“傅里叶”这个姓名,我信任对很多人来说并不生疏。尤其是理工科的童鞋,对这三个字应该是如雷贯耳。
一向以来,在咱们的大学专业讲义中,“傅里叶”都保持着极高的出镜率。环绕这三个字的一系列名词,例如傅里叶变换、傅里叶积分、傅里叶级数,傅里叶剖析等等,从前让无数人苦不堪言、生不如死,乃至形成了长时间的心思暗影。
然后,作为一位250年前的古人,至今还能在咱们的教材中具有如此重要的位置,也足以阐明他的实力。
傅里叶终究是一个什么样的人?他阅历了一个怎样的人生?他的这些成果,终究是怎么取得的?
今日的文章,咱们就来找寻一下答案——
傅里叶(也有译作傅立叶),全名是让·巴普蒂斯·约瑟夫·傅里叶(Baron Jean Baptiste Joseph Fourier),法国闻名数学家、物理学家。
傅里叶
1768年3月21日,他生于法国中部奥塞尔的一个布衣家庭,他的父亲是一个成衣,母亲是一个一般的家庭妇女。
傅里叶的幼年并不算美好。9岁时,双亲亡故,他变成一个孤儿,被当地的一个主教收养。
1780年,他被教会送入镇上的军校就读,表现出对数学的特别喜好。他从前期望参与炮兵或工程兵,但因家庭位置低贫而遭到回绝。
后来,他期望到巴黎更优越的环境中去从事数学研讨。可是,法国大革命迸发,中断了他的方案。无法之下,他于1789年回到家园奥塞尔的母校执教。
在大革命期间,傅里叶以热心当地业务而闻名,并且是一个十分有正义感的人。他替其时恐惧行为的受害者申辩,成果因而被捕入狱。出狱后,他时间短就读于巴黎师范校园,再次表现出惊人的数学才调。
1795年,当巴黎归纳工科校园成立时,傅里叶被录用为助教,帮忙J.L.Lagrange(也便是拉格朗日,信任咱们咱们必定不会生疏)和G.Monge(蒙日,也是超级大牛),从事数学教学作业。这一年,他再次因政治原因被捕,后经搭档解救获释。
拉格朗日 蒙日
1798年,蒙日遴派他跟从拿破仑远征埃及。
在埃及开罗,他担任埃及研讨院的秘书,并从事许多外交活动。这一期间,他仍不断地进行个人的业余研讨,即数学物理方面的研讨。
1801年,傅里叶回到法国。他期望持续执教于巴黎归纳工科校园,但因拿破仑欣赏他的行政才干,录用他为伊泽尔区域首府格勒诺布尔的高级官员。
因为政声卓著,1808年,拿破仑颁布他男爵称谓。
尔后,几经宦海浮沉,1815年,傅里叶总算在拿破仑百日王朝的尾期辞去爵位和官职,决然回来巴黎以图全力投入学术研讨。可是,赋闲、贫穷以及政治名声的退潮,使得傅里叶进入了终身中最困难的时期。
好在旧日搭档和学生对他施以援手,为他谋得统计局主管之职,才算保持住了日子。统计局的作业并不深重,傅里叶得以持续从事研讨。
1816年,傅里叶被提名为法国科学院的成员。一开始,路易十八因为置疑他与拿破仑的联系,回绝了他的提名。后来,作业得到弄清,傅里叶于1817年上任科学院,其名誉随之敏捷上升。
傅里叶的任职得到了其时年事已高的 P.S.M.deLaplace(也便是拉普拉斯)的支撑,却不断遭到 S.D.Poisson(泊松)的对立。事实上,后来两人之间的恩恩怨怨一向就没停歇过。
拉普拉斯 泊松
1822年,傅里叶被选为科学院的终身秘书,这是极有权利的职位。
1827年,他又被选为法兰西学院院士,还被英国皇家学会选为外国会员。此刻,他的个人荣誉达到了巅峰。
傅里叶终身为人正直,他曾对许多年青的数学家和科学家给予忘我的支撑和真诚的鼓舞,然后得到他们的忠实敬爱,并成为他们的知己老友。
在他协助过的科学家中,有闻名的 H.C.奥斯特(Oersted)、P.G.狄利克雷(Dirichlet)、N.H.阿贝尔(Abel)和 J.C.F.斯图姆(Sturm)等人。
有一件令人遗憾的事,便是傅里叶收到伽罗瓦(Galois)的关于群论的论文时,他已病情严重而未阅,致使论文手稿失掉下落。
傅里叶极度痴迷热学,他乃至以为热能包治百病。所以,在一个夏天,他关上了家中的门窗,穿上厚厚的衣服,坐在火炉边,成果,他被活活热死了。。。死了。。。了。。。
1830年5月16日,傅里叶卒于法国巴黎。
咱们回忆一下傅里叶的科学成果。
他的成果首要在于他对热传导问题的研讨,以及他为推进这一方面的研讨所引进的数学办法。
早在远征埃及时,他就对热传导问题产生了稠密的爱好。后来在格勒诺布尔任职期间,他进行了很多的科学研讨。
1807年,他向科学院呈交了一篇很长的论文,题为“热的传达”(Mémoire sur la propagation de la chaleur),内容是关于不连接的物质和特别形状的接连体(矩形的、环状的、球状的、柱状的、棱柱形的)中的热扩散(即热传导)问题。在论文的审理人中,拉普拉斯、蒙日和 S.F.拉克鲁瓦(Lacroix)都是拥护承受这篇论文的,可是拉格朗日提出了激烈的对立。
傅里叶在论文中运用正弦曲线来描绘温度散布,并提出一个很有争议性的定论:任何接连周期信号能够由一组恰当的正弦曲线组合而成。(这句话是不是很耳熟?高数课听过,信号与体系课听过,数字信号处理课也听过。)
可是拉格朗日坚持以为傅里叶的办法无法表明带有棱角的信号,如在方波中呈现非接连改变斜率。(不明白?定心,我也不明白)
终究,法国科学学会屈服于拉格朗日的声威,回绝了傅里叶的作业。不过,在审查委员会给傅里叶的回信中,仍是鼓舞他持续研讨,并将研讨成果紧密化。
终究两位大牛谁对谁错呢?
正弦曲线无法组合成一个带有棱角的信号,这句话拉格朗日是对的。可是,咱们咱们能够用正弦曲线来十分迫临地表明它,迫临到两种表明办法不存在能量不同。基于此,傅里叶是对的。(某教师解说的,我表明持续不明白)
为了推进对热扩散问题的研讨,科学院于1810年赏格寻求论文。傅里叶对其1807年的文章加以批改,并再次提交,标题是“热在固体中的运动理论”(Theorie du mouvement de chaleur clansles corps solides)。
这篇论文在竞赛中取胜,傅里叶取得科学院颁布的奖金。可是评委——可能是因为拉格朗日的坚持——仍从文章的严厉性和普遍性上给予了批判,致使这篇论文又未能正式宣布。
这下子傅里叶完全炸了。他以为这是一种无理的责难,他决计将这篇论文的数学部分扩大成为一本书(他原本还计划把物理部分出书,惋惜后来没有完结)。
1822年,傅立叶总算出书了专著《热的解析理论》。
这部经典作品将欧拉、伯努利等人在一些特别景象下使用的三角级数办法开展成内容丰富的一般理论,三角级数后来就以傅里叶的姓名命名(傅里叶级数)。后来为了处理无量区域的热传导问题又导出了“傅里叶积分”,这一切都极大地推进了偏微分方程边值问题的研讨。
但是傅里叶的作业含义远不止此,它迫使人们对函数概念作批改、推行,特别是引起了对不接连函数的讨论;三角级数收敛性问题更影响了集合论的诞生。
《热的解析理论》影响了整个19世纪剖析严厉化的进程,在数学史,乃至科学史上公认是一部划时代的经典性作品。
实际上,傅里叶变换远不止数学和物理学上的价值,它简直存在于日子和科学的各个领域——研讨不同的潜水器结构与水流的相互作用,企图猜测行将到来的地震,辨认间隔悠远的星系的组成部分,寻觅热量大爆炸残余物中的新物理成分,从x射线衍射形式提醒蛋白质的结构,为NASA剖析数字信号,研讨乐器的声学原理,改善水循环的模型,寻觅脉冲星(自转的中子星),用核磁共振研讨分子结构。乃至,傅里叶变换现已被用于经过破译油画中的化学物质,来辨认冒充的杰克逊·波洛克绘画。。。
所以说,吐槽归吐槽,咱们诚心应该向傅爷问候。他所做出的奉献,加快了科学的前进,也推进了人类社会的开展。他的研讨成果,至今还在发光发热。
巨大的科学奇才,约瑟夫·傅里叶!
—— 全文完 ——
原标题:傅里叶的坎坷人生
来历:鲜枣讲堂
修改:米老猫