Fourier: Vida de un genio físico y matemático que fue pionero del efecto inverdadero

Los aportes de Joseph Fourier son innegables y hasta el día de hoy es posible percibir sus alcances.

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Un 21 de Marzo de 1768 nace Joseph Fourier, uno de los pocos científicos que es reconocido como uno de los mejores no en una, sino en al menos dos de las disciplinas de las llamadas ciencias duras. Es uno de los más grandes matemáticos y físicos de nuestra historia.

Sería razonable suponer que tuvo una infancia privilegiada, pero lo cierto es que sus orígenes como hijo de un sastre son humildes y quedó huérfano a una edad temprana. En su educación en una Escuela Militar mostraba gran aptitud para la literatura, pero a los 13 años esta gran capacidad estaba opacada por su gran talento matemático. Esta educación casi lo llevó al sacerdocio, pero sus tempranos aportes de publicaciones en álgebra lo guiaron por otro camino. En medio de esta lucha de vocación se sumó su activismo político que lo llevó incluso a un breve periodo en las rejas en las que arriesgó incluso la guillotina.

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En 1797 reemplazó en la prestigiosa École Polytechnique al gran matemático Lagrange en la cátedra de análisis y mecánica  para unirse solo un año después el ejército invasor de Napoleón a Egipto, como asesor científico. A pesar del éxito de la invasión, la destrucción de la flota  francesa en la batalla del Nilo con el Almirante Nelson los dejó aislados en esas tierras. Fourier aprovechó este tiempo para abrir establecimientos educacionales e incluso liderar experiencias arqueológicas. En el Cairo ayudó a crear un Instituto de Ciencias y tuvo el tiempo además de ser uno de los 12 miembros del grupo de matemáticas entre los que se contaba a Napoleón en persona y otros grandes matemáticos como Gaspard Monge, el padre de la Geometría Descriptiva y Étienne Louis Malus que descubrió la polarización de la luz y desarrolló la teoría de la birrefrigencia y lo que hoy se conoce como la ley de Malus. Como si fuera poco, durante este periodo generó además varios papers que lograron desplazar el liderazgo de las investigaciones de habla inglesa en matemáticas.

Al regresar a Francia en 1801, Napoleón, que ya conocía  a Fourier, decidió aprovechar este potencial y lo nombró prefecto del Departamento de Isère donde dos de sus grandes logros fueron drenar los pantanos de Bourgoin y supervisar la autopista de Grenoble a Turin.

Lo más notable es que estos logros, que ya son extensos, son solo la punta del Iceberg de los aportes de este coloso de la Ciencia. De hecho fue durante esa época que comenzó a estudiar la propagación del calor, que es uno de sus aportes más significativos e impactantes.

En 1807, su memoria sobre la Propagación del Calor en Cuerpos Sólidos fue presentada el 21 de Diciembre en París, ante un comité conformado por grandes matemáticos como Lagrange, Laplace, Monge y Lacroix. A pesar de ser muy valorada y reconocida, no estuvo ajena de controversia. Curiosamente, una de las grandes objeciones de Lagrange y Laplace fue el concepto de desarrollo de funciones en series trigonométricas que hoy en día se conoce como las Series de Fourier y que muchos consideran uno de los aportes más grandes y revolucionarios de la matemática y que tiene aplicaciones en casi todas las áreas de la ingeniería en nuestros días. Esto culminó con la presentación en 1816 de su famoso paper sobre la propagación del calor en cuerpos sólidos que culminó con una serie de papers en 1822 sobre la Teoría Analítica del Calor.

Los villanos 

Como ya había mencionado en otro posteo, los villanos no han estado fuera de la historia y desarrollo de las matemáticas y ciertamente ese fue el caso en la vida de Fourier.  Jean-Baptiste Biot llegó al extremo de atribuirse el trabajo de Fourier y Siméon-Denis Poisson se ensañó con las técnicas matemáticas de Fourier, arguyendo tener mejores soluciones.

Afortunadamente, el talento de Fourier también se expresó en su defensa, la cual fue aplastante al indicar que si bien sus aportes podían ser relevantes y mejores en algún contexto, eran en un área y en un problema que no existiría si no fuera por él. Su respuesta “Historical Précis” está redactada y nunca fue publicada.

Su salud se deterioró rápidamente en 1830 con problemas de aneurisma y sofocación que ya había sufrido en Egipto, pero que en París se agravaron fuertemente. Una caída por las escaleras el 4 de Mayo selló finalmente el destino de Fourier, quien falleció 12 días después. Su tumba en el cementerio de Père Lachaise Cemetery en París está decorada con motivos Egipcios.

Joseph Fourier es una de las 72 personalidades que tienen su nombre grabado en la Torre Eiffel.

Pionero del efecto invernadero

Uno de sus aportes menos conocidos tal vez, porque solo ha tomado relevancia en los últimos años y merece un comentario aparte fue introducir el concepto de efecto invernadero por primera vez. Su argumento era simple, considerando la distancia al Sol y su tamaño: la temperatura de la Tierra debiera ser menor que lo que era si solo se debiera a los efectos de la radiación Solar. Su conclusión era que una gran parte de este calor adicional que recibía la Tierra provenía de la radiación interestelar. El concepto revolucionario era que la atmósfera actuaba como un especie de aislante: el primer atisbo al concepto de efecto invernadero.

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