成於熱學
毀於熱學
這幾天，終於變涼了，超模君再也不用被熱死了。
但炎熱夏日的離去，也讓超模君想起了那個和熱脫不了關係的數學家——傅立葉。
「對自然界的深入研究是數學發現最豐富的源泉」
——節選自
《數學之旅 · 閃耀人類的54個數學家》
1768年，傅立葉出生於法國中部的一個普通的裁縫家庭。然而上帝並沒有給傅立葉一個開心的童年，在傅立葉9歲時，父母亡故，他也變成一名孤兒，被當地的一個主教所收養。
幸運的是，傅立葉在教會中得到了應有的關愛和教育。12歲時，他便被送到在鎮上的軍校就讀，此時的他便表現出對數學的天賦。
隨著時間的推移，傅立葉對數學的興趣越來越大，希望可以前往巴黎繼續進行研究，然而法國大革命的爆發使其無法前往。
無奈之下，只能選擇回老家奧賽爾的學校執教。
1795年，巴黎綜合工科學校成立，充滿數學才華的傅立葉被聘請為助教，協助拉格朗日（Lagrange）和蒙日（Monge，也是數學超級大牛），從事數學教學研究。
拉格朗日 蒙日
1798年，拿破崙（Napoleon）遠徵埃及，做一名崇尚科學的帝國皇帝，拿破崙的每一次出徵都會帶上幾名科學家，而這一次，蒙日選派傅立葉跟著拿破崙，陪同這些帝國皇帝進行數學物理的研究。
3年後，傅立葉回到法國後，熱心數學物理研究的他，希望還能在巴黎綜合工科學校執教。然而跟隨拿破崙遠徵的這段時間，拿破崙非常欣賞傅立葉的才能，並任命他為伊澤爾地區首府格勒諾布爾的高級官員。
由於傅立葉的行政工作非常突出，1808年拿破崙又授予他男爵稱號。
在政壇上的沉浮，傅立葉終究還是累了，他毅然選擇辭去爵位和官職，返回巴黎全身心投入學術研究。
拿破崙王朝也在傅立葉離職後破滅，傅立葉陷入了一生中最艱難的時期。
幸運的是，往日的朋友和學生的幫助下，為他找到了一份統計局主管的職務。此時，傅立葉的生活得到了改善，他也能夠繼續從事數理研究。
在1816年，傅立葉便被正式提名為法國科學院的成員。無奈的是，由於與拿破崙的親密關係，當時法蘭西國王路易十八心存疑慮，便拒絕了他的提名。
後來，事情得以澄清，傅立葉也就在1817年入職科學院。
然而當時法國科學院內鬥爭也是十分激烈，內部的恩恩怨怨一直都未停止過。傅立葉的到來得到了的拉普拉斯（Laplace）的大力支持，但法國科學院的另一派勢力主人翁泊松（Poisson, Simeon-Denis）卻十分反對傅立葉的入職。
拉普拉斯 泊松
1822年，傅立葉因其在熱力學的突出研究，被選為科學院的終身秘書。
1827年，他更是被選為法蘭西學院院士，還成為英國皇家學會的外國會員。
然而，痴迷於熱力學的傅立葉也沒想到，自己最後會被熱死。
在一個夏天，傅立葉得到一個小病。對熱力充滿信仰的他，覺得熱應該可以治療自己的病，他選擇關上了家中的門窗，穿上厚厚的衣服，坐在火爐邊。
最後活活被熱死了。。。死了。。。了。。。
1830年5月16日，傅立葉卒於法國巴黎。
傅立葉的一生真的是，成於熱學，毀於熱學。其一生最重要的科學成就，便是他對熱傳導問題的研究。
1807年，傅立葉是格勒諾布爾地區的行政長官，熱衷數學的他向科學遞交了一篇題為「熱的傳播」（Mémoire sur la propagation de la chaleur）的論文，內容是關於不連結的物質和特殊形狀的連續體（矩形的、環狀的、球狀的、柱狀的、稜柱形的）中的熱擴散問題，也就是我們所說的熱傳導問題。
論文中提出了多種新的猜想，舉個慄子：
假設你把自己想像成為一個圓柱體，每一件衣服就是一層，如下圖所示：
根據多層圓筒壁穩態導熱公式：
而且傅立葉首次在論文中採用正弦曲線來描述溫度分布，並提出一個極為具有爭議性的結論：任何連續周期信號可以由一組適當的正弦曲線組合而成。
而在當時，作為傅立葉半個老師的拉格朗日看到這個結論後，表現出十分否定的態度，並指出在方波中出現非連續變化斜率的情況。
由於沒得到拉格朗日的認可，傅立葉的論文便被退回去了，不過科學院審查委員會還是鼓勵傅立葉繼續研究，並祝願他儘快解決拉格朗日所提出的疑問。
那問題也就來了，如果一個帶有稜角的信號，是否可以用正弦曲線來組成呢？
事實證明，拉格朗日的質疑是準確的。
不過，在數學上，還有無限逼近這種思想。對於拉格朗日的質疑，某個老師曾經解答過，可以用正弦曲線來做逼近，逼近到兩種表示方法不存在能量差別。
SURPRISE！基於此，傅立葉是對的，不過傅立葉的論文，早已被拉格朗日打回去了。
故事又到了1810年，法國科學院為了推動對熱擴散問題的研究，懸賞徵文。
傅立葉一看，又是一個好機會，便將之前的論文修改了一遍，並將題目修改成：「熱在固體中的運動理論」（Theorie du mouvement de chaleur clansles corps solides），再次將論文提交給科學院。
實力派確實是實力派，傅立葉的論文在競爭中穩穩獲勝，並拿到了科學院所頒發的獎金。
不過有趣的是，即便這篇文章獲得優勝，但科學院任從文章的嚴格性和普遍性提出了批評，導致這篇文章還是未能發表。
多次無故的阻攔，讓傅立葉一下子炸毛了，認定科學院對他個人存在歧視，故意為難他個人。多次考慮後，傅立葉決定將所研究的熱擴散問題寫成書。
1822年，傅立葉終於出版了其個人的專著《熱的解析理論》。
就是在這部著作中，支配我們大學生活的傅立葉變換、傅立葉積分、傅立葉級數、傅立葉分析便陸續出現，這一切也大大地推動了偏微分方程問題的研究。
數學史上劃時代的著作：《熱的解析理論》所帶來的革新，可遠遠不止這些。
傅立葉的工作成果，更是引起了數學界對不連續函數的探討，而三角級數收斂性問題更是刺激了集合論的誕生。
時至今日，其熱傳導公式更是廣泛應用於工業上，如橡膠製品的加熱硫化、鋼鍛件的熱處理，窯爐、傳熱設備和熱絕緣的設計計算及催化劑顆粒的溫度分布分析。
而這一切推動人類進步的成果，都離不開這位數學巨匠。
當然，不只是傅立葉，還有很多用數學智慧改變人類的先驅。比如混沌之父洛倫茲，計算機之父馮·諾伊曼等等。
是他們，用智慧譜寫人類最美的數學公式；也是他們，用生命點亮科學文明的高光時刻。
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