Даниэль Бернулли - Daniel Bernoulli

Даниэль Бернулли
ETH-BIB-Бернулли, Даниэль (1700-1782) -Portrait-Portr 10971.tif (обрезано) .jpg
Родился8 февраля 1700 г.
Гронинген, Голландская Республика
Умер17 марта 1782 г. (82 года)
Базель, Республика Швейцарии
НациональностьШвейцарский
ОбразованиеБазельский университет (Доктор медицины, 1721 г.)
Гейдельбергский университет
Страсбургский университет
ИзвестенПринцип Бернулли
Рано кинетическая теория газов
Термодинамика
Научная карьера
ПоляМатематика, физика, лекарство
ТезисDissertatio Physico-medica de respratione (Диссертация по медицинской физике дыхания)  (1721)
Подпись
Даниэль Бернулли Signature.svg

Даниэль Бернулли ФРС (Немецкий: [bɛʁˈnʊli];[1] 8 февраля [ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. 29 января] 1700 - 17 марта 1782) был Швейцарский[2] математик и физик и был одним из многих выдающихся математиков в Семья Бернулли из Базеля. Его особенно помнят за его приложения математики к механике, особенно механика жидкости, и за его новаторскую работу в вероятность и статистика. Его имя отмечено в Принцип Бернулли, частный пример сохранение энергии, который описывает математику механизма, лежащего в основе работы двух важных технологий 20 века: карбюратор и самолет крыло.

Ранние годы

Первая страница Гидродинамика (1738)

Даниэль Бернулли родился в Гронинген, в Нидерландах, в семья выдающихся математиков.[3] Семья Бернулли родом из Антверпена, в то время в Испанские Нидерланды, но эмигрировал, чтобы избежать испанского преследования Протестанты. После непродолжительного пребывания во Франкфурте семья переехала в Базель в Швейцарии.

Даниил был сыном Иоганн Бернулли (один из первых разработчиков исчисление ) и племянник Джейкоб Бернулли (ранний исследователь в теория вероятности и первооткрыватель математической константы е ).[3] У него было два брата, Никлаус и Иоганн II. Даниэль Бернулли был описан У. В. Роуз Болл как «безусловно самый способный из молодых Бернулли».[4] Говорят, что у него были плохие отношения со своим отцом. После того, как они оба войдут и разделят первое место в научном конкурсе на Парижский университет Иоганн, не в силах вынести «позор», что его сравнивают с равным Даниилу, прогнал Даниила из своего дома. Иоганн Бернулли также заимствовал некоторые ключевые идеи из книги Даниэля. Гидродинамика в его собственной книге Hydraulica Который он задним числом до Гидродинамика. Несмотря на попытки Даниэля примирения, его отец хранил обиду до самой смерти.[5]

Примерно в школьном возрасте его отец, Иоганн Бернулли, поощрял его изучать бизнес, поскольку математика ждали скудные награды. Однако Даниэль отказался, потому что хотел изучать математику. Позже он уступил желанию отца и занялся бизнесом. Затем его отец попросил его учиться в лекарство, и Даниэль согласился при условии, что его отец будет обучать его математике в частном порядке, что они продолжали в течение некоторого времени.[5] Дэниел изучал медицину в Базель, Гейдельберг, и Страсбург и получил докторскую степень по анатомии и ботанике в 1721 году.[6]

Он был современником и близким другом Леонард Эйлер. Он отправился в Санкт-Петербург в 1724 г. как профессор математики, но был там очень недоволен, а временная болезнь 1733 г. дала ему повод покинуть Петербург.[5] Он вернулся в Базельский университет, где он последовательно занимал кафедры лекарство, метафизика, и естественная философия до его смерти.[7]

В мае 1750 г. он был избран Член Королевского общества.[8]

Математическая работа

Его ранней математической работой была Упражнения (Математические упражнения), изданный в 1724 г. Гольдбах. Два года спустя он впервые указал на частую желательность разделения сложного движения на движения поступательного и вращательного движения. Его основная работа Гидродинамика, опубликовано в 1738 году. Жозеф Луи Лагранж с Mécanique Analytique в том, что все результаты являются следствиями единого принципа, а именно: сохранение энергии. Затем последовали мемуары по теории приливов, к которым наряду с мемуарами Эйлера и Колин Маклорен, приз был вручен Французская Академия: эти три мемуара содержат все, что было сделано на эту тему между выходом Исаак Ньютон с Philosophiae Naturalis Principia Mathematica и исследования Пьер-Симон Лаплас. Бернулли также написал большое количество статей по различным вопросам механики, особенно по проблемам, связанным с вибрирующие струны, а решения даны Брук Тейлор и по Жан ле Ронд д'Аламбер.[4]

Вместе Бернулли и Эйлер пытались узнать больше о потоке жидкостей. В частности, они хотели узнать о взаимосвязи между скоростью, с которой течет кровь, и ее давлением. Чтобы исследовать это, Дэниел экспериментировал, пробивая стенку трубы небольшой трубочкой с открытым концом, и заметил, что высота, на которую жидкость поднимается по соломе, связана с давлением жидкости в трубе.[9]

Вскоре врачи по всей Европе измеряли артериальное давление пациентов, вставляя стеклянные трубки с острыми концами прямо в их артерии. Лишь 170 лет спустя, в 1896 году, итальянский врач обнаружил менее болезненный метод который все еще используется сегодня. Однако метод измерения давления Бернулли до сих пор используется в современных самолетах для измерения скорости воздуха, проходящего через самолет; это его воздушная скорость.

Продолжая свои открытия, Даниэль Бернулли вернулся к своей более ранней работе по сохранению энергии. Было известно, что движущееся тело обменивает свою кинетическую энергию на потенциальную, когда набирает высоту. Дэниел понял, что аналогичным образом движущаяся жидкость обменивает свою кинетическую энергию на давление, первая из которых является кинетической энергией на единицу объема. Математически этот закон теперь записывается:

где P - давление, ρ - плотность жидкости, u - ее скорость.

Экономика и статистика

В своей книге 1738 г. Образец theoriae novae de mensura sortis (Изложение новой теории измерения риска),[10] Бернулли предложил решение Петербургский парадокс как основа экономической теории предотвращение риска, премия за риск, и полезность.[11] Бернулли часто замечал, что, принимая решения, связанные с некоторой неопределенностью, люди не всегда пытались максимизировать возможную денежную выгоду, а скорее пытались максимизировать "полезность ", экономический термин, охватывающий их личное удовлетворение и выгоду. Бернулли понял, что для людей существует прямая взаимосвязь между полученными деньгами и полезностью, но она уменьшается по мере увеличения полученных денег. Например, для человека, чей доход составляет 10 000 долларов на человека. в год дополнительные 100 долларов дохода принесут больше пользы, чем человеку, чей доход составляет 50 000 долларов в год.[12]

Одна из самых ранних попыток анализа статистической задачи, связанной с цензурированные данные был проведен Бернулли 1766 г. оспа болезненность и смертность данные, чтобы продемонстрировать эффективность прививка.[13]

Физика

В Гидродинамика (1738 г.) он заложил основу кинетическая теория газов,[14] и применил идею, чтобы объяснить Закон Бойля.[4]

Он работал с Эйлером над эластичность и развитие Уравнение Эйлера – Бернулли для пучка.[15] Принцип Бернулли имеет решающее значение в аэродинамика.[7]

Согласно с Леон Бриллюэн, то принцип суперпозиции было впервые заявлено Даниэлем Бернулли в 1753 году: «Общее движение колеблющейся системы задается суперпозицией ее собственных колебаний».[16]

Наследие

В 2002 году Бернулли был введен в должность Международный зал авиационной и космической славы на Музей авиации и космонавтики Сан-Диего.[17]

Смотрите также

использованная литература

Сноски

  1. ^ Мангольд, Макс (1990). Duden - Das Aussprachewörterbuch. 3. Auflage. Мангейм / Вена / Цюрих, Dudenverlag.
  2. ^ "Даниэль Бернулли". База данных известных имен. Получено 14 октября 2019.
  3. ^ а б Ротбард, Мюррей. Даниэль Бернулли и основания математической экономики, Институт Мизеса (отрывок из Австрийский взгляд на историю экономической мысли )
  4. ^ а б c Роуз Болл, W. W. (2003) [1908]. "Бернулли". Краткое изложение истории математики (4-е изд.). Дувр. ISBN  0-486-20630-0.
  5. ^ а б c О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф., "Даниэль Бернулли", Архив истории математики MacTutor, Сент-Эндрюсский университет. (1998)
  6. ^ Андерсон, Джон Дэвид (1997). История аэродинамики и ее влияние на летательные аппараты. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. ISBN  0-521-45435-2.
  7. ^ а б [Аноним] (2001) "Даниэль Бернулли", Британская энциклопедия
  8. ^ «Библиотечно-архивный каталог». Королевское общество. Получено 13 декабря 2010.[постоянная мертвая ссылка ]
  9. ^ Коллекция Тернера, Кильский университет, включает диаграмму Бернулли, чтобы проиллюстрировать, как измеряется давление. См. Также часть оригинального латинского объяснения Бернулли.
  10. ^ Английский перевод в Бернулли Д. (1954). «Изложение новой теории измерения риска» (PDF). Econometrica. 22 (1): 23–36. Дои:10.2307/1909829. JSTOR  1909829.
  11. ^ Стэнфордская энциклопедия философии: "Петербургский парадокс Р. М. Мартин
  12. ^ Кутер и Улен (2016) С. 44–45.
  13. ^ перепечатано в Воздуходувка, S; Бернулли, Д. (2004). «Попытка нового анализа смертности от оспы и преимуществ вакцинации для ее предотвращения» (PDF). Обзоры в медицинской вирусологии. 14 (5): 275–88. Дои:10.1002 / RMV.443. PMID  15334536. Архивировано из оригинал (PDF) 27 сентября 2007 г.
  14. ^ Вольфрам, Стивен (2002). Новый вид науки. Wolfram Media, Inc. стр.1019. ISBN  1-57955-008-8.
  15. ^ Тимошенко, С. (1983) [1953]. История сопротивления материалов. Нью-Йорк: Дувр. ISBN  0-486-61187-6.
  16. ^ Бриллюэн, Л. (1946). Распространение волн в периодических структурах: электрические фильтры и кристаллические решетки, МакГроу – Хилл, Нью-Йорк, стр. 2.
  17. ^ Спрекельмейер, Линда, редактор. Мы чтим: Международный зал аэрокосмической славы. Издательство Доннинг Ко., 2006. ISBN  978-1-57864-397-4.

Процитированные работы

внешние ссылки