Daniel Bernoulli
Daniel Bernoulli 1738-ban publikálta Hydrodynamica című remekművét, amit saját féltékeny apja plagizált. Bernoulli elmagyarázta, hogy a folyadék sebessége hogyan befolyásolja a nyomást: a Bernoulli-hatás magyarázza, hogy a repülőgép szárnyai hogyan generálnak felhajtóerőt. Bernoulli kinetikai elmélete több mint egy évszázaddal megelőzte James Clerk Maxwellét, és Bernoulli úttörő munkát végzett a kockázatelmélet terén, amelyet olyan különböző területeken hasznosítottak, mint a közgazdaságtan és az evolúció.
Kezdés
Daniel Bernoulli a hollandiai Groningen városában született 1700. február 8-án.
Szülei Johann Bernoulli és Dorothea Falkner voltak.
A matematika a vérükben volt
Daniel édesanyja, Dorothea Falkner a svájci Bázel ismert és gazdag családjából származott.
Daniel édesapja, Johann Bernoulli szintén Bázelből származott. Képzett orvos és zseniális matematikus volt, az elsők között sajátította el és terjesztette ki az új matematikát, a számítást. Johann hírneve olyan nagy volt, hogy korának “Arkhimédészének” nevezték.”
Nem meglepő, hogy egy olyan apával, mint Johann, Daniel gyorsan haladt előre a matematikában. Daniel két testvére is elsőrangú matematikus lett. Dánielt valószínűleg inkább idősebb testvére, Nicolaus tanította, mint az apja, aki, bár zseniális volt, nem volt szimpatikus és kemény tudott lenni Dánielhez.
Úgy tűnik, a matematika a Bernoulli családban öröklődött, mert Johann idősebb testvére, Jacob szintén zseniális matematikus volt.
Mindegy, mit csinálsz, ne legyél matematikus!
Daniel apja a Groningeni Egyetem matematika tanszékét vezette.
1705-ben, amikor Daniel ötéves volt, családja a svájci Bázelbe, szülei szülővárosába költözött, ahol apja a bázeli egyetem matematika tanszékére került.
Dacára annak, hogy matematikusként nagy hírnévnek örvendett, Daniel apja nehezményezte az alacsony fizetést, amelyet szerinte a matematikusok kaptak. A Bernoulli család egykor gazdag kereskedők voltak, és Daniel apja úgy vélte, Daniel személyes tulajdonságai azok, amelyekre szükség van ahhoz, hogy a család visszanyerje korábbi dicsőségét.
A vonakodó Danielt arra ösztökélte, hogy tanuljon üzleti tanulmányokat. Danielnek azonban égő szenvedélye volt a matematika. Némi huzavona után – mindketten meglehetősen makacsok voltak – apa és fia egyfajta kompromisszumra jutott: Daniel orvostudományt fog tanulni.
Bernoulli európai körútja
Daniel állta a szavát. Tizenöt éves korától kezdve a németországi Heidelbergben, a franciaországi Strasbourgban és a svájci Bázelben tanult orvostudományt. Apja, aki örült, hogy Daniel teljesíti az alku rá eső részét, beleegyezett, hogy haladó matematikát és fizikát tanítson neki – különösen saját elképzeléseit az energia megmaradásáról.
Bizarr kiválasztási eljárás
Daniel Bernoulli 1721-ben, 21 évesen orvosi diplomát szerzett a légzésről szóló szakdolgozatával.
Azt remélte, hogy állást kaphat a bázeli egyetemen, de alulmaradt egy bizarr kiválasztási eljárás során, ahol a jelentkezők sorshúzással döntötték el, ki kapja a tanári állást.
Mialatt Bernoulli próbált és sikertelenül próbált munkát találni Bázelben, folytatta matematikai tanulmányait.
Velence, szórakozás és matematika
1723-ban Bernoulli az olaszországi Velencébe költözött, hogy gyakorlati orvoslást tanuljon. Betegeket látogatott és kórházakban dolgozott orvosok mellett. Emellett időt töltött az operában, a színházban és a díszes ruhás partikon.
A matematika – különösen az alkalmazott matematika – iránti szeretetét azonban nem tudta feladni. A világegyetem titkainak megfejtésére vágyott, Galilei és Newton nyomdokaiba lépve.
Bernoulli áramlástani kísérleteket végzett, amelyekben egy edényből kifolyó vizet mért. Megfigyelte, hogy a víz gyorsabban folyik ki, ahogy az edényben lévő folyadék magassága növekszik. Matematikai összefüggést állapított meg az edényben lévő víz magassága, a víz nyomása és az edényből kiáramló víz sebessége között. A helyzetet a potenciális energia mozgási energiává alakítása szempontjából is megvizsgálta.
Mennél nagyobb a víz magassága, annál gyorsabban lép ki az edényből.
1724-ben jelent meg első munkája, a Matematikai gyakorlatok, amelyben hasznos hozzájárulásokat tett a folyadékmechanika, a valószínűségelmélet, a differenciálegyenletek és a geometria tudományaihoz.
Egy díj és egy professzori cím
Velencében, egy tengerészvárosban tartózkodva Bernoulli megtudta, hogy a párizsi akadémia nagylelkű díjat tűzött ki a legjobb tengeri időmérésre alkalmas homokóra tervezéséért. Válasza az volt, hogy olyan homokórát tervezett, amelynek csöpögő homokjára nem hatott a viharos tenger. Ezért a munkájáért elnyerte a nagydíjat. Ez, valamint a jó visszhangot kiváltó Matematikai gyakorlatok című munkája elnyerte az oroszországi Szentpéterváron működő Tudományos Akadémia professzori állásának felajánlását.
Az orvosi hátterére való tekintettel nem a matematika, hanem az élettan professzorává nevezték ki.
Ő és idősebb bátyja, Nicolaus, akinek szintén matematika professzori állást ajánlottak Szentpéterváron, 1725-ben együtt utaztak oda.
Szentpétervár
Bernoulli első szentpétervári munkái tükrözték helyzetét – olyan témákról írt tanulmányokat, mint a látóideg, az izmok és az orvosi matematika.
Bár későbbi éveiben Bernoulli állítólag könnyűvérű volt, az Akadémián kezdetben nem ez volt a helyzet, ahol heves tudományos nézeteltérésekbe keveredett más professzorokkal.
Szerencsétlenségére kevesebb mint egy évvel Oroszországba érkezése után Nicolaus lázban meghalt. Daniel nyomorultul érezte magát, és a zord orosz időjárás sem javított a hangulatán.
Az apja megpróbált segíteni, legjobb matematikatanítványát, Leonhard Eulert küldte Szentpétervárra, hogy dolgozzon magányos fiával.
Euler, akinek nevét hamarosan a történelem egyik legnagyobb matematikusaként tisztelték, 1727-ben érkezett Szentpétervárra. Nemcsak teát, kávét és pálinkát hozott, amire Bernoulli vágyott, hanem hamarosan boldogan cseréltek eszmét, és Bernoullit pályafutása legjobb munkájára inspirálták.
Nem szabad elfelejteni, hogy Daniel Bernoulli Eulertől függetlenül is zseniális volt a maga nemében. Különös zsenialitásról tett tanúbizonyságot abban a képességében, hogy értelmes kísérleteket tudott végezni, és megfigyeléseit fizikai törvényekké és matematikává tudta alakítani. Euler, a nála hatalmasabb matematikus, finomítani tudta Bernoulli matematikáját.
1730-ban Bernoullit kinevezték az Akadémia matematika professzorává, de ekkor már távozását tervezte.
“…nincs olyan filozófia, amely ne a jelenségek ismeretén alapulna, de ahhoz, hogy ebből a tudásból bármilyen hasznot húzzunk, feltétlenül szükséges matematikusnak lenni”.
Daniel Bernoulli hozzájárulása a tudományhoz
Bernoulli legnagyobb felfedezései közül sokat tartalmazott az áramlástanról szóló remekműve, a Hydrodynamica, amelyet 1733-ban fejezett be Szentpéterváron, és 1738-ban Strasbourgban rendezett be a kiadáshoz.
A gázok kinetikai elmélete
Bernoulli Hydrodynamica című művének a gázok kinetikai elméletét szemléltető ábrája. A súly lefelé ható erejét a dugattyúval tökéletesen rugalmasan ütköző gázrészecskék felfelé ható ereje ellensúlyozza.
Az 1700-as évek elején néhány tudós, James Hermann vezetésével, elkezdett hinni abban, hogy az anyag kis mozgó részecskékből áll. Minél gyorsabb a mozgás, annál nagyobb a hőmérséklet.
Ez a fajta kinetikai elmélet ellentmondásos maradt, amíg az 1800-as években általánosan elfogadottá nem vált.
1729-ben Euler kísérletet tett arra, hogy a gázok viselkedését matematikailag megmagyarázza egy kinetikai elmélettel, amely Robert Boyle 1662-es gázadatain alapult. Euler tévedett, amikor feltételezte, hogy minden gázrészecske azonos sebességgel mozog.
Bernoulli zseniális húzása az volt, hogy belátta, hogy a részecskék különböző sebességű eloszlásban mozognak.
Bernoulli a fizikai világ értelmezésében való jártassága lehetővé tette számára, hogy statisztikai tényezőt vezessen be a kinetikai elméletbe, megelőzve James Clerk Maxwell több mint egy évszázaddal későbbi munkáját.
A Bernoulli-hatás
Bernoulli visszatért azokhoz az elképzelésekhez, amelyeket először az apjától tanult, és továbbfejlesztette azokat. Az energia megőrzésének gondolatát a mozgásban lévő folyadékokra alkalmazta.
Eközben felfedezte a Bernoulli-effektust, a felfedezést, amelyről a leghíresebb, miszerint amikor egy folyadék olyan területen áramlik keresztül, ahol a sebessége megnő, a nyomása csökken. A hatást matematikailag helyesen írta le.
A Bernoulli-effektusnak számos valós alkalmazása van, és gyakran hivatkoznak rá, mint a repülőgépek szárnyainak felhajtóerejének okára.
A Bernoulli-effektus egy repülőgép szárnyán. A szárnyat úgy alakítják ki, hogy a szárny felső része felett gyorsabban áramlik a levegő, mint az alsó részen. Ez nyomáskülönbséget eredményez, amely felhajtóerőt hoz létre.
A kockázat mérése
Az 1730-as évek elején Bernoulli a szokásos mechanikától teljesen eltérő területen írt egy tanulmányt. Megint csak 1738-ig kellett várnia a publikálására – Exposition of a New Theory on the Measurement of Risk. Bernoulli az adatok geometriai átlagát használta a kockázat értékelésére; arra, hogyan lehet a kockázatot minimalizálni; és azokra a helyzetekre, amelyekben a kockázatot teljesen el lehet kerülni.
A dolgozat a vagyon és a hasznosság közötti különbséget vizsgálta. Befolyásolta a közgazdasági elméletet, a portfólióelméletet, az evolúciós biológiát és a viselkedésökológiát.
“…egy tárgy értékének meghatározása nem az árán, hanem az általa nyújtott hasznosságon kell alapulnia. A dolog ára csak magától a dologtól függ, és mindenki számára egyforma; a hasznosság viszont a becslést végző személy sajátos körülményeitől függ. Így kétségtelen, hogy egy ezer dukátos nyereség nagyobb jelentőséggel bír egy koldus számára, mint egy gazdag ember számára, noha mindketten ugyanannyit nyernek.”
“…a szokatlan hiányában a vagyon bármilyen kis mértékű növekedéséből származó hasznosság fordítottan arányos lesz a korábban birtokolt javak mennyiségével.”
Néhány személyes adat és a vég
Bernoulli nem tudott Szentpéterváron letelepedni, és az egészsége sem volt ott jó.
1733-ban érkezett vissza Bázelbe, hogy az anatómia és botanika tanszékén új feladatot kezdjen. Ugyanebben az évben a Párizsi Akadémia nagydíjára benyújtott pályamunkája – a bolygók pályájának dőlésszögeiről szóló műve – megosztott első helyen végzett.
Ez nem bizonyult teljesen jó hírnek. A baj az volt, hogy megosztotta a díjat az apjával, aki felháborodott azon, hogy valaki a fiát egyenrangúnak ítélheti a matematikában. Ettől kezdve az apa nem volt hajlandó beszélni a fiával.
Daniel Hydrodynamica című remekművét végül 1738-ban adták ki, noha a művet már 1733-ban befejezte és benyújtotta a szentpétervári akadémiának. Aljas bosszúból apja plagizálta a Hydrodynamicát, és kiadott egy könyvet Hydraulica címmel, amelyet 1732-ben befejezettnek datált.
Daniel megdöbbent apja viselkedése miatt, és ezt írta:
“Megfosztottak az egész Hydrodynamicától, amelynek nem egy részét apámnak köszönhetem, és megfosztottak 10 év munkájának gyümölcsétől”.
Daniel szerencséjére őt ítélték a könyvben szereplő gondolatok valódi megalkotójának.
Daniel összesen tízszer nyerte el a Párizsi Akadémia Nagydíját, gyakran hajózási témájú munkákért, többek között: a hajóhorgony legjobb alakja; az árapályok elmélete; a mágnesesség; az óceáni áramlatok; és a hajók stabilitásának javítása a nyílt tengeren.
1750-ben, 50 éves korában Daniel Bernoullit kinevezték a bázeli egyetem fizikai tanszékére. Előadásai és bemutatói rendkívül népszerűek voltak, és 76 éves koráig, nyugdíjba vonulásáig töltötte be ezt a pozíciót.
Más városokban is kapott tanszéki ajánlatokat, de Bázelt soha többé nem hagyta el. Sokat levelezett más tudósokkal, akik közül Pierre Bouguer, Alexis Clairaut, Pierre Louis Maupertuis, régi barátja, Leonhard Euler és Euler fia, Johann Euler voltak a kedvencei.
Munkájának élt; soha nem nősült meg és nem született gyermeke. Fiatalabb korában fontolgatta a házasságot, de az illető nőről kiderült, hogy nagyon aljasan bánik a pénzzel, amit visszatetszőnek talált. Bernoulli tisztelte az egyszerű életmódot és a takarékosságot, de az aljasságot nem.
A szabadságát és a csendes, békés, akadémikus életmódot végül is túlságosan nagyra értékelte ahhoz, hogy megházasodjon.
Daniel Bernoulli 82 évesen, 1782. március 17-én halt meg álmában a svájci Bázelben.
Az oldal szerzője: A Doki
Bernoulli képei digitálisan feljavítva és színezve ezen a weboldalon. © Minden jog fenntartva.
Cite this Page
Kérem, használja a következő MLA-konform hivatkozást:
"Daniel Bernoulli." Famous Scientists. famousscientists.org. 26 May. 2016. Web. <www.famousscientists.org/daniel-bernoulli/>.
Published by FamousScientists.org
Further Reading
Danielis Bernoulli
Hydrodynamica, sive De viribus et motibus fluidorum commentarii. Opus academicum ab auctore, dum Petropoli ageret, congestum
Johannis Reinholdi Dulseckeri, 1738
Daniel Bernoulli, fordította Louise Sommer
Exposition of a New Theory on the Measurement of Risk
Econometrica, Vol. 22, No. 1. pp. 23-36, January 1954
Volker Zimmermann, David Speiser, Fritz Verzar, Gleb K. Mikhailov, Otto Spiess-Stiftung, Mario Howard-Haller
Die Werke von Daniel Bernoulli: Band 1: Medizin und Physiologie, Mathematische Jugendschriften, Postitionsastronomie
Springer Science & Business Media, 1996
Stephen C Stearns
Daniel Bernoulli (1738): Evolution and economics under risk
J. Bioscience Vol. 25, No. 3. pp. 221 – 228, 2009. szeptember
C. Truesdell
Essays in the History of Mechanics
Springer Science & Business Media, 2012
Leave a Reply