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ジョセフ・フーリエ | |
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| 生まれる | ジャン＝バティスト・ジョセフ・フーリエ 1768年3月21日 |
| 死亡 | 1830年5月16日（62歳） パリ、フランス |
| 母校 | エコール・ノルマル・シュペリウール |
| 知られている | |
| 科学者としてのキャリア | |
| フィールド | 数学者、物理学者、歴史家 |
| 機関 |
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| 学術アドバイザー | |
| 著名な学生 | |
ジャン＝バティスト・ジョゼフ・フーリエ（/ ˈ f ʊr i eɪ , - i ər / ; [1] フランス語: [ʒɑ̃ batist ʒozɛf fuʁje] ; 1768年3月21日 - 1830年5月16日）は、フランスの数学者、物理学者。オーセール生まれ。フーリエ級数の研究を始めたことで最もよく知られており、フーリエ級数は後にフーリエ解析や調和解析へと発展し、熱伝達や振動の問題への応用につながった。フーリエ変換やフーリエ伝導の法則も彼にちなんで名付けられた。フーリエは温室効果の発見でも広く知られている。[2]
バイオグラフィー
フーリエはオーセール（現在のヨンヌ 県）で仕立て屋の息子として生まれた。9歳の時に孤児になった。オーセール司教に推薦され、その紹介でサン・マルコ修道院のベネディクト会で教育を受けた。軍の科学部隊への任命は良家の生まれに限られていたため、資格がなかったフーリエは数学の軍講師となった。彼は自分の地区でフランス革命を推進する上で重要な役割を果たし、地元の革命委員会に所属した。恐怖政治の際には短期間投獄されたが、1795年にエコール・ノルマルに任命され、その後エコール・ポリテクニークでジョゼフ＝ルイ・ラグランジュの後任となった。
フーリエは1798年、ナポレオン・ボナパルトのエジプト遠征に科学顧問として同行し、エジプト研究所の書記官に任命された。イギリス艦隊によってフランスから切り離されたフーリエは、フランス軍が軍需品を調達するために頼らざるを得なかった工房を組織した。また、ナポレオンが東洋におけるイギリスの影響力の弱体化を目的としてカイロに設立したエジプト研究所（カイロ研究所とも呼ばれた）に数本の数学論文を寄稿した。1801年にイギリスが勝利し、フランスがメヌー将軍の下で降伏すると、フーリエはフランスに戻った。
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1801年[4] 、 ナポレオンはフーリエをグルノーブルのイゼール県知事に任命し、道路建設やその他のプロジェクトを監督した 。しかし、フーリエはナポレオンのエジプト遠征から帰国し、エコール・ポリテクニークの教授として学術職に復帰していたが、ナポレオンは
...イゼール県知事が最近亡くなったため、私はフーリエ氏をこの場所に任命することで、彼に対する信頼を表明したいと思います。[4]
ナポレオンに忠実であった彼は、総督の職に就いた。[4]グルノーブルにいる間に、彼は熱の伝播に関する実験を始めた。彼は1807年12月21日にパリ研究所で「固体中の熱の伝播について」という論文を発表した。彼はまた、記念碑的な「エジプト記述」にも貢献した。[5]
1822年、フーリエはジャン・バティスト・ジョセフ・ドゥランブルの後任としてフランス科学アカデミーの常任秘書官に就任した。1830年にはスウェーデン王立科学アカデミーの外国人会員に選出された。
フーリエは結婚しなかった。[6]
1830 年、彼の健康状態の悪化が影響し始めました。
フーリエはエジプトとグルノーブルですでに心臓動脈瘤の発作を経験していた。パリでは、彼が頻繁に経験した窒息の主原因について間違いを犯すことは不可能だった。しかし、1830年5月4日、階段を降りているときに転倒し、病気は予想をはるかに超えるほど悪化した。[7]
この事件の直後、彼は1830年5月16日に病床で亡くなった。
フーリエはパリのペール・ラシェーズ墓地に埋葬された。この墓地は、カイロ研究所の書記官としての彼の地位と『エジプト記述』の編纂を反映するため、エジプト風のモチーフで飾られている。彼の名前は、エッフェル塔に刻まれた 72 の名前の 1 つである。
1849年にオーセールに銅像が建てられたが、第二次世界大戦中に軍備のために溶かされた。グルノーブルのジョセフ・フーリエ大学は彼にちなんで名付けられた。
熱の解析理論
1822年、フーリエは熱流に関する論文『熱の解析理論』[8]を発表した。その中で彼は、ニュートンの冷却の法則、すなわち、2つの隣接する粒子間の熱流はそれらの温度の非常に小さな差に比例するという理論を根拠とした。この論文は[9]編集上の「訂正」[10]を加えて56年後にフリーマン（1878年）によって英語に翻訳された。 [11]この論文は数学者ジャン・ガストン・ダルブーによっても編集され、多くの編集上の訂正が加えられ、1888年にフランス語で再出版された。[10]
この出版物には3つの重要な貢献があり、1つは純粋に数学的なもの、2つは本質的に物理的なものです。数学において、フーリエは、連続か不連続かにかかわらず、変数の任意の関数は、変数の倍数の正弦の級数に展開できると主張しました。この結果は追加の条件がなければ正しくありませんが、いくつかの不連続関数は無限級数の和であるというフーリエの観察は画期的なものでした。フーリエ級数がいつ収束するかを決定する問題は、何世紀にもわたって基本的な問題でした。ジョゼフ=ルイ・ラグランジュは、この（誤った）定理の特定のケースを示し、この方法が一般性があることを示唆していましたが、この主題を追求していませんでした。ピーター・グスタフ・ルジューン・ディリクレは、いくつかの制限的な条件付きで、この定理の満足のいく実証を初めて行いました。この研究は、今日フーリエ変換として知られているものの基礎を提供します。
この本における重要な物理的貢献の一つは、方程式における次元同次性の概念である。つまり、方程式は、等式の両側の次元が一致する場合にのみ形式的に正しいというものであり、フーリエは次元解析に重要な貢献をした。 [12]もう一つの物理的貢献は、熱伝導拡散に関する偏微分方程式のフーリエによる提案である。この方程式は現在、数理物理学のあらゆる学生に教えられている。
多項式の実根
フーリエは、多項式の実根の決定と位置の特定に関する未完の研究を残しており、これはクロード＝ルイ・ナビエによって編集され、1831年に出版された。この研究には多くの独創的な内容が含まれており、特に1820年に出版された多項式の実根に関するフーリエの定理は興味深い。 [13] [14] フランソワ・ブダンは、1807年と1811年に、フーリエの定理（別名フーリエ）に非常に近い定理（各定理は他の定理の系である）を独立に出版した。フーリエの証明[13]は、19世紀に方程式論の教科書でよく示されていたものである。[a]問題の完全な解答は、 1829年にジャック・シャルル・フランソワ・シュトゥルムによって与えられた。[15]
温室効果の発見
1820年代、フーリエは、地球と同じ大きさで太陽からの距離にある物体は、入射する太陽放射の影響のみで暖められた場合、実際の地球よりもかなり低温になるはずだと計算した。彼は1824年[16]と1827年に発表した論文で、観測された追加の熱のさまざまな可能性のある発生源を検討した。 [17]しかし、最終的には、計算と観測の間に33度という大きな差があったため、フーリエは星間空間からの放射が大きな影響を及ぼしていると誤って信じていた。それでも、地球の大気が何らかの絶縁体として作用する可能性についてのフーリエの考察は、現在では温室効果として知られているものの最初の提案として広く認識されている[18]が、フーリエはそれをそのように呼んだことはなかった。[19] [20]
フーリエは論文の中で、黒く焦がしたコルクを花瓶に敷き詰めたオラス・ベネディクト・ド・ソシュールの実験に言及している。コルクの中に、空気の間隔を空けて透明なガラスを数枚差し込んだ。花瓶の上部からガラス板を通して日中の太陽光が入るようになった。この装置の内側の区画に行くほど温度が上昇した。フーリエは、大気中のガスがガラス板のように安定した障壁を形成できるなら、惑星の温度に同様の効果をもたらすはずだと指摘した。[17]この結論は、後に大気温度を決定する過程を指すのに「温室効果」という比喩が使われるようになったことにつながったのかもしれない。[21]フーリエは、大気の温度を決定する実際のメカニズムには対流が含まれるが、ソシュールの実験装置には対流は存在しないと指摘した。
作品
- 「レースの限界を研究するデカルトの使用法」。Bulletin des Sciences、Par la Société Philomatique de Paris : 156–165。 1820年。
- Théorie Analytique de la Chaleur (フランス語)。パリ：フィルミン・ディド・ペール・エ・フィス。 1822.OCLC 2688081 。
- Théorie Analitique de la Chaleur (フランス語)。 Vol. 1. パリ：ゴーティエ・ヴィラール。 1888年。
- 「Remarques Générales Sur Les Températures Du Globe Terrestre Et Des Espaces Planétaires」。アナール・ド・シミーとフィジーク。27 : 136–167。 1824a。
- ジョゼフ・ルイ・ゲイ・リュサック;アラゴ、フランソワ編。 (1824b)。 「レヨネットの所有権理論を再開する」。アナール・ド・シミーとフィジーク。２７．パリ: 236–281。
- 地球上の温度と飛行機の温度に関するメモ。 Vol. 7. 王立科学アカデミーの思い出。 1827a。 569–604ページ。翻訳：WMコノリー
- 人種想像上の区別、および理論分析の応用に関するメモワールは、理論理論の超越的な分析に役立ちます。 Vol. 7. フランス研究所王立科学アカデミーの回想録。 1827b. 605–624ページ。
- 方程式の決定を分析します。 Vol. 10.フィルミン・ディドット・フレール。 1827c。 119–146ページ。 2011 年 9 月 30 日のオリジナルからアーカイブ。2011 年4 月 20 日に取得。
- 超越的な計算の分析に関する一般的な注意事項。 Vol. 10. パリ：フランス研究所王立科学アカデミー回想録。 1827年。 119–146ページ。
- 流体の分析に関するメモワール。 Vol. 12. パリ：フランス研究所王立科学アカデミー回想録。 1833 年。507 ～ 530 ページ。
- トンチンに関する報告。第5巻。パリ：フランス学士院王立科学アカデミー紀要。1821年。26～43頁。
参照
参考文献
- ^ これらの問題は 19 世紀末から 20 世紀後半にかけてはもはや重要ではないと考えられるようになり、コンピュータ代数の必要性から再び現れました。
- ^ 「フーリエ」。Dictionary.com 完全版(オンライン)。nd
- ^ Cowie, J. (2007).気候変動: 生物学的側面と人間的側面. ケンブリッジ大学出版局. p. 3. ISBN 978-0-521-69619-7。
- ^ ボイル、ジュリアン＝レオポルド。 （1820年）。アルバム 73 の肖像画 - アクアレルの研究所のメンバー(水彩画の肖像画 #29) を担当します。フランス研究所ビリオテーク。
- ^ abc オコナー、ジョン・J.;ロバートソン、エドマンド・F.、「ジョセフ・フーリエ」、マクチューター数学史アーカイブ、セント・アンドリュース大学
- ^ Nowlan, Robert. A Chronicle of Mathematical People (PDF) . 2016年3月4日時点のオリジナル(PDF)よりアーカイブ。 2015年2月2日閲覧。
- ^ “No. 1878: Jean Baptiste Joseph Fourier”. www.uh.edu . 2022年11月6日閲覧。
- ^ アラゴ、フランソワ（1857）。著名な科学者の伝記。
- ^ フーリエ 1822年。
- ^ Freeman, A. (1878). The Analytical Theory of Heat 、Cambridge University Press、Cambridge UK、Truesdell, CA (1980)、 The Tragicomical History of Thermodynamics, 1822–1854、Springer、New York、ISBN 0-387-90403-4、52ページで引用。
- ^ ab Truesdell, CA (1980). The Tragicomical History of Thermodynamics, 1822–1854、Springer、ニューヨーク、ISBN 0-387-90403-4、52ページ。
- ^ ゴンザレス、ラファエル、ウッズ、リチャード E. (2010)。デジタル画像処理（第 3 版）。アッパーサドルリバー：ピアソンプレンティスホール。p. 200。ISBN 978-0-13-234563-7。
- ^ メイソン、スティーブン・F：科学の歴史（サイモン＆シュスター、1962年）、169ページ。
- ^ フーリエ 1820より。
- ^ Grattan-Guinness, I. (1970). 「ジョセフ・フーリエの線形計画法への期待」. Operational Research Quarterly . 21 (3): 361–364. doi :10.2307/3008492. JSTOR 3008492.2023年3月21日閲覧。
- ^ . A. Rosenbaum と EL Davis、「フーリエの定理」、. A. Rosenbaum と EL Davis
- ^ フーリエ 1824a.
- ^ ab フーリエ 1827a。
- ^ Weart, S. (2008). 「二酸化炭素の温室効果」。2016年11月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年5月27日閲覧。
- ^ Fleming, JR (1999). 「ジョセフ・フーリエ、「温室効果」、そして地球温度の普遍理論の探求」。Endeavour . 23 (2): 72–75. doi :10.1016/s0160-9327(99)01210-7.
- ^ Baum, Sr., Rudy M. (2016). 「未来の計算: 気候変動を信じる最初の人」. Distillations . 2 (2): 38–39 . 2018年3月22日閲覧。
- ^ オスマン、ジェニ（2011）、世界を変えた100のアイデア、ランダムハウス、p.65、ISBN 9781446417485[フーリエ]は自身の発見を温室効果とは呼ばなかったが
、後の科学者たちはフーリエの研究に影響を与えた[ソシュール]の実験にちなんでそれを温室効果と名付けた。
。
さらに読む
- パブリックドメインの Rouse History of Mathematicsからの最初のテキスト
- フーリエ、ジョセフ。 （1822年）。シャルールの理論分析。 Firmin Didot ( Cambridge University Press再発行、2009 年; ISBN 978-1-108-00180-9 )
- フーリエ、ジョセフ (1878)。『熱の解析理論』ケンブリッジ大学出版局（ケンブリッジ大学出版局により2009年に再発行、ISBN 978-1-108-00178-6）
- フーリエ、J.-B.-J. （1824年）。フランス王立科学アカデミーの回想録 VII。 570–604 ( Mémoire sur Les Thermos du Globe Terrestre et Des Espaces Planetaires – 1827 年に出版された温室効果エッセイ)
- Fourier, J. Éloge historique de Sir William Herschel、prononcé dans la séance public de l'Académie Royale des Sciences le 7 Juin, 1824. Historie de l'Académie Royale des Sciences de l'Institut de France、tome vi.、année 1823 、p. lxi.[ページ 227]
外部リンク
ウィキメディア・コモンズのジョセフ・フーリエに関連するメディア
Wikisource には、 1906 年の新国際百科事典に掲載された「ジョセフ・フーリエ」に関する記事のテキストがあります。
Wikiquote にジョセフ・フーリエに関する引用があります。
Wikiquote に熱の解析理論に関する引用があります。
- オコナー、ジョン J.、ロバートソン、エドマンド F.、「ジョセフ・フーリエ」、マクチューター数学史アーカイブ、セントアンドリュース大学
- Fourier、JBJ、1824 年、Remarques Générales Sur Les Températures Du Globe Terrestre Et Des Espaces Planétaires.、Annales de Chimie et de Physique、Vol. 27、136–167ページ – バージェスによる翻訳（1837年）。
- フランス、グルノーブルのジョセフ・フーリエ大学 2006年6月22日アーカイブ、Wayback Machineにて
- MathsBank.co.uk のジョセフ・フーリエとブブゼラ 2012 年 4 月 28 日アーカイブ、Wayback Machineより
- 数学系譜プロジェクトにおけるジョセフ・フーリエ
- Joseph Fourier – āuvres complètes、第 2 巻ガリカン数学
- 「エピソード2 - ジョセフ・フーリエ」。YouTube 。エコール・ポリテクニーク。2019年1月16日。2021年12月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。