法国数学家傅立叶,为“热传递”创造了一套完整的数学理论,开启了人类“热学”新时代。
这样一位伟大的学者,却由于过度痴迷于他的“热学理论”,以身体做“热学实验”,却不幸被活活热死了。
傅立叶出身贫穷,9岁时父母双亡,成了孤儿。
1807年,傅立叶完成了一篇名为《热的传播》的论文,寄给法国科学院,他在论文里第一次把“三角函数”作为“无穷级数的解”,因而任何函数都可以展开成“三角函数的无穷级数”,认为任何“连续周期信号”都可以由三角函数中的“正弦波形”叠加而成。
著名的数学家拉格朗日审阅了他的论文,坚决反对他的这种观点。
拉格朗日认为这种方法无法叠加出带棱角的信号,因而拒绝了傅立叶的研究成果。
直到拉格朗日去世后的1822年,傅立叶将《热的传播》这篇划时代的论文写入他的《热的解析理论》一书得以出版。
从此正式建立了傅立叶分析、傅立叶级数和“傅立叶变换等理论,并在“傅立叶级数”的基础上求解了“热传导方程”,又导出了“傅立叶积分”。
“傅立叶积分”其实是一种“极限形式”的“求和算子”。
“傅立叶分析”影响了整个19世纪“分析严格化”的进程,并极大地促进了“偏微分方程”的发展,进一步刺激了“集合论”的诞生。
这样一篇极大地促进了人类文明进程的论文,差点被拉格朗日葬送了!
后世的学者认为,其实拉格朗日和傅立叶两人的观点都是正确的,“正弦曲线”确实无法依靠“叠加”组合成一个带有棱角的信号。但是,可以用一组合适的正弦曲线来“非常逼近”地表示它,并且在能量上没有差别。
事实胜于雄辨,“傅立叶变换”用“三角函数”中的“正弦波”做为“信号”的主要成分,在概率论、统计学、声学、光学、海洋学、密码学、电子信息学等各大领域都有着广泛的应用。
“傅立叶变换”提出了两个重要的概念:“时域”和“频域”
什么是时域?就是一切事物都是以时间作为参照的,随着时间流逝在不停的改变。
而“频域”则是指:它只是一个数学构造,正弦波是频域中唯一存在的波形,换句话说,频域必须由“正弦波”描述。
“正弦函数”已在物理上被充分研究,与“原子论”非常相似,具有非常容易使用的性质,大自然的神奇,令人惊叹。
“傅立叶变换”虽然是数学方法,但是他跟函数的性质是不一样的,“傅立叶变换”就是把一堆数据变成另外一堆“没有对应关系”的数据。
而函数则是“一个集合中的元素”与“另一个集合的元素”通过“某种法则”一一对应。
“傅立叶变换”的本质是将“时域信号”转换成了“频域信号”,反过来也可以利用“傅里叶反变换”将“频域信号”转换成“时域信号”,这使得信号的处理变得非常地方便。
从现代数学的眼光来看,傅里叶变换是一种特殊的“积分变换”。
但是从哲学上看,其思想方法具有“还原论”和“分析主义”的显明特征。
以“还原论”为基础的“机械决定论”促使傅立叶走向了“形而上学”的极端。
因此,傅立叶近乎固执地痴迷于“热传递的研究”,他认为热能可以祛除疾病、强身健体,所以他常常在夏天穿上厚厚的衣服,关上门窗,坐在火炉边烤火,结果被热死了。