Карта → персоналии → биография
Жозеф Фурье
Jean-Baptiste Joseph Fourier
Утверждал, что любую функцию можно сложить из синусов, — и был не прав ровно настолько, чтобы математике понадобилось сто лет и три новые теории, чтобы разобраться.
Фурье не был чистым математиком. Он занимался теплом — как оно расходится по стержню, по кольцу, по земному шару — и придумал свой ряд, потому что иначе задача не решалась.
Революция, Египет, префектура
Сирота, сын портного из Осера; воспитан в военной школе при бенедиктинском аббатстве. В революцию попал в тюрьму дважды и оба раза чудом уцелел. Потом преподавал в только что созданной Политехнической школе, а в 1798 году уехал с Бонапартом в Египет — секретарём Египетского института, где, помимо прочего, занимался описанием памятников (тот самый труд, с которого началась египтология).
Вернувшись, он получил от Наполеона место префекта департамента Изер и одиннадцать лет управлял Греноблем: осушал болота, строил дорогу на Турин. Математикой занимался в свободное время — и именно тогда написал главное.
1807 год
Мемуар о распространении тепла, поданный в Академию, содержал утверждение, которое комиссия не приняла: любая функция на отрезке раскладывается в ряд
$$f(x) = \frac{a_0}{2} + \sum_{n=1}^{\infty}\bigl(a_n\cos nx + b_n\sin nx\bigr).$$
Лагранж возражал резко — он двадцатью годами раньше спорил о колеблющейся струне и знал, что «любая функция» здесь слово опасное. Строгого доказательства у Фурье и правда не было; работу напечатали только в 1822 году, отдельной книгой «Аналитическая теория тепла».
Дальше начинается самое интересное. Вопрос «а какие функции всё-таки раскладываются» оказался мотором анализа на полтора столетия:
- Дирихле (1829) даёт первое строгое достаточное условие — и попутно нынешнее определение функции;
- Риман строит интеграл, чтобы у коэффициентов был смысл;
- Кантор, разбираясь с множествами точек расходимости, изобретает теорию множеств;
- Лебег (1902) меняет интеграл, Рисс и Фишер (1907) наконец дают точный ответ в терминах $L^2$;
- Колмогоров (1923) строит суммируемую функцию с всюду расходящимся рядом, а Карлесон (1966) доказывает, что для квадратично суммируемых ряд всё-таки сходится почти всюду.
Полтора века на один вопрос, заданный префектом Изера.
Что осталось
Преобразование Фурье — рабочий инструмент физики, обработки сигналов, кристаллографии и всего цифрового звука; быстрый алгоритм 1965 года сделал его вычислимым в реальном времени. Закон теплопроводности носит его имя. И он же первым, в 1824 году, описал парниковый эффект — атмосферу как «стекло», удерживающее тепло Земли.
Фурье всю жизнь мёрз — привычка, вывезенная из Египта: держал дома жару и кутался. Умер, упав с лестницы, шестидесяти двух лет.
Точки на карте
Где имя встречается в статьях: сначала точки, где этот человек — главный герой, дальше по хронологии.
- Мемуар Фурье: любая функция — сумма синусов?
- Кантор: множества из рядов Фурье
- Рисс и Фишер: долг Фурье выплачен
- Колмогоров: расходящийся ряд Фурье
- Спор о колеблющейся струне: что такое функция?
- Парсеваль: энергия не зависит от системы координат
- Коши: предел как основа всего
- Бессель: сколько теряет отрезанный ряд
- Дирихле: первое строгое условие и новое определение функции
- Ночь Галуа
- Штурм и Лиувилль: первый «спектр»
- Дирихле: простые в прогрессиях
- Четыре краски: 124-летний сериал
- Один день — две математики
- Интеграл Лебега
- Хаар: простейший базис — и мера для пятой проблемы
- Лузитания: гипотеза Лузина
- Львов: кафе «Шкоцка» и банаховы пространства
- «Grundbegriffe»: вероятность = мера
- Понтрягин: двойственность и гармонический анализ на группе
- Хинчин: стационарные процессы
- Гельфанд: банаховы алгебры и C*-алгебры
- Теория распределений: дельта-функция узаконена
- Колмогоров и Арнольд: тринадцатая проблема Гильберта
- Карацуба: быстрее, чем учили в школе
- БПФ: алгоритм, опередивший потребность
- Карлесон: последний ответ на вопрос 1807 года
- Добеши: всплеск, у которого есть и гладкость, и место
- Шор: разложение на множители за полином — но не на этой машине