JOSEPH FOURIER: BIOGRAPHIE, CONTRIBUTIONS, CITATIONS ATTRIBUÉES - ARTE - 2025

Joseph Fourier (1768-1830) était un enseignant, mathématicien et physicien d'origine française, reconnu pour avoir découvert les séries trigonométriques convergentes, au moyen desquelles il pouvait déterminer la conduction de la chaleur et des vibrations dans les corps solides.

Sa théorie de la chaleur a également aidé à comprendre la lumière et le son. Plus tard, cela permettrait de résoudre des problèmes de physique, d'ingénierie et de télécommunications. Il a également développé la transformation mathématique qui porte son nom, sur laquelle repose l'étude de tout phénomène ondulatoire.

Portrait de Joseph Fourier. Source: Jules Boilly

Fourier s'est démarqué comme le premier à donner une explication scientifique de l'effet de serre. Il est également connu pour être l'un des 100 universitaires recrutés par Napoléon Bonaparte pour son expédition en Égypte et pour avoir participé à la découverte de la pierre de Rosette.

Biographie

Jean-Baptiste-Joseph Baron Fourier est né le 21 mars 1768 dans la ville d'Auxerre, située en Bourgogne en France.

Son père était un tailleur qui s'est remarié après la mort de sa première femme. Joseph était le neuvième de 12 enfants de ce deuxième mariage. Il est devenu orphelin à un âge précoce puisque sa mère est décédée alors qu'il avait neuf ans et l'année suivante, son père.

L'administration municipale réussit à être adoptée par Joseph Pallais, qui lui apprit le latin, le français et une partie des idées de Jean-Jacques Rousseau, qui inspira plus tard la Révolution française. Puis il entre à l'École Royale Militaire, où il excelle en littérature, mais plus encore en mathématiques.

Malgré sa passion pour les nombres, il décide en 1787 de se consacrer à la vie religieuse, entrant dans l'abbaye de l'ordre bénédictin de Saint-Benoît-sur-Loire. Mais son intérêt pour les mathématiques a persisté, il n'a donc pas prononcé ses vœux religieux.

En 1790, il prend la chaire de mathématiques à l'école où il commence sa formation et, parallèlement, il poursuit ses recherches en algèbre.

Les idéaux de la Révolution française l'ont impliqué dans le conflit politique, rejoignant le Comité révolutionnaire local à partir de 1793. Un an plus tard, il a été arrêté et emprisonné, mais les triomphes de la révolution l'ont sauvé de la guillotine.

À sa libération, il se concentre sur l'amélioration de ses compétences en tant qu'enseignant et entre à l'École Normale de Paris, où une formation est proposée à l'art de l'enseignement. Ses recherches en mathématiques se sont poursuivies pendant cette période

Avec l'ouverture de l'École polytechnique et son entrée comme enseignant à la faculté, il devient un collègue d'éminents mathématiciens de son temps tels que Gaspard Monge, Giuseppe Lagrangia et Pierre-Simon Laplace.

Expédition en Egypte

En 1798, à l'âge de 30 ans, il s'embarque pour l'Égypte comme conseiller scientifique avec Napoléon Bonaparte, 30 000 soldats et plus de 100 universitaires. Là, il a vu comment la flotte française occupait Malte, Alexandrie et Le Caire.

Lors de l'établissement du pouvoir français, Fourier participe à la fondation de l'Institut d'Égypte, dont il est secrétaire. Il effectue également des explorations archéologiques et est chargé de comparer les découvertes scientifiques et littéraires jusqu'en 1801.

Cette année-là, avant la victoire des Britanniques et la reddition des Français, il retourne dans son pays avec une collection d'objets archéologiques. Parmi eux se trouvait une copie de la pierre de Rosette, réputée pour être le premier texte multilingue ancien découvert à l'époque moderne.

Développement de sa théorie de la chaleur

Le mathématicien était sur le point de reprendre ses travaux académiques lorsqu'il est nommé préfet de Grenoble, chef-lieu du département de l'Isère. Il a passé 14 ans en fonction et s'est démarqué par sa gestion administrative. Il a également construit une section importante de la route de Turin.

Pendant cette période, il a apporté une contribution remarquable à l'ouvrage Description de l'Égypte, en plus de rédiger la préface. En parallèle, il a commencé ses expériences sur la propagation de la chaleur. Ses conclusions ont suscité une controverse parmi les mathématiciens pour une équation qui tentait de décrire la chaleur dans les corps solides.

Les critiques ne l'ont pas arrêté et il a continué à travailler sur sa théorie jusqu'en décembre 1807 lorsqu'il la présenta à l'Institut de Paris. Bien que certains des mathématiciens les plus importants le rejettent instantanément, comme Lagrange, Laplace, Legendre, Euler et Poisson, la même institution le récompensera pour ses mémoires quatre ans plus tard.

Dernières années

Le mathématicien, qui avait obtenu le noble titre de baron sous le règne de Napoléon, parvient à survivre après sa chute. Il était responsable de l'Office statistique de la Seine et se consacrait exclusivement à la vie académique à Paris.

En 1817, il devint membre de l'Académie des sciences et en 1822, il fut élu secrétaire permanent de l'institution. Cette année-là, il réussit à publier la théorie analytique de la chaleur, malgré les critiques qu'elle avait reçues pour un prétendu manque de rigueur mathématique.

Plus tard, il a été admis à l'Académie littéraire française et à l'Académie de médecine, grâce à ses contributions en égyptologie. Il a également été élu membre étranger de l'Académie royale des sciences de Suède.

Le 16 mai 1830, à l'âge de 62 ans, Joseph Fourier mourut à Paris, France. Sa mort aurait été causée par une maladie cardiaque, bien que certains pensent qu'il a contracté une maladie pendant ses années en Égypte. Il n'a pas terminé son travail sur la résolution d'équations, bien que l'année suivante les progrès qu'il avait faits pour prouver son théorème aient été publiés.

En plus d'avoir nommé les outils mathématiques qu'il a développés avec son nom de famille, une statue de bronze a été érigée dans sa ville natale en 1849. Un astéroïde porte également son nom, tout comme l'Université de Grenoble.

Contributions

Buste de Joseph Fourier au musée de l'ancien évêché de Grenoble. Source: © Guillaume Piolle

Les grandes contributions de Fourier sont concentrées dans les domaines de la physique et des mathématiques, mais son application comprend de nombreuses autres sciences telles que l'astronomie, la médecine, la climatologie, l'océanographie, l'ingénierie et la chimie. Ses travaux ont été le point de départ de la série trigonométrique et des fonctions des variables réelles.

Plus précisément, sa formulation de la théorie de la chaleur et des lois mathématiques avec lesquelles il explique sa propagation se démarque, contribuant aux fondements de la thermodynamique. L'équation de la chaleur était une équation différentielle qui décrit comment la chaleur est distribuée et comment la température varie dans chaque zone et sur une période de temps.

Il a également développé la série de Fourier, qui consiste en la décomposition d'un signal périodique en termes de signaux plus basiques. Cet outil mathématique est appliqué dans des domaines tels que l'analyse vibratoire, la compression de données, l'acoustique, le traitement d'images et de signaux.

Une autre de ses grandes contributions a été la Transformée de Fourier. C'est une fonction mathématique clé dans des domaines tels que les télécommunications, les statistiques, l'optique et la physique. Cette fonction permet de transformer des signaux de nature temporelle ou spatiale, ainsi que ceux de mouvement périodique.

Fourier a également mené des recherches en météorologie, parmi lesquelles se distingue son raisonnement sur l'effet de serre. Dans eux, il a suggéré que le rayonnement interstellaire causait une grande partie de la chaleur de la Terre et, pour la première fois, l'atmosphère était considérée comme un élément isolant.

Ses contributions ne peuvent manquer de mentionner les différents articles en égyptologie et en histoire des sciences. Sans surprise, il est l'un des 72 scientifiques inscrits au premier étage de la tour Eiffel.

Pièces

Parmi les travaux les plus remarquables du mathématicien français figurent ceux liés au domaine de la théorie de la chaleur:

-Rapport sur les tontines (1821)

-Théorie analytique de la chaleur (1822)

-Remarques générales sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires (1824)

-Analyse des équations déterminées (1827)

-Mémoire sur la distinction des racines imaginaires, et sur l'application des théorèmes d'analyse algébrique aux équations transcendantes qui dépendant de la théorie de la chaleur (1827)

-Remarques générales sur l'application du principe de l'analyse algébrique aux équations transcendantes (1827)

-Mémoire d'analyse sur le mouvement de la chaleur dans les fluides (1833).

Citations attribuées

- "L'étude approfondie de la nature est la source la plus fertile de découvertes mathématiques."

- «Il ne peut y avoir de langage plus universel et plus simple, plus exempt d'erreurs et d'obscurités, et donc plus apte à exprimer les relations invariables des choses naturelles. Les mathématiques semblent constituer une faculté de l'esprit humain destinée à compenser la brièveté de la vie et l'imperfection des sens ».

- «Les causes premières nous sont inconnues; mais ils sont soumis à des lois simples et constantes, qui peuvent être découvertes par l'observation, leur étude étant l'objet de la philosophie naturelle ».

- «La chaleur, comme la gravité, pénètre dans toutes les substances de l'univers, ses rayons occupent toutes les parties de l'espace. L'objectif de notre travail est d'établir les lois mathématiques auxquelles cet élément obéit. La théorie de la chaleur formera désormais l'une des branches les plus importantes de la physique générale ».

- Les mathématiques comparent les phénomènes les plus divers et découvrent les analogies secrètes qui les unissent.

Références

1. Joseph Fourier. (2019, 1er novembre). Wikipedia, l'encyclopédie libre. Récupéré de es.wikipedia.org
2. MCN Biografias.com. (sf) Fourier, Jean-Baptiste Joseph (1768-1827). Récupéré de mcnbiografias.com
3. Contributeurs Wikipedia. (2019, 17 décembre). Joseph Fourier. Dans Wikipedia, The Free Encyclopedia. Récupéré de en.wikipedia.org
4. Struik, DJ (12 mai 2019). Joseph Fourier. Encyclopædia Britannica. Récupéré de britannica.com
5. Joseph Fourier. (2019, 05 juillet). Wikiquote, Compendium de phrases célèbres. Récupéré de es.wikiquote.org
6. O'Connor, JJ et Robertson, EF (nd). Jean Baptiste Joseph Fourier. Récupéré de st-andrews.ac.uk