Жан Батист Жозеф Фур’є: до 250-річчя від дня народження французького математика і фізика

Жан Батист Жозеф Фур’є

21.03.1768— 16.05. 1830

Жан Фур’є народився в французькому місті Осер, в родині кравця. В 9 років хлопчик втратив обох батьків.

Сироту влаштували в Військову школу, керовану монахами Бенедиктинського ордена. Особливий інтерес і незвичайні здібності хлопчик виявляв в області математики, і його мрією було стати військовим інженером. Лежандр, колишній інспектор шкіл, намагався допомогти в цьому обдарованому юнакові, але міністр відмовився зарахувати його в військово-артилерійське училище: у Фур’є не було ні дворянської грамоти, ні коштів. Залишалася кар’єра служителя церкви, можливо, на посаді викладача.

У 1789 році Жан приїхав до Парижа, щоб представити роботу про чисельне рішення рівнянь будь-якого ступеня, але вона загубилася під час революції. Революція прийшла раніше, ніж Жан Батист зміг вирішити, ким йому стати – ченцем, військовим або математиком. Фур’є повернувся в Осер і став викладати в школі, де колись навчався.

В цей час він став завидним політичним діячем. Фур’є зайняв вельми помірну позицію по відношенню до якобінців і за це був заарештований. Падіння Робесп’єра в липні 1794 року звільнило його від в’язниці. Фур’є був запрошений до Нормальної школи, організованої Конвентом для підготовки викладачів (1794). Незабаром школу закрили, але він встиг звернути на себе увагу відомих учених (Жозефа Луї Лагранжа, П’єра Симона Лапласа і математика та інженера Гаспара Монжа).

У 1795-1798 роках Фур’є викладав в Політехнічній школі. За відгуками слухачів, лекції педагога були блискучими.

Ненадовго Фур’є був вдруге заарештований, тепер за те, що в минулому підтримував якобінців.

Його перші праці відносяться до алгебри. У лекціях 1796 року він виклав теорему про кількість дійсних коренів алгебраїчного рівняння, названу його ім’ям. У 1796 році в своїх лекціях Фур’є викладає теорему про кількість дійсних коренів в заданому інтервалі.

У 1798 Наполеон Бонапарт бере Фур’є, Монжа і Бертолле в свій Єгипетський похід, в складі Легіону культури. Фур’є керував археологічними розкопками, а також займався формуванням системи освіти. Він брав участь у створенні Каїрського інституту і був одним з 12 членів математичного відділення, поряд з Монжем, Малусом і самим Наполеоном. Крім того, Фур’є був обраний секретарем інституту і залишався на посаді весь час перебування в Єгипті. Фур’є активно брав участь в різних наукових дослідженнях, в тому числі, далеких від математичних.

Так, пізніше, в 1809 році, він написав велику історичну довідку по Стародавньому Єгипту до “Опису Єгипту”, який вийшов французькою мовою. Крім цього, він показав себе хорошим адміністратором, заодно він майстерно виконував і дипломатичні доручення. Це відбилося на його подальшій долі.

Як відомо, авантюра Наполеона скінчилася провалом. Сам він тайкома залишив Єгипет у 1799 році.  Французька армія була змушена евакуюватися влітку 1801 року, а разом з нею повернувся і Фур’є. Він хотів повернутися на роботу до Політехнічної школи, але в січні 1802 року Наполеон призначив його префектом департаменту Ізер з центром в Греноблі. На цій посаді Фур’є залишався цілих 12 років.  Основними досягненнями Фур’є на посаді є керівництво осушенням боліт в Бургуені, а також будівництво нової дороги, яка поєднала Гренобль з Туріном. Ця діяльність Фур’є була високо оцінена Наполеоном: Фур’є був нагороджений орденом Почесного легіону, а в 1809 році отримав титул барона.

У вільний час він продовжував наукові дослідження з алгебри, активно працював в новій області – теорії теплоти. Головні результати в теорії теплопровідності Фур’є отримав в 1807 році, але з публікацією їх йому прийшлось довго чекати. Фур’є пише «Математичну теорію тепла».

У 1812 році Фур’є отримує Велику премію Академії за аналітичну теорію теплопровідності, незважаючи на несуворі докази. Свої методи (ряди та інтеграли Фур’є) він використовував в теорії поширення тепла. Але незабаром вони стали виключно потужним інструментом математичного дослідження самих різних завдань – особливо там, де є хвилі і коливання. А це коло надзвичайно широке – астрономія, акустика, теорія припливів, радіотехніка та ін.

У 1815 році, в складний для історії Франції період, Жан Фур’є підтримує імператора Наполеона. Після Реставрації його усувають з посади префекта і він бідує. Жан Фур’є повертається в Париж, де деякий час працює директором Статистичного бюро.

У 1817 академія, попри тиск Бурбонів, обирає Жана Фур’є своїм членом (перша спроба в 1816 році не вдалася, король Людовик XVIII скасував обрання).

Графік суми ряду Фур’є і часткової суми

У 1818 році Фур’є досліджував питання про умови застосовності розробленого Ісааком Ньютоном методу чисельного рішення рівнянь, не знаючи про аналогічні результати, отримані в 1768 році французьким математиком Ж. Р. Мурайлем. Підсумком робіт Фур’є з чисельних методів розв’язання рівнянь є “Аналіз певних рівнянь”, виданий посмертно в 1831 році.

Фур’є стає одним з найвпливовіших академіків, і в 1822 році його обирають довічним секретарем.

Незважаючи на те, що посада секретаря забирала у Фур’є багато часу, він продовжив наукову роботу по ряду питань математики і фізики. Основною областю занять Фур’є була математична фізика. У 1807 і 1811 роках він представив Паризькій АН свої перші відкриття по теорії поширення тепла в твердому тілі, а в 1822 році опублікував роботу “Аналітична теорія тепла”, що зіграла велику роль в подальшій історії математики.

“Аналітична теорія тепла” явилась відправним пунктом створення теорії тригонометричних рядів і розробки деяких загальних проблем математичного аналізу. Фур’є навів перші приклади розкладання в тригонометричні ряди Фур’є функцій, які задані на різних ділянках різними аналітичними виразами. Тим самим він зробив важливий внесок в рішення знаменитого спору про поняття функції, в якому брали участь найбільші математики 18 століття. «Великою математичною поемою» назвав цю працю лорд Кельвін.

Завдяки роботам по єгиптології Фур’є став також членом Académie Française та Académie de Médecine в 1826 році. В архіві Паризької академії наук є велика кількість незакінчених рукописів: по теорії нерівностей, теорії ймовірностей, теорії паралельних. Ця незавершеність ряду його починань пояснюється не тільки навантаженням секретаря, а й погіршенням його здоров’я. Лікарів він слухати не хотів, постійно жив в задушливій і спекотній квартирі, і до того ж боячись ревматизму, завжди надзвичайно тепло одягався. На напади задухи, які частішали, він не звертав уваги. 16 травня 1830 року йому стало погано, і в той же день він помер.

Його ім’я внесено до списку найвидатніших учених Франції, поміщений на першому поверсі Ейфелевої вежі.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.