Бернулли Иоганн

Иоганн Бернулли (1667-1748) - швейцарский математик, механик, врач и филолог-классицист. Самый знаменитый представитель семейства Бернулли, младший брат Якоба Бернулли, отец Даниила Бернулли.

Краткая биография:

Родился 6 августа 1667 года в Базеле. Стал магистром (искусств) в 18 лет, перешёл на изучение медицины, но одновременно увлекался математикой (хотя медицину не бросил, по окончании университета всю жизнь занимался врачебной практикой). Вместе с братом Якобом изучал первые статьи Лейбница о методах дифференциального и интегрального исчисления, начал собственные глубокие исследования.
1691-м, будучи во Франции, пропагандировал новое исчисление, создав первую парижскую школу анализа. По возвращении в Швейцарию переписывался со своим учеником маркизом де Лопиталем, которому оставил содержательный конспект нового учения из двух частей: исчисление бесконечно малых и интегральное исчисление.
В качестве концептуальной основы действий с бесконечно малыми сформулировал в начале лекций три постулата (первая попытка обоснования анализа):
- Величина, уменьшенная или увеличенная на бесконечно малую величину, не уменьшается и не увеличивается.
- Всякая кривая линия состоит из бесконечно многих прямых, которые сами бесконечно малы.
- Фигура, заключенная между двумя ординатами, разностью абсцисс и бесконечно малым куском любой кривой, рассматривается как параллелограмм.
Позже Лопиталь при издании своего учебника отбросил 3-й постулат как излишний, вытекающий из первых.
В том же, 1691 году, появился первый печатный труд Иоганна в Acta Eruditorum: он нашёл уравнение «цепной линии» (из-за отсутствия в то время показательной функции построение выполнялось через логарифмическую функцию). Одновременно подробное исследование кривой дали Лейбниц и Гюйгенс.
В 1692-м - получено классическое выражение для радиуса кривизны кривой.
В 1693-м -подключился к переписке брата с Лейбницем.
В 1694-м - защитил докторскую диссертацию по медицине, женился. У него родились 5 сыновей и 4 дочери. В ответ на письмо Лопиталя сообщил ему метод раскрытия неопределённостей, известный сейчас как «правило Лопиталя».
Напечатал в Acta Eruditorum статью «Общий способ построения всех дифференциальных уравнений первого порядка». Здесь появились выражения «порядок уравнения» и «разделение переменных» - последним термином Иоганн пользовался ещё в своих парижских лекциях. Выражая сомнение в сводимости любого уравнения к виду с разделяющимися переменными, предлагал для уравнений первого порядка общий прием построения всех интегральных кривых при помощи изоклин в определяемом уравнением поле направлений.
В 1695-м, по рекомендации Гюйгенса стал профессором математики в Гронингене.
В 1696-м Лопиталь выпустил в Париже под своим именем первый в истории учебник по математическому анализу: «Анализ бесконечно малых для исследования кривых линий» (на французском языке), в основу которого была положена первая часть конспекта Бернулли.
Значение этой книги для распространения нового учения трудно переоценить - не только потому, что она была первой, но и благодаря ясному изложению, прекрасному слогу, обилию примеров. Как и конспект Бернулли, учебник Лопиталя содержал множество приложений; собственно, они занимали львиную долю книги - 95 %.
Практически весь изложенный Лопиталем материал был почерпнут из работ Лейбница и Иоганна Бернулли (авторство которых в общей форме было признано в предисловии). Кое-что, впрочем, Лопиталь добавил и из своих собственных находок в области решения дифференциальных уравнений.
Объяснение этой необычной ситуации - в материальных затруднениях Иоганна после женитьбы. Двумя годами ранее, в письме Лопиталь предложил Иоганну ежегодную пенсию в 300 ливров, с обещанием затем её повысить, при условии, что Иоганн возьмет на себя разработку интересующих его вопросов и будет сообщать ему, и только ему, свои новые открытия, а также никому не пошлёт копии своих сочинений, оставленных в своё время у Лопиталя.
Этот тайный контракт пунктуально соблюдался два года, до издания книги Лопиталя. Позднее Иоганн Бернулли - сначала в письмах к друзьям, а после смерти Лопиталя (1704) и в печати - стал защищать свои авторские права.
Книга Бернулли-Лопиталя имела оглушительный успех у самой широкой публики, выдержала четыре издания (последнее - в 1781 году), обросла комментариями, была даже (1730) переведена на английский, с заменой терминологии на ньютоновскую (дифференциалов на флюксии и т. п.). В Англии первый общий учебник по анализу вышел только в 1706 году.
В 1696 году Иоганн опубликовал задачу о брахистохроне: найти форму кривой, по которой материальная точка быстрее всего скатится из одной заданной точки в другую. Ещё Галилей размышлял на эту тему, но ошибочно полагал, что брахистохрона - дуга окружности.
Это была первая в истории вариационная задача динамики, и математики с ней блестяще справились. Иоганн сформулировал задачу в письме Лейбницу, который тотчас её решил и посоветовал выставить на конкурс. Тогда Иоганн опубликовал её в Acta Eruditorum. На конкурс пришли три решения, все верные: от Лопиталя, Якоба Бернулли и (анонимно опубликовано в Лондоне без доказательства) от Ньютона. Кривая оказалась циклоидой. Своё собственное решение Иоганн тоже опубликовал.
В 1699 году вместе с Якобом избран иностранным членом Парижской Академии наук.
В 1702-м совместно с Лейбницем открыл приём разложения рациональных дробей (под интегралом) на сумму простейших.
В 1705 году вернулся в Базельский университет, профессором греческого языка. Восемь раз был избран деканом факультета философии, и дважды - ректором университета. Сразу после смерти брата Якоба (1705) Иоганн был приглашён на его кафедру в Базеле и занимал её до своей смерти (1748). Незадолго до кончины опубликовал свою переписку с Лейбницем, представляющую огромный исторический интерес.
Другие научные заслуги: Иоганн Бернулли поставил классическую задачу о геодезических линиях и нашёл характерное геометрическое свойство этих линий, а позднее вывел их дифференциальное уравнение. В 1743 году опубликована монография «Гидравлика», где при исследовании успешно применяется закон сохранения энергии (живой силы, как тогда говорили). Необходимо также отметить, что он воспитал множество учеников, среди которых - Эйлер, Даниил Бернулли и Николас де Бегелин.
Умер 1 января 1748 года в Базеле.