטבע הוא המקור הפורה ביותר לגילויים מתמטיים."
- "לא יכולה להיות שפה אוניברסלית ופשוטה יותר, נטולת טעויות וערפל, ולכן מתאימה יותר לבטא את מערכות היחסים הבלתי אפשריות של דברים טבעיים. נראה כי מתמטיקה מהווה סגל של הנפש האנושית המיועד לפצות על קוצר החיים וחוסר השלמות של החושים. "
- "הסיבות העיקריות אינן ידועות לנו; אך הם כפופים לחוקים פשוטים וקבועים, אותם ניתן לגלות על ידי התבוננות, כאשר המחקר שלהם הוא מושא לפילוסופיית הטבע ".
- "חום, כמו כוח הכבידה, חודר לכל חומר ביקום, קרניו תופסים את כל חלקי החלל. מטרת עבודתנו היא לקבוע את החוקים המתמטיים שאותם גורם מציית. תורת החום תיווצר מעתה ואחד מהענפים החשובים ביותר בפיזיקה הכללית.
- המתמטיקה משווה בין התופעות המגוונות ביותר ומגלה את האנלוגיות הסודיות שמאחדות אותן.
הפניות
- ג'וזף פורייה. (2019, 1 בנובמבר). ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית. התאושש מ- es.wikipedia.org
- MCN Biografias.com. (sf) פורייה, ז'אן-בפטיסט ג'וזף (1768-1827). התאושש מ- mcnbiografias.com
- תורמים בוויקיפדיה. (2019, 17 בדצמבר). ג'וזף פורייה. בויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית. התאושש מ- en.wikipedia.org
- סטריק, די ג'יי (2019, 12 במאי). ג'וזף פורייה. אנציקלופדיה בריטניקה. התאושש מ- britannica.com
- ג'וזף פורייה. (2019, 05 ביולי). Wikiquote, קומפנדיום של ביטויים מפורסמים. התאושש מ- es.wikiquote.org
- אוקונור, ג'יי ג'יי ורוברטסון, EF (nd). ז'אן בפטיסט ג'וזף פורייה. התאושש מ- st-andrews.ac.uk