دانیل برنولی

دانیل برنولی (Daniel Bernoulli) (8 فوریه ی 1700 – 17 مارس 1782) فیزیکدان و ریاضیدان هلندی تبار سوئیسی بود. وی در خانواده ای ریاضیدان متولد شد. در این صفحه با زندگینامه دانیل برنولی و فعالیت های آن ها آشنا می شوید.

دانیل برنولی، پسر یوهان برنولی، در 8 فوریه 1700 در گرونینگن هلند متولد شد. پدر او، یوهان برنولی، جایگاه بالایی در علم ریاضیات در دانشگاه گرونینگن در هلند داشت. مادرش دنیلث دورن فالکنر، از خانوده ای سرشناس و ثروتمند در بازل سوئیس بود. او در سلسله ای از ریاضیدانان متولد شد که مستعد رقابت شدید بودند.

پدر دانیل، یوهان برنولی نیز از بازل آمده بود. او یک پزشک متخصص واجد شرایط و ریاضیدان درخشان بود و یکی از اولین کسانی بود که بر ریاضیات جدید حسابداری تسلط یافت و آن را گسترش داد. شهرت یوهان آنقدر بالا بود که او را " ارشمیدس عصر خود " می نامیدند.

جای تعجب نیست که با پدری مانند یوهان، دانیل پیشرفت سریعی در ریاضیات داشت. دو برادر دانیل نیز ریاضیدان درجه یک شدند. احتمالاً دانیل از برادر بزرگترش نیکولاس بیشتر از پدرش آموخته است، که اگرچه درخشان بود، اما نمی توانست با دانیل بی رحم و سخت گیر باشد.

به نظر می رسد ریاضیات در خانواده برنولی اجرا شده است، زیرا برادر بزرگتر یوهان، یعقوب نیز ریاضیدان درخشانی بود.

پدرش سعی کرد با انتخاب همسر و شغل دانیل، زندگی او را ترسیم کند. در زمانی که دانیل سیزده ساله بود، پدرش با این واقعیت کنار آمد که پسرش هرگز تاجر نخواهد بود، اما مطلقا از اجازه دادن به وی برای ریاضیات خودداری کرد و تصمیم گرفت که دانیال پزشک شود

دانیل در سال 1715 مدرک کارشناسی خود را دریافت کرد و مدرک کارشناسی ارشد خود را در 1716 در دانشگاه بازل به دست آورد، اما در حین تحصیل در فلسفه در بازل، او شروع کرد حساب دیفرانسیل و انتگرال را از پدر و برادر بزرگترش نیکلاس یاد بگیرد. وی در سال 1718 در هایدلبرگ، در 1719 در استراسبورگ پزشکی خواند و سپس در سال 1720 برای تکمیل دکترا به بازل بازگشت.

در همان زمان، وی جذب اثر ویلیام هاروی، درباره حرکت حرارت و خون در حیوانات شد، که علایق وی را در ریاضیات و مایعات ترکیب کرد.

در سال 1720 پدرش او را با آنچه بعداً "حفاظت از انرژی" نامیده می شد آشنا کرد، که در مطالعات پزشکی خود از آن استفاده کرد و پایان نامه ی دکترای خود را در زمینه مکانیک تنفس نوشت.

پس از اتمام تحصیلات پزشکی در سال 1721 ، وی برای صندلی در بازل درخواست داد، اما مانند پدرش قبل از او، در قرعه کشی شکست خورد. او که از عدم موفقیت خود ناامید شده بود، دعوت کاترین اول ، ملکه روسیه را پذیرفت تا در سال 1725 پروفسور ریاضیات در آکادمی امپراتوری سن پترزبورگ شود. کاترین آنقدر از تأمین امنیت دانیل ناامید بود تا اینکه با صندلی دوم به برادرش نیکلاس پیشنهاد کرد. متأسفانه ، نیکلاس مدت کوتاهی پس از ورود به روسیه بر اثر بیماری سل درگذشت. دانیل که از مرگ او نا امید شده بود، به فکر بازگشت به خانه بود، اما وقتی پدرش پیشنهاد کرد که یکی از شاگردان خود، لئونارد اویلر، یک دستیار توانا می سازد، ماند.

برنولی و اویلر سالها بر مکانیک بدنه های انعطاف پذیر و کشسان تسلط داشتند. آنها همچنین جریان مایعات را مورد بررسی قرار دادند. آنها به طور خاص می خواستند در مورد رابطه بین سرعت جریان خون و فشار آن بدانند. برنولی با سوراخ کردن دیواره یک لوله با یک نی کوچک و باز، آزمایش کرد و خاطرنشان کرد که وقتی سیال از لوله عبور می کند، ارتفاع سیال به سمت بالا نی با فشار سیال مرتبط است.

به زودی پزشکان در سراسر اروپا فشار خون بیماران را با چسباندن لوله های شیشه ای نوک تیز مستقیم به عروق آنها اندازه گیری کردند. (در سال 1896 بود که یک پزشک ایتالیایی روش کم دردتری را کشف کرد که هنوز هم در حال استفاده گسترده است.) با این حال، روش برنولی برای اندازه گیری فشار هوا هنوز هم امروزه برای اندازه گیری سرعت هوایی هواپیماها مورد استفاده قرار می گیرد. در همان زمان، او یک کشف اساسی دیگر انجام داد وقتی نشان داد که حرکات تارهای آلات موسیقی از تعداد بیشماری ارتعاشات هارمونیک تشکیل شده است که همگی روی تار چسبانده شده اند.

یکی دیگر از مشارکت های مهم برنولی هنگام حضور در روسیه این بود که در حالی که یک جسم متحرک انرژی جنبشی خود را با انرژی بالقوه هنگامی که ارتفاع پیدا می کرد، مایع متحرک انرژی جنبشی خود را با فشار معامله می کرد. از نظر نمادهای ریاضی، قانون حفظ انرژی به این صورت است: جایی که P فشار است ، ρ چگالی سیال و v سرعت آن است. پیامد این قانون این است که اگر فشار کاهش یابد، سرعت یا چگالی باید افزایش یابد و برعکس. این توضیح می دهد که چگونه بال هواپیما می تواند بالابر ایجاد کند: هوای بالای بال سریعتر از هوای زیر آن حرکت می کند و اختلاف فشار ایجاد می کند.

تا سال 1730 برنولی اشتیاق زیادی برای بازگشت به بازل داشت، اما با وجود تلاش های متعدد ، وی در رأی گیری برای پست های دانشگاهی تا سال 1732 شکست خورد. با این حال، در سال 1734 آکادمی علوم فرانسه جایزه مشترکی را به دانیل و پدرش به رسمیت شناختن کار آنها اهدا کرد. یوهان به سختی اعتراف کرد که پسرش حداقل همتراز اوست و بار دیگر خانه برنولی تقسیم شد.

از بین همه کارهایی که برنولی در روسیه انجام داد، شاید مهمترین آنها در زمینه هیدرودینامیک بود که پیش نویس آن در 1734 تکمیل شد. نسخه نهایی در سال 1738 با قسمت جلویی "Hydrodynamica ، نوشته دانیل برنولی، پسر یوهان" ظاهر شد. تصور می شود که دانیل خود را به این شیوه متواضعانه در تلاش برای برطرف کردن درگیری بین خود و پدرش معرفی کرد. Hydrodynamica شامل بحث های زیادی در مورد اصل حفاظت از انرژی است، که او از سال 1720 با پدرش مطالعه کرده بود.

علاوه بر این، قوانین اساسی نظریه گازها را ارائه می دهد و هر چند با جزئیات کامل، معادله حالت را که یوهانس ون در والس یک قرن بعد کشف کرد ، ارائه می دهد.

یک سال بعد، پدرش کار خود را با عنوان "هیدرولیک" منتشر کرد. که به نظر می رسد اشتراکات زیادی با کارهای پسرش دارد و صحبت از سرقت ادبی آشکار بود.

هیدرودینامیکا آغاز پویایی سیالات - مطالعه نحوه رفتار مایعات و گازها را مشخص کرد. هر ذره در یک گاز از قوانین حرکت اسحاق نیوتن تبعیت می کند، اما به جای حرکت ساده سیاره ای، انواع بسیار غنی تری از رفتارها را می توان مشاهده کرد. در قرن سوم پیش از میلاد، ارشمیدس سیراکوز مایعات در حالت استراحت و هیدرواستاتیک را مطالعه کرد، اما نزدیک به 2000 سال بود که دانیل برنولی قدم بعدی را برداشت. او با استفاده از حساب، ایده ارشمیدس در مورد فشار را با قوانین حرکت نیوتن ترکیب کرد.

دینامیک سیالات یک منطقه وسیع از مطالعه است که می تواند برای توصیف بسیاری از پدیده ها از مطالعه مایعات ساده مانند آب گرفته تا رفتار پلاسما در داخل ستارگان و حتی گازهای بین ستاره ای مورد استفاده قرار گیرد.

پس از مشاجره با پدرش در سال 1734، دانیل برنولی انگیزه زیادی برای تحصیل ریاضی از دست داد و توجه خود را به پزشکی و فیزیولوژی معطوف کرد. سرانجام، در سال 1750، دانیل به عنوان رئیس فیزیک در بازل منصوب شد، جایی که تا زمان مرگش در 17 مارس 1782 تدریس کرد.