Daniel Bernoulli
Daniel Bernoulli și-a publicat capodopera Hydrodynamica în 1738 doar pentru a o vedea plagiată de propriul său tată gelos. Bernoulli a explicat modul în care viteza unui fluid afectează presiunea acestuia: Efectul Bernoulli explică modul în care aripile unui avion generează portanță. Teoria cinetică a lui Bernoulli a anticipat-o pe cea a lui James Clerk Maxwell cu mai bine de un secol, iar Bernoulli a efectuat lucrări revoluționare privind teoria riscului, utilizată în domenii atât de diverse precum economia și evoluția.
Începuturi
Daniel Bernoulli s-a născut în orașul Groningen din Olanda la 8 februarie 1700.
Părinții săi au fost Johann Bernoulli și Dorothea Falkner.
Matematica era în sângele lor
Mama lui Daniel, Dorothea Falkner, provenea dintr-o familie binecunoscută și bogată din Basel, Elveția.
Tatăl lui Daniel, Johann Bernoulli, provenea, de asemenea, din Basel. A fost un medic calificat și un matematician strălucit, unul dintre primii care a stăpânit și a extins noua matematică a calculului. Reputația lui Johann era atât de mare încât a fost numit „Arhimede al epocii sale.”
Nu este surprinzător faptul că, având un tată ca Johann, Daniel a făcut progrese rapide în matematică. Cei doi frați ai lui Daniel au devenit și ei matematicieni de primă mână. Probabil că Daniel a fost învățat mai mult de fratele său mai mare, Nicolaus, decât de tatăl său, care, deși genial, putea fi antipatic și dur cu Daniel.
Matematica pare să fi existat în familia Bernoulli, deoarece fratele mai mare al lui Johann, Jacob, a fost, de asemenea, un matematician strălucit.
Cu orice ai face, nu deveni matematician!
Tatăl lui Daniel a deținut catedra de matematică la Universitatea din Groningen.
În 1705, când Daniel avea cinci ani, familia sa s-a mutat la Basel, în Elveția, orașul natal al părinților săi, unde tatăl său fusese numit profesor de matematică la Universitatea din Basel.
În ciuda reputației înalte de care se bucura ca matematician, tatăl lui Daniel s-a resemnat cu salariul mic pe care considera că îl primeau matematicienii. Familia Bernoulli fusese cândva negustori bogați și tatăl lui Daniel credea că calitățile personale ale lui Daniel erau cele necesare pentru a readuce familia la gloria de odinioară.
L-a împins pe un Daniel reticent să studieze afaceri. Cu toate acestea, Daniel avea o pasiune arzătoare pentru matematică. După unele tatonări – amândoi erau destul de încăpățânați – tatăl și fiul au ajuns la un fel de compromis: Daniel urma să studieze medicina.
Bernoulli’s European Tour
Daniel s-a ținut de cuvânt. Începând cu vârsta de 15 ani a studiat medicina în Heidelberg, Germania; Strasbourg, Franța; și Basel, Elveția. Tatăl său, fericit că Daniel își îndeplinea partea sa de înțelegere, a fost de acord să-l învețe matematică și fizică avansată – în special propriile sale idei despre conservarea energiei.
Proces bizar de selecție
Daniel Bernoulli a absolvit ca doctor în medicină în 1721, la vârsta de 21 de ani, cu o teză despre respirație.
El a sperat să obțină un loc de muncă ca profesor la Universitatea din Basel, dar a pierdut într-o procedură de selecție bizară în care candidații au tras la sorți pentru a vedea cine va obține un loc de muncă ca profesor.
În timp ce încerca și nu reușea să-și găsească de lucru la Basel, Bernoulli a continuat să studieze matematica.
Veneția, distracția și matematica
În 1723 Bernoulli s-a mutat la Veneția, Italia, pentru a învăța medicina practică. El a vizitat pacienți și a lucrat în spitale alături de medici. De asemenea, a petrecut timp la operă, la teatru și la petreceri în ținute elegante.
Cu toate acestea, el nu și-a putut abandona dragostea pentru matematică – în special pentru matematica aplicată. Era dornic să deslușească secretele universului, călcând pe urmele lui Galileo și Newton.
Bernoulli a efectuat experimente de mecanică a fluidelor în care a măsurat apa care se scurgea dintr-un vas. El a observat că apa se scurgea mai repede pe măsură ce înălțimea lichidului din vas creștea. El a stabilit o relație matematică între înălțimea apei din vas și presiunea și viteza cu care aceasta se scurge din vas. De asemenea, a analizat situația din punctul de vedere al conversiei energiei potențiale în energie cinetică.
Cu cât înălțimea apei este mai mare, cu atât mai repede iese din vas.
În 1724 a publicat prima sa lucrare, Exerciții matematice, în care a adus contribuții utile la științele mecanicii fluidelor, teoriei probabilităților, ecuațiilor diferențiale și geometriei.
Un premiu și o catedră
În timp ce se afla la Veneția, un oraș maritim, Bernoulli a aflat că Academia din Paris oferea un premiu generos pentru cel mai bun proiect al unui ceas de nisip pentru măsurarea timpului pe mare. Răspunsul său a fost să proiecteze o clepsidră a cărei picurare de nisip să nu fie afectată de marea agitată. Pentru această lucrare a primit Marele Premiu. Acest lucru, combinat cu exercițiile sale de matematică, care au fost bine primite, i-a adus oferta de a deveni profesor la Academia de Științe din Sankt Petersburg, Rusia.
Datorită pregătirii sale medicale, a fost numit profesor de fiziologie, nu de matematică.
El și fratele său mai mare, Nicolaus, căruia i s-a oferit o catedră de matematică la Sankt Petersburg, au călătorit împreună acolo în 1725.
Sankt Petersburg
Primele lucrări ale lui Bernoulli la Sankt Petersburg au reflectat poziția sa – a scris lucrări pe teme precum nervul optic, mușchi și matematică medicală.
Deși în ultimii săi ani, Bernoulli a fost raportat ca fiind o persoană ușuratică, nu a fost cazul la început la Academie, unde a intrat în unele dezacorduri academice aprinse cu alți profesori.
Din păcate, la mai puțin de un an după ce a ajuns în Rusia, Nicolaus a murit de febră. Daniel era nefericit, iar vremea aspră din Rusia nu i-a îmbunătățit moralul.
Tatăl său a încercat să îl ajute, trimițându-l pe cel mai bun student al său la matematică, Leonhard Euler, la Sankt Petersburg pentru a lucra cu fiul său singuratic.
Euler, al cărui nume avea să fie venerat în curând ca unul dintre cei mai mari matematicieni din istorie, a ajuns la Sankt Petersburg în 1727. Nu numai că a adus ceaiul, cafeaua și coniacul pe care Bernoulli și le dorea cu ardoare, dar cei doi au făcut în curând un schimb fericit de idei, inspirându-l pe Bernoulli să facă cea mai bună lucrare a carierei sale.
Ar trebui amintit faptul că Daniel Bernoulli a fost strălucit în felul său, independent de Euler. El a dat dovadă de un geniu deosebit în capacitatea sa de a efectua experimente semnificative și de a transpune observațiile sale în legi fizice și matematică. Euler, un matematician mai puternic, a putut să rafineze matematica lui Bernoulli.
În 1730 Bernoulli a fost numit profesor de matematică la Academie, dar pe atunci plănuia deja să plece.
„…nu există filosofie care să nu se bazeze pe cunoașterea fenomenelor, dar pentru a obține vreun profit din această cunoaștere este absolut necesar să fii matematician.”
Contribuțiile lui Daniel Bernoulli la știință
Multe dintre cele mai mari descoperiri ale lui Bernoulli au fost cuprinse în capodopera sa despre mecanica fluidelor – Hydrodynamica, finalizată la Sankt Petersburg în 1733 și pusă la punct pentru a fi publicată la Strasbourg în 1738.
Teoria cinetică a gazelor
Diagrama lui Bernoulli din Hydrodynamica care ilustrează teoria sa cinetică a gazelor. Forța descendentă a greutății este echilibrată de forța ascendentă a particulelor de gaz care se ciocnesc perfect elastic cu pistonul.
La începutul anilor 1700, unii oameni de știință, conduși de James Hermann, au început să creadă că materia este alcătuită din mici particule în mișcare. Cu cât mișcarea este mai rapidă, cu atât temperatura este mai mare.
Acest tip de teorie cinetică a rămas controversată până când a fost universal acceptată în anii 1800.
În 1729, Euler a făcut o încercare de a explica matematic comportamentul gazelor cu o teorie cinetică bazată pe datele despre gaze ale lui Robert Boyle din 1662. Euler a greșit presupunând că toate particulele de gaz se vor mișca cu aceeași viteză.
Geniul lui Bernoulli a fost acela de a vedea că particulele vor avea o distribuție de viteze diferite.
Capacitatea lui Bernoulli de a interpreta lumea fizică i-a permis să introducă un factor statistic în teoria cinetică, anticipând munca lui James Clerk Maxwell cu peste un secol mai târziu.
Efectul Bernoulli
Bernoulli s-a întors la ideile pe care le învățase pentru prima dată de la tatăl său și le-a dezvoltat. El a aplicat ideea de conservare a energiei la fluidele în mișcare.
În acest fel a descoperit Efectul Bernoulli, descoperirea pentru care este cel mai cunoscut, și anume că atunci când un fluid trece printr-o regiune în care viteza sa crește, presiunea sa va scădea. El a descris corect efectul din punct de vedere matematic.
Efectul Bernoulli are multe aplicații în viața reală și este adesea citat ca fiind motivul pentru care aripile avioanelor oferă portanță.
Efectul Bernoulli pe o aripă de avion. Aripa este modelată astfel încât aerul să curgă mai repede pe partea superioară a aripii decât pe cea inferioară. Acest lucru are ca rezultat o diferență de presiune care produce portanță.
Măsurarea riscului
La începutul anilor 1730, Bernoulli a scris o lucrare într-un domeniu total diferit de mecanica sa obișnuită. Din nou i-a luat până în 1738 pentru a o publica – Exposition of a New Theory on the Measurement of Risk. Bernoulli a folosit media geometrică a datelor pentru a evalua riscul; cum se poate minimiza riscul; și situațiile în care riscul este cel mai bine evitat cu totul.
Articolul a analizat diferența dintre bogăție și utilitate. A influențat teoria economică, teoria portofoliului, biologia evoluționistă și ecologia comportamentală.
„…determinarea valorii unui obiect nu trebuie să se bazeze pe prețul său, ci mai degrabă pe utilitatea pe care o produce. Prețul obiectului depinde numai de obiectul în sine și este egal pentru toată lumea; utilitatea, însă, depinde de circumstanțele particulare ale persoanei care face estimarea. Astfel, nu există nicio îndoială că un câștig de o mie de ducați este mai semnificativ pentru un sărac decât pentru un om bogat, deși amândoi câștigă aceeași sumă.”
„…în absența neobișnuitului, utilitatea rezultată din orice creștere mică a bogăției va fi invers proporțională cu cantitatea de bunuri posedate anterior.”
Câteva detalii personale și finalul
Bernoulli nu s-a putut stabili la Sankt Petersburg, iar sănătatea sa nu a fost niciodată bună acolo.
A sosit înapoi la Basel în 1733 pentru a începe un nou rol ca profesor de anatomie și botanică. În același an, lucrarea sa pentru Marele Premiu al Academiei din Paris – o lucrare despre înclinațiile orbitelor planetelor – s-a clasat pe locul întâi comun.
Aceasta s-a dovedit a nu fi în întregime o veste bună. Necazul a fost că a împărțit premiul cu tatăl său, care a fost indignat că cineva ar putea să îl judece pe fiul său ca fiind egalul său în matematică. Din acel moment, tatăl a refuzat să mai vorbească cu fiul.
Cartea de căpătâi a lui Daniel, Hydrodynamica, a fost publicată în cele din urmă în 1738, deși fusese terminată și prezentată Academiei din Sankt Petersburg în 1733. Într-un act josnic de răzbunare, tatăl său a plagiat Hydrodynamica și a lansat o carte numită Hydraulica, pe care a datat-o ca fiind terminată în 1732.
Daniel a fost șocat de comportamentul tatălui său, scriind:
„Am fost jefuit de întreaga mea Hydrodynamica, din care nu datorez nici măcar o parte tatălui meu și am fost privat de roadele a 10 ani de muncă”.
Din fericire pentru Daniel, el a fost considerat adevăratul inițiator al ideilor din carte.
Daniel a câștigat Marele Premiu al Academiei din Paris de 10 ori în total, de multe ori pentru lucrări cu tematică nautică, printre care: cea mai bună formă a ancorei unei nave; teoria mareelor; magnetismul; curenții oceanici; și îmbunătățirea stabilității navelor în largul mării.
În 1750, la vârsta de 50 de ani, Daniel Bernoulli a fost numit la catedra de fizică la Universitatea din Basel. Prelegerile și demonstrațiile sale au fost extrem de populare, iar el a continuat să ocupe această poziție până când s-a pensionat la vârsta de 76 de ani.
A primit oferte de catedre în alte orașe, dar nu a mai părăsit niciodată Basel. A corespondat foarte mult cu alți oameni de știință, dintre care favoriții săi au fost Pierre Bouguer, Alexis Clairaut, Pierre Louis Maupertuis, vechiul său prieten Leonhard Euler și fiul lui Euler, Johann Euler.
A trăit pentru munca sa; nu s-a căsătorit niciodată și nu a avut copii. S-a gândit la căsătorie când era mai tânăr, dar femeia în cauză s-a dovedit a fi foarte rea cu banii, ceea ce l-a deranjat. Bernoulli a respectat simplitatea stilului de viață și frugalitatea, dar nu și meschinăria.
În cele din urmă, și-a prețuit prea mult libertatea și un mod de viață liniștit, pașnic și academic pentru a se căsători.
Daniel Bernoulli a murit la vârsta de 82 de ani, la 17 martie 1782, în somn, în Basel, Elveția.
Autorul acestei pagini: The Doc
Imagini ale lui Bernoulli îmbunătățite digital și colorizate de acest site. © Toate drepturile rezervate.
Citează această pagină
Vă rugăm să folosiți următoarea citare conform MLA:
"Daniel Bernoulli." Famous Scientists. famousscientists.org. 26 May. 2016. Web. <www.famousscientists.org/daniel-bernoulli/>.
Publicat de FamousScientists.org
Lecturi suplimentare
Danielis Bernoulli
Hydrodynamica, sive De viribus et motibus fluidorum commentarii. Opus academicum ab auctore, dum Petropoli ageret, congestum
Johannis Reinholdi Dulseckeri, 1738
Daniel Bernoulli, traducere de Louise Sommer
Exposition of a New Theory on the Measurement of Risk
Econometrica, Vol. 22, No. 1. pp. 23-36, ianuarie 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, septembrie 2009
C. Truesdell
Essays in the History of Mechanics
Springer Science & Business Media, 2012
.
Leave a Reply