El famoso matemático Joseph Fourier habría cumplido 250 años hoy. Aquí está por qué es importante.

Joseph Fourier

El famoso matemático Joseph Fourier habría cumplido 250 años hoy.

Joseph Fourier

Resonancia magnética

El 21 de marzo marca el cumpleaños número 250 de uno de los matemáticos más influyentes de la historia. Acompañó a Napoleón en su expedición a Egipto, revolucionó la comprensión de la ciencia sobre la transferencia de calor, desarrolló las herramientas matemáticas utilizadas hoy en día para crear imágenes de tomografía computada y resonancia magnética, y descubrió el efecto invernadero.

Su nombre era Joseph Fourier. Escribió sobre las matemáticas: “No puede haber un lenguaje más universal y simple, más libre de errores y oscuridades … El análisis matemático es tan extenso como la naturaleza misma, y ​​define todas las relaciones perceptibles”. El trabajo de Fourier continúa dando forma a la vida actual, especialmente para personas como nosotros que trabajamos en campos como las matemáticas y la radiología.

La vida de Fourier

Como un huérfano problemático en Francia, Fourier se transformó en su primer encuentro con las matemáticas. Gracias a un obispo local que reconoció su talento, Fourier recibió una educación a través de los monjes benedictinos. Como estudiante universitario, amaba tanto las matemáticas que recogió tocones de velas desechados para que pudiera continuar sus estudios después de que otros se hubieran acostado.

Cuando era joven, Fourier pronto fue barrido por la Revolución Francesa. Sin embargo, se desilusionó por su brutalidad excesiva, y sus protestas lo llevaron a prisión durante parte de 1794. Después de su liberación, fue nombrado miembro de la facultad de una escuela de ingeniería. Allí probó su genio al sustituir a colegas enfermos, enseñando temas que van desde la física a los clásicos.

Viajando con Napoleón a Egipto en 1978, Fourier fue nombrado secretario del Instituto Egipcio, que Napoleón modeló en el Instituto de Francia. Cuando la flota británica abandonó las fuerzas francesas, organizó la fabricación de armas y municiones para permitir que los franceses continúen luchando. Fourier regresó a Francia después de que la marina británica obligara a los franceses a rendirse. Incluso en medio de circunstancias tan difíciles, logró publicar una serie de documentos matemáticos.

Transferencia de calor

Uno de los frutos más importantes de los estudios de Fourier es el calor.

La ley de Fourier establece que el calor se transfiere a través de un material a una velocidad proporcional tanto a la diferencia de temperatura entre diferentes áreas como al área a través de la cual tiene lugar la transferencia. Por ejemplo, las personas que están sobrecalentadas pueden calmarse rápidamente al llegar a un lugar fresco y exponer la mayor cantidad posible de su cuerpo.

El trabajo de Fourier les permite a los científicos predecir la distribución futura del calor. El calor se transfiere a través de diferentes materiales a diferentes velocidades. Por ejemplo, el latón tiene una alta conductividad térmica. El aire es poco conductivo, por lo que se usa con frecuencia en el aislamiento.

Sorprendentemente, la ecuación de Fourier se aplica ampliamente a la materia, ya sea en forma de sólido, líquido o gas. Forzó poderosamente la comprensión de los científicos tanto de la electricidad como del proceso de difusión. También transformó la comprensión de los científicos del flujo en la naturaleza en general, desde el paso del agua a través de rocas porosas hasta el movimiento de la sangre a través de los capilares.

Transformada de Fourier y CT

Hoy, al ayudar a cuidar a los pacientes, los radiólogos confían en otro descubrimiento matemático de Fourier, ahora conocido como la “transformada de Fourier”.

En las tomografías computarizadas, los médicos envían haces de rayos X a través de un paciente desde múltiples direcciones diferentes. Algunos rayos X surgen del otro lado, donde se pueden medir, mientras que otros están bloqueados por estructuras dentro del cuerpo.

Con muchas de tales mediciones tomadas en muchos ángulos diferentes, es posible determinar el grado en que cada bloque pequeño de tejido bloquea el haz. Por ejemplo, el hueso bloquea la mayoría de los rayos X, mientras que los pulmones bloquean muy poco. A través de una compleja serie de cálculos, es posible reconstruir las mediciones en imágenes bidimensionales de la anatomía interna de un paciente.

Gracias a Fourier y las poderosas computadoras de hoy en día, los médicos pueden crear imágenes casi instantáneas del cerebro, las arterias pulmonares, el apéndice y otras partes del cuerpo. Esto, a su vez, permite confirmar o descartar la presencia de problemas como coágulos sanguíneos en las arterias pulmonares o inflamación del apéndice. Es difícil imaginar practicar la medicina hoy sin tales imágenes de CT.

Efecto invernadero

Generalmente, se considera que Fourier es el primer científico en notar lo que hoy llamamos el efecto invernadero.

Su interés se despertó cuando observó que un planeta tan alejado del sol como la Tierra debería ser considerablemente más frío. Hizo la hipótesis de que algo sobre la Tierra, en particular, su atmósfera, debe permitirle atrapar la radiación solar que, de otro modo, simplemente irradiaría hacia el espacio.

Fourier creó un modelo de la Tierra que implica una caja con una cubierta de vidrio. Con el tiempo, la temperatura en la caja se elevó por encima de la del aire circundante, lo que sugiere que el vidrio continuamente atrapa el calor. Debido a que su modelo se parecía a un invernadero en algunos aspectos, este fenómeno pasó a llamarse el “efecto invernadero”.

Más tarde, el científico John Tyndall descubrió que el dióxido de carbono puede desempeñar el papel de cazador de calor.

La vida en la tierra tal como la conocemos no sería posible sin el efecto invernadero. Sin embargo, hoy los científicos tienden a estar más preocupados por un exceso de gases de efecto invernadero. Los modelos matemáticos sugieren que a medida que se acumula el dióxido de carbono, el calor puede atraparse más rápidamente, lo que resulta en temperaturas promedio globales elevadas, derretimiento de los casquetes polares y el aumento del nivel del mar.

El impacto de Fourier

Fourier recibió muchos honores durante su vida, incluida la elección de la Academia Francesa de Ciencias.

Algunos creyeron, quizás de manera engañosa, que la atracción de Fourier por el calor puede haber acelerado su muerte. Era conocido por subir a las saunas en múltiples capas de ropa, y sus conocidos afirmaban que mantenía sus habitaciones más calientes que Hades. En cualquier caso, en mayo de 1830, murió de un aneurisma a la edad de 63 años.

Hoy, el nombre de Fourier está inscrito en la Torre Eiffel. Pero lo más importante, está inmortalizado en la ley de Fourier y en la transformada de Fourier, emblemas perdurables de su creencia de que las matemáticas tienen la llave del universo.

Fuente: Haz click aquí.

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