Жан Батист Жозеф Фурье

Биография

Жан Батист Жозеф Фурье был 12 из 15 детей в семье портного (девятым во втором браке отца). Его мать умерла когда Фурье было девять лет, в том же году скончался отец. По другим источникам Фурье стал сиротой в возрасте восьми лет.

В своей первой школе, которой руководил церковный музыкант, Фурье показывал успехи в изучении французского и латыни. В возрасте 12 лет при содействии епископа Осера Фурье устроили в военную школу при бенедиктинском монастыре. К 13 годам Жозеф заинтересовался математикой, а в возрасте 14 лет он освоил шеститомный «Курс математики» Безу. В 1787 году Фурье поступил в бенедектинское аббатство St Benoit-sur-Loire, где собирался получить сан. Вместе с тем, молодой человек сомневался в своём выборе, подал документы в Montucla Париж, покинул аббатство в 1789 году и отправился в столицу. В Париже в Королевской Академии Наук Фурье представил работу о численном решении уравнений любой степени, а по возвращении с 1790 года стал преподавать в военной школе в Осере, которую сам закончил.

Революция пришла раньше, чем он смог решить, кем ему стать — монахом, военным или математиком. В 1793 году Фурье присоединился к местному революционному комитету и стал заниматься политикой. Он писал, что «с развитием идей равенства стало возможным реализация идеи создания свободного правительства». Вместе с тем, Фурье был недоволен развернувшимся террором, пытался покинуть комитет, но не смог. Будучи в Орлеане Фурье защищал одно из революционных течений, что повлекло за собой арест в июле 1794 года. Фурье опасался, что его казнят на гильотине, но его освободили после казни Робеспьера.

В 1794 году Фурье был принят в парижскую Нормальную школу, которая занималась подготовкой учителей. Занятия начались в январе следующего года. Его преподавателями были Лагранж, Лаплас и Монж. При их поддержке Фурье получил позицию в политехнической школе, где смог продолжать свою научную работу, а также занимался преподаванием. Орлеанский инцидент получил продолжение в 1795 году, когда Фурье снова был арестован. Выйти на свободу ему помогла поддержка учителей, а также смягчение политического климата в стране. 1 сентября 1795 году Фурье вернулся к работе, а через два года стал руководить кафедрой анализа и механики, сменив на этом посту Лагранжа.

В 1798 году Наполеон начал свой египетский поход, в который пригласил Фурье, Монжа и Малуса. Во время оккупации Египта Фурье работал во французской администрации, руководил археологическими раскопками, а также занимался формированием системы образования. Он принимал участие в создании Каирского института и был одним из 12 членов математического отделения, наряду с Монжем, Малусом и самим Наполеоном. Кроме того, Фурье был избран секретарём института и оставался на посту всё время пребывания в Египте.

В 1809 году Фурье получил от Наполеона титул барона и был награждён орденом Почётного легиона.

В 1812 году Наполеон потерпел поражение и отправился в ссылку на Эльбу. Его путь должен был проходить через Гренобль, однако Фурье послал записку, что в городе может быть небезопасно. Когда же Наполеон покинул Эльбу и отправился со своей армией через Гренобль, Фурье в спешке покинул город, чем вызвал недовольство Наполеона. Фурье смог позднее заручиться расположением императора, который назначил его префектом Роны. Однако вскорости Фурье оставил свой пост. 10 июня 1815 года Наполеон назначил Фурье пенсию в размере 6 тысяч франков, но Фурье не получил её ни разу, так как 1 июля Наполеон потерпел поражение. После этого Фурье вернулся в Париж, где некоторое время работал директором Статистического бюро, а в 1817 году стал членом Академии.

Благодаря работам по египтологии Фурье стал также членом Acad?mie Fran?aise и Acad?mie de M?decine в 1826 году.

Умер Фурье 16 мая 1830 года в Париже.

Научная работа

Ещё в 1789 году в Париже в Королевской Академии Наук Фурье представил работу о численном решении уравнений любой степени. В своих лекциях в 1796 году он изложил теорему о числе действительных корней алгебраического уравнения, лежащих между данными границами, названную впоследствии его именем. Данная работа получила своё логическое завершение в работах Штурма в 1829 году и Коши.

В 1804 году, будучи в Гренобле, Фурье начал работу по теории распространения тепла в твёрдом теле. К 1807 году он подготовил доклад «О распространении тепла в твёрдом теле», который представил 21 декабря того же года в Париже. Доклад получил очень противоречивую оценку. Лагранж и Лаплас не могли смириться с тем, что Фурье разлагал функции в тригонометрические ряды, впоследствии названные его именем. Дальнейшие разъяснения Фурье также не могли поколебать их точку зрения. Кроме того, Биот выступал против сформулированного Фурье уравнения распространения тепла. Фурье в своей работе не ссылался на аналогичный труд Биота, опубликованный им в 1804 году. С Биотом были согласны Лаплас и позднее Пуассон. Позднее, в 1812 году, аналитическая теория теплопроводности, представленная Фурье, получила Большую премию Академии. Впрочем, полная строгость была достигнута только в эпоху Гильберта.

Свои методы (ряды и интегралы Фурье) он использовал в теории распространения тепла. Но вскоре они стали исключительно мощным инструментом математического исследования самых разных задач — особенно там, где есть волны и колебания. А этот круг чрезвычайно широк — астрономия, акустика, теория приливов, радиотехника и др.

В 1818 году Фурье был занят вопросом об условиях применимости метода численного решения уравнений, разработанного Ньютоном. Аналогичные результаты уже были получены в 1768 году Мурайлем. Результаты данной работы были изданы только в 1831 году, после смерти учёного.

В 1817 году Фурье был избран членом Академии наук вопреки давлению Бурбонов. Первая попытка в 1816 году не удалась, король Людовик XVIII отменил избрание. В 1822 году после смерти Даламбера он смог занять пост секретаря математической секции. Вскоре после этого была опубликована его работа «Аналитическая теория тепла» («Th?orie analytique de la chaleur»), которую лорд Кельвин назвал «Великой математической поэмой». В это время Фурье отошёл от математических исследований и был больше занят публикацией своих работ как в чистой, так и в прикладной математике. Его теория тепла всё ещё вызывала споры, Биот приписывал себе первенство в этом вопросе, а Пуассон критиковал математический подход Фурье и разрабатывал альтернативную теорию.

Научные достижения

• Доказал теорему о числе действительных корней алгебраического уравнения, лежащих между данными пределами (Теорема Фурье 1796).
• Исследовал, независимо от Ж. Мурайле, вопрос об условиях применимости разработанного Исааком Ньютоном метода численного решения уравнений (1818).
• Монографии «Аналитическая теория тепла», в которой был дан вывод уравнения теплопроводности в твёрдом теле, и разработка методов его интегрирования при различных граничных условиях. Метод Фурье состоял в представлении функций в виде тригонометрических рядов Фурье.
• Нашёл формулу представления функции с помощью интеграла, играющую важную роль в современной математике.
• Доказал, что всякую произвольно начерченную линию, составленную из отрезков дуг разных кривых, можно представить единым аналитическим выражением.
• В 1823 независимо от Эрстеда открыл термоэлектрический эффект, показал, что он обладает свойством суперпозиции, создал термоэлектрический элемент.

Его имя внесено в список величайших учёных Франции, помещённый на первом этаже Эйфелевой башни.

Сочинения