© U. Anders, Okt. 2002

Jean-Joseph Fourier (1768-1830)

I : Geschichtliches.

Geboren wurde Jean-Joseph Fourier am 21.3.1768 in Auxerre, ca. 200 km südöstlich von Paris. Sein Vater war aus Lothringen gekommen und hatte in Auxerre eine Schneiderei aufgemacht [He75;5]. Als Jean-Joseph etwa 10 Jahre alt war, starben hintereinander Vater und Mutter. Bis zu diesem Alter hatte Fourier in einer kleinen, privaten Schule Unterricht gehabt und war durch seine schnelle Auffassungsgabe aufgefallen und deswegen fand er in der Folge auch finanzielle Unterstützung zum weiteren Schulbesuch. Ab 1780 besuchte er die École Royale Militaire in Auxerre. Dort erwachte sein Interesse für Mathematik und Physik, welches Fourier buchstäblich Tag und auch Nacht vorantrieb, wobei er wahrscheinlich seiner Gesundheit ersten Schaden zufügte. Seinem Wunsch zur Ausbildung als Artillerieoffizier wollte man aber nicht stattgeben, da seine Herkunft für die damaligen gesellschaftlichen Gegebenheiten als zu niedrig eingestuft wurde. So trat er 1787 als Novize in das Kloster St. Benoit-sur-Loire ein.

1789 brach die Französische Revolution aus, die Zeiten waren bewegt und chaotisch. Der Kirchenbesitz wurde aufgelöst, Bücher gab es keine in St. Benoit. Fourier ging 1790, zwar formal als Abbé, doch ohne Gelübde ab, da nur wenige Wochen zuvor das Ablegen eines Gelübdes in Frankreich untersagt worden war. Fourier wechselte als Lehrer für Mathematik und Physik an seine frühere Schule École Royale Militaire in Auxerre, auf eine Stelle, die ihm sein guter Bekannter und lebenslanger Freund Bonard, Lehrer in Auxerre, verschafft hatte. Dort wurde er 1792 Schulleiter, was ihn natürlich ins Licht der Öffentlichkeit brachte - was in diesen Zeiten nicht unproblematisch war.

Bis 1793 konnte sich Fourier einigermaßen aus dem politischer Trubel heraushalten. Dann aber mußte er sich offenbar entscheiden - und wählte die falsche Seite, denn 1794 kam er zweimal ins Gefängnis, das zweite Mal schwerwiegender als das erste Mal. Und dieses zweite Mal hätte ihm, wie es zum Beispiel Lavoisier^[1], dem Entdecker des Sauerstoffs, geschah, seinen Kopf kosten können. Dies zumindest behaupten einige seiner Biographen [Bra89 und He 75]. Nun, der von Robespierre^[2] rollte vorher und Fourier kam frei.

1798 erschien Fouriers erste Veröffentlichung, die jedoch nichts mit Wärmevorgängen zu tun hatte; vielmehr handelte es sich hier ein Problem der theoretischen Mechanik [He75;208].

Von 1798-1801 nahm Fourier am Ägyptenfeldzug Napoleons^[3] teil, wo er zum Gefolge von 165 Gelehrten gehörte, das Napoleons Expedition nach Ägypten begleitete. Während Napoleon die Syrer in Palästina bekämpfte, die Türken aus Ägypten vertrieb und den Mameluckenführer Murad Bei jagte, unternahmen die französischen Wissenschaftler anspruchsvolle Studien in Geographie, Archäologie, Medizin, Landwirtschaft und Naturgeschichte. Fourier wurde zum Sekretär eines wissenschaftlichen Gremiums namens 'Ägyptisches Institut' ernannt und erfüllte diese Pflichten so geschickt, daß er in der Folge mit vielen diplomatischen Aufgaben betraut wurde. (Direktor des Instituts war der Mathematiker Gaspard Monge^[4], Stellvertreter Napoleon selbst.)

Daneben beschäftigte er sich intensiv mit dem antiken Ägypten und einer Theorie der Lösungen algebraischer Gleichungen. Kurz bevor die Franzosen 1801 aus Ägypten vertrieben wurden, setzten Fourier und seine Kollegen die Segel in Richtung Frankreich.

Nachdem Fourier nach der Niederlage Napoleons in Ägypten relativ unbeschadet nach Frankreich zurückgekehrt war, konzentrierte er sich als Professor für Analysis, Nachfolger auf dem Lehrstuhl von Lagrange an der Pariser École Polytechnique, auf mathematische Probleme.

Im Departement Isère, d.h. der Gegend um Grenoble, einem der circa 100 französischen Departements, war zu dieser Zeit gerade die Präfektenstelle freigeworden. Irgendwie, wie, ist nicht ganz ersichtlich, erinnerte sich Napoleon an Fourier und dessen hervorragende Verwaltungstätigkeit in Ägypten. Napoleon beauftragte seinen wissenschaftlicher Berater, den Chemiker und Physiker Berthollet^[5] die Besetzung in Grenoble vorzubereiten. Die Verhandlungen waren erfolgreich und so trat Fourier 1802 als Präfekt des Departements Isère, mit dem Sitz in Grenoble, wieder in den Dienst Napoleons.

Die folgende Zeit von 1802-1815 war die intensivste Zeit in Fouriers Leben. Im Rahmen des napoleonischen Unterfangens, die Wunden der 1789er Revolution zu heilen, ließ er den französischen Teil der Straßenverbindung von Grenoble nach Turin erbauen und in den daran angrenzenden Bereichen 80,000 Quadratkilometer Malariasümpfe trockenlegen. Der zuständige Innenminister wollte anfangs erst nicht auf Fouriers Pläne eingehen und so hatte sich Fourier direkt an Napoleon, den er in seiner Funktion als Sekretär des Ägyptischen Instituts persönlich kannte, gewandt. 1809 wurde er von Napoleon für den erfolgreichen Abschluß dieser Arbeiten in seiner Funktion als Präfekt in den Adelsstand versetzt.

Gleichzeitig aber unterstützte der lebenslang unverheiratete, an Schlaflosigkeit leidende Präfekt Fourier, nachdem er seine Hausaufgaben gemacht hatte, d.h. mit Umsicht und Geschick seine adminstrative Maschinerie gestartet hatte, nach Kräften und unter Ausnützung aller Gegebenheiten den Wissenschaftler Fourier. In dieser Zeit, von 1804-1807, entwickelte er eine Differentialgleichung, die die Wärmeleitung in festen Körpern beschreibt, und 1807 fand er eine Methode zur Lösung dieser Gleichung, eben die Fourier-Reihen [Bra89].

Der Grund übrigens, warum sich Fourier mit der Wärme beschäftigte wird allgemein auf eine rein biographische Tatsache zurückgeführt. Seit St. Benoit litt Fourier, neben der dort gleichfalls erstmalig aufgetretenen Schlaflosigkeit, unter Rheuma, Asthma und Atembeschwerden. Und vielleicht hatte er in Ägypten bemerkt, daß Wärme seine Leiden lindere. Zeitgenossen berichten jedenfalls, daß er seit seinem Aufenthalt in Ägypten seine Wohnung derartig unangenehm heiß hielt, daß sich Besucher häufig beschwerten, während er sich zusätzlich noch in dicke Mäntel einhüllte.

Am 21. Dezember 1807 verlas Fourier erstmals eine Zu­sammenfassung seines Manuskripts über Die Ausbreitung von Wärme in festen Körpern vor Lagrange^[6], Laplace^[7], Lacroix^[8] und Monge. Letzteren kannte er ja bereits aus Ägypten und Monge war Fouriers Ideen gegenüber durchaus positiv eingestellt. Die anderen verhielten sich erst ein­mal neutral.

Die erste schriftliche Reaktion kam von Poisson^[9], fair und korrekt, aber nicht enthusiastisch [He75;100]. Es war dies die einzige Bekanntmachung von Fouriers Ideen überhaupt, da es dieser in der Folge versäumte, seinen Vortrag schriftlich nachzureichen. Dann folgten 1808 Lagrange und Laplace, die die trigonometrische Expansion, die Fourier-Reihen, nicht akzeptieren wollten. Die Gegenargumentationen sind leider verlorengegangen, nicht dagegen Fouriers Antworten, die sehr klar waren. Trotzdem konnte sich Lagrange, nebenbei bemerkt, lebenslang nicht mit Fouriers Gedanken anfreunden.

Der Hauptangriff aber kam wenig später von Biot^[10]. Teilweise und zeitweilig wurde er unterstützt von Laplace und Poisson, die sich gegen die Herleitung der Bewegungsgleichung von Wärme in Festkörpern wandten. Außerdem hatte der auf dem Parkett der Grenobler Gesellschaft sonst so gewandte Fourier hier zwei taktische Fehler gemacht. Zum einen hatte Fourier einige parallele Arbeiten von Biot aus dem Jahre 1804 außer acht gelassen, zum anderen waren in einem frühen schriftlichen Entwurf Fouriers aus dem Jahr 1804, der später, 1807, wie erwähnt vorgetragen wurde, einige Fehler. Dieser Entwurf war schon damals in die Hände Biots gelangt - Biot und Poisson sollten seine Hauptgegner bleiben.

Jedenfalls bekam Fourier noch 1807 einen Preis für seinen Vortrag, der jedoch wegen der Kontroversen schließlich erst 1815 veröffentlicht wurde, und von 1816-1822 veröffentlichte Fourier immer wieder Teilstücke aus diesem Preisvortrag. 1822 erschien dann sein zusammenfassendes Buch zur Wärmetheorie. Doch die Akzeptanz seiner Ideen ließ auf sich warten - eigentlich geschah dies erst nach seinem Tod.

In den 100 Tagen der zweiten Herrschaft Napoleon, nach dessen Rückkehr aus Elba, wurde Fourier Präfekt vom nahegelegenen Departement Rhône. Diese Anerkennung durch Napoleon sollte ihm in der Folge schwer zu schaffen machen, denn nach dem Fall Napoleons war Fourier nämlich ganz einfach arbeitslos und ohne Altersversorgung - wieder einmal hatte er nicht rechtzeitig die richtige Seite gewählt. Hätte er übrigens 1790 bei den Benediktinern das Gelübde abgelegt, was trotz Verbot kirchenintern möglich gewesen wäre, so wäre er jetzt wenigstens Abbé gewesen.

Nach einigen schwierigen Jahren der wirtschaftlichen Unsicherheit wurde er, nach anfänglich sehr hartem Widerstand durch den entsprechenden Minister und einer formalen Ablehnung, doch zum Sekretär der Académie des Sciènces ernannt. Seine Befürworter waren Monge, Malus^[11] und andere. Auf diese beiden letztgenannten trifft man wieder, wenn man in die Optik geht bzw., wenn man die Biographie Hamiltons^[12], Entdecker des nach ihm benannten Operators, (der zentrale Bedeutung in der modernen theoretischen Physik hat) anschaut.

Der Gesundheitszustand Fouriers verschlechterte sich in dieser Zeit immer mehr. Schlaflosigkeit, Asthma und Rheuma erlaubten ihm nur noch, fast aufrecht stehend, in einem selbstgebautem Gestell wenigstens zeitweise Ruhe zu finden. Eine Angina kam dazu und so verstarb Fourier 1830 in Paris im relativ frühen Alter von 62 Jahren.