José Fourier -Joseph Fourier

José Fourier
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Jean-Baptiste Joseph Fourier
Nascer ( 1768-03-21 )21 de março de 1768
Morreu 16 de maio de 1830 (1830-05-16)(62 anos)
Nacionalidade Francês
alma mater École Normale Supérieure
Conhecido por (ver lista)
Número de Fourier
Série de Fourier
Transformada
de Fourier Lei de condução
de Fourier Eliminação de Fourier-Motzkin
Efeito estufa
carreira científica
Campos Matemático , físico , historiador
Instituições École Normale Supérieure
École Polytechnique
Conselheiros acadêmicos Jean-Baptiste Biot Joseph-Louis Lagrange
Alunos notáveis Peter Gustav Lejeune Dirichlet
Claude-Louis Navier
Giovanni Plana

Jean-Baptiste Joseph Fourier ( / ˈ f ʊr i , - i ər / ; francês:  [fuʁje] ; 21 de março de 1768 - 16 de maio de 1830) foi um matemático e físico francês nascido em Auxerre e mais conhecido por iniciar a investigação de Fourier série , que eventualmente se desenvolveu em análise de Fourier e análise harmônica , e suas aplicações para problemas de transferência de calor e vibrações . A transformada de Fourier e a lei de condução de Fourier também são nomeadas em sua homenagem. Fourier também é geralmente creditado com a descoberta do efeito estufa .

Biografia

Fourier nasceu em Auxerre (atualmente no departamento de Yonne , na França), filho de um alfaiate . Ficou órfão aos nove anos. Fourier foi recomendado ao Bispo de Auxerre e, através desta introdução, foi educado pela Ordem Beneditina do Convento de São Marcos. As comissões no corpo científico do exército eram reservadas para os de bom nascimento e, portanto, inelegíveis, ele aceitou uma cátedra militar de matemática. Ele teve um papel proeminente em seu próprio distrito na promoção da Revolução Francesa , servindo no Comitê Revolucionário local. Ele foi preso brevemente durante o Terror , mas, em 1795, foi nomeado para a École Normale e posteriormente sucedeu Joseph-Louis Lagrange na École Polytechnique .

Fourier acompanhou Napoleão Bonaparte em sua expedição ao Egito em 1798, como conselheiro científico, e foi nomeado secretário do Institut d'Égypte . Isolado da França pela frota britânica, ele organizou as oficinas das quais o exército francês dependia para suas munições de guerra. Ele também contribuiu com vários trabalhos matemáticos para o Instituto Egípcio (também chamado de Instituto do Cairo) que Napoleão fundou no Cairo , com o objetivo de enfraquecer a influência britânica no Oriente. Após as vitórias britânicas e a capitulação dos franceses sob o comando do general Menou em 1801, Fourier voltou para a França.

1820 caricaturas em aquarela dos matemáticos franceses Adrien-Marie Legendre (à esquerda) e Joseph Fourier (à direita) do artista francês Julien-Léopold Boilly , retratos em aquarela números 29 e 30 do Album de 73 Portraits-Charge Aquarellés des Membres de I'Institut .

Em 1801, Napoleão nomeou Fourier Prefeito (Governador) do Departamento de Isère em Grenoble , onde supervisionou a construção de estradas e outros projetos. No entanto, Fourier já havia retornado para casa da expedição de Napoleão ao Egito para retomar seu cargo acadêmico como professor na École Polytechnique quando Napoleão decidiu o contrário em seu comentário.

... Tendo falecido recentemente o prefeito do departamento de Isère, gostaria de expressar minha confiança no cidadão Fourier, nomeando-o para este lugar.

Retrato de Fourier por Claude Gautherot , por volta de 1806.

Por isso, sendo fiel a Napoleão, assumiu o cargo de prefeito. Foi em Grenoble que ele começou a fazer experimentos sobre a propagação do calor. Ele apresentou seu artigo Sobre a propagação do calor em corpos sólidos ao Instituto de Paris em 21 de dezembro de 1807. Ele também contribuiu para a monumental Description de l'Égypte .

Em 1822, Fourier sucedeu Jean Baptiste Joseph Delambre como Secretário Permanente da Academia Francesa de Ciências . Em 1830, foi eleito membro estrangeiro da Real Academia Sueca de Ciências .

Fourier nunca se casou.

Em 1830, sua saúde debilitada começou a cobrar seu preço:

Fourier já havia experimentado, no Egito e em Grenoble, alguns ataques de aneurisma do coração. Em Paris, era impossível enganar-se quanto à causa primária das frequentes sufocações que sofria. Uma queda, porém, que sofreu em 4 de maio de 1830, enquanto descia um lance de escadas, agravou a doença em uma extensão além do que jamais se poderia temer.

Pouco depois deste evento, ele morreu em sua cama em 16 de maio de 1830.

Fourier foi enterrado no Cemitério Père Lachaise em Paris, uma tumba decorada com motivos egípcios para refletir sua posição como secretário do Instituto do Cairo e sua coleção de Description de l'Égypte . Seu nome é um dos 72 nomes inscritos na Torre Eiffel .

Uma estátua de bronze foi erguida em Auxerre em 1849, mas foi derretida para armamentos durante a Segunda Guerra Mundial. Joseph Fourier University em Grenoble é nomeado após ele.

A teoria analítica do calor

Em 1822, Fourier publicou seu trabalho sobre fluxo de calor em Théorie analytique de la chaleur ( A Teoria Analítica do Calor ), no qual baseou seu raciocínio na lei de resfriamento de Newton , ou seja, que o fluxo de calor entre duas moléculas adjacentes é proporcional a a diferença extremamente pequena de suas temperaturas. Este livro foi traduzido, com 'correções' editoriais, para o inglês 56 anos depois por Freeman (1878). O livro também foi editado, com muitas correções editoriais, por Darboux e republicado em francês em 1888.

Houve três contribuições importantes neste trabalho, uma puramente matemática, duas essencialmente físicas. Na matemática, Fourier afirmou que qualquer função de uma variável, contínua ou descontínua , pode ser expandida em uma série de senos de múltiplos da variável. Embora esse resultado não seja correto sem condições adicionais, a observação de Fourier de que algumas funções descontínuas são a soma de séries infinitas foi um avanço. A questão de determinar quando uma série de Fourier converge é fundamental há séculos. Joseph-Louis Lagrange deu casos particulares deste (falso) teorema, e deu a entender que o método era geral, mas não abordou o assunto. Peter Gustav Lejeune Dirichlet foi o primeiro a dar uma demonstração satisfatória com algumas condições restritivas. Este trabalho fornece a base para o que hoje é conhecido como transformada de Fourier .

Uma contribuição física importante no livro foi o conceito de homogeneidade dimensional nas equações; isto é, uma equação pode ser formalmente correta apenas se as dimensões coincidirem em qualquer um dos lados da igualdade; Fourier fez importantes contribuições para a análise dimensional . A outra contribuição física foi a proposta de Fourier de sua equação diferencial parcial para difusão condutiva de calor. Esta equação é agora ensinada a todos os estudantes de física matemática.

Raízes reais de polinômios

Busto de Fourier em Grenoble

Fourier deixou um trabalho inacabado sobre a determinação e localização de raízes reais de polinômios, que foi editado por Claude-Louis Navier e publicado em 1831. Este trabalho contém muito material original - em particular, o teorema de Fourier sobre raízes reais de polinômios , publicado em 1820. François Budan , em 1807 e 1811, havia publicado independentemente seu teorema (também conhecido pelo nome de Fourier), que é muito próximo do teorema de Fourier (cada teorema é um corolário do outro). A prova de Fourier é aquela que normalmente era dada, durante o século XIX, em livros-texto de teoria das equações. Uma solução completa do problema foi dada em 1829 por Jacques Charles François Sturm .

Descoberta do efeito estufa

Túmulo de Fourier, Cemitério Père Lachaise

Na década de 1820, Fourier calculou que um objeto do tamanho da Terra e à sua distância do Sol deveria ser consideravelmente mais frio do que o planeta realmente é se aquecido apenas pelos efeitos da radiação solar recebida. Ele examinou várias fontes possíveis do calor adicional observado em artigos publicados em 1824 e 1827. No entanto, no final, devido à grande diferença de 33 graus entre seus cálculos e observações, Fourier acreditou erroneamente que havia uma contribuição significativa da radiação de espaço interestelar. Ainda assim, a consideração de Fourier sobre a possibilidade de que a atmosfera da Terra possa atuar como algum tipo de isolante é amplamente reconhecida como a primeira proposta do que hoje é conhecido como efeito estufa , embora Fourier nunca o tenha chamado assim.

Em seus artigos, Fourier se referiu a um experimento de de Saussure , que revestiu um vaso com cortiça enegrecida. Na rolha, inseriu várias vidraças transparentes, separadas por intervalos de ar. A luz do sol do meio-dia foi permitida entrar no topo do vaso através das vidraças. A temperatura tornou-se mais elevada nos compartimentos mais interiores deste aparelho. Fourier concluiu que os gases na atmosfera poderiam formar uma barreira estável como as vidraças. Essa conclusão pode ter contribuído para o uso posterior da metáfora do "efeito estufa" para se referir aos processos que determinam as temperaturas atmosféricas. Fourier observou que os mecanismos reais que determinam as temperaturas da atmosfera incluíam a convecção , que não estava presente no dispositivo experimental de Saussure.

Funciona

Théorie Analitique de la chaleur , 1888

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos