Гаспар Рише де Прони: математик и инженер Французской революции.
Gaspard de Prony
Гаспар Рише де Прони (1755-1839) – французский математик и инженер, эксперт по гидравлике. Разработал логарифмические таблицы для французского кадастра.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Французский математик и инженер (1755–1839)
French mathematician and engineer (1755–1839)
Барон Гаспар Клер Франсуа Мари Рише де Прони (22 июля 1755 – 29 июля 1839) был французским математиком и инженером, работавшим в области гидравлики. Он родился в Шамеле, Божоле, Франция, и умер в Аньер-сюр-Сен, Франция.
Baron Gaspard Clair François Marie Riche de Prony (22 July 1755 – 29 July 1839) was a French mathematician and engineer, who worked on hydraulics. He was born at Chamelet, Beaujolais, France and died in Asnières sur Seine, France.
Образование и ранние работы
Он был главным инженером Национальной школы мостов и дорог, технического учебного заведения в Париже.
He was Engineer in Chief of the École nationale des ponts et chaussées [National school of bridges and roads], a technical school in Paris.
Тригонометрические и логарифмические таблицы кадастра
В 1791 году Прони приступил к созданию логарифмических и тригонометрических таблиц для французского кадастра (географической съемки). Эта работа была санкционирована Национальным собранием Франции, которое после Французской революции стремилось унифицировать множество мер и стандартов, использовавшихся по всей стране. В частности, его таблицы предназначались для точных земельных измерений в рамках более масштабной кадастровой работы. Таблицы были огромными, вычисляя логарифмы от 1 до 200 000, со значениями, рассчитанными до 14–29 десятичных знаков (что Прони признал излишне точным). Первый уровень состоял из пяти или шести высококвалифицированных математиков с развитыми аналитическими способностями, включая Адриена Мари Лежандра и Лазара Карно. Эта группа выбирала аналитические формулы, наиболее подходящие для вычислений численными методами, и определяла необходимое количество десятичных знаков и числовой диапазон таблиц. Вторая группа, состоявшая из семи или восьми математиков, была известна как «планировщики» и имела опыт работы вычислителями в кадастре, в основном в области практической математики. Однако внедрение новой французской революционной метрической системы сделало бы старые логарифмические таблицы устаревшими, а французские моряки не захотели бы переходить на новую систему измерений, поскольку это значительно усложнило бы и снизило точность расчетов местоположения. Таким образом, создание Прони новых логарифмических таблиц для метрической системы облегчило бы переход и позволило бы морякам принять новую систему. Другим важным фактором была необходимость тригонометрических значений для кадастровых измерений. Следовательно, для точного картографирования территории Франции и ее административных делений вплоть до уровня собственности Прони необходимо было завершить тригонометрические таблицы. Обе таблицы считались крайне важными для революционной гордости, учитывая значение военно-морской мощи того времени и потребность в административной эффективности.
In 1791, Prony embarked on the task of producing logarithmic and trigonometric tables for the French Cadastre (geographic survey). The effort was sanctioned by the French National Assembly, which, after the French Revolution wanted to bring uniformity to the multiple measurements and standards used throughout the nation. In particular, his tables were intended for precise land surveys, as part of a greater cadastre effort. The tables were vast, calculating logarithms from 1 to 200,000, with values calculated to between fourteen and twenty nine decimal places, (which Prony recognized was excessively precise). The first level consisted of five or six high ranking mathematicians with sophisticated analytical skills, including Adrien Marie Legendre and Lazare Carnot. This group chose the analytical formulas most suited to evaluation by numerical methods, and specified the number of decimals and the numerical range the tables were to cover. The second group of lesser mathematicians, seven or eight in number, were known as the "planners" and had previous experience as computers in the cadastre, mainly with experience having to do with practical mathematics. However, the implementation of the new French Revolutionary metric system would make the old logarithmic tables would be obsolete, and French sailors would be unwilling to switch measurement systems since it would have rendered positional calculations significantly more difficult and less precise. Thus, Prony, by making new logarithmic tables for the new metric system, would have facilitated the transition, enabling sailors to adopt the system. The second key element was that trigonometric values were needed for cadastral measures. Thus, for accurate mapping of the French territory and its subdivisions all the way down to the lowest levels of property ownership, Prony needed to complete the trigonometric tables. These were both seen as crucial for Revolutionary pride considering the importance of naval prowess at the time and the need for administrative efficiency.
Расчеты освещенности
По словам Прони, проект должен был не оставлять "ничего желать с точки зрения точности" и стать "самым грандиозным памятником вычислений, когда-либо выполненным или даже задуманным". Таблицы не использовались по своему первоначальному назначению – для установления единых стандартов измерения, поскольку весь кадастровый проект столкнулся с задержками в разработке новых единиц измерения, а также с сокращением бюджета. В частности, эти таблицы, предназначенные для десятичного деления кругов и времени, оказались устаревшими после того, как французы изменили свою систему мер. Более того, полная степень точности расчетов Прони оказалась невостребованной на практике. Таким образом, эти таблицы стали скорее артефактами и памятниками эпохи Просвещения, чем объектами практического применения.
According to Prony, the project was to leave "nothing to desire with respect to exactitude" and to be "the most vast monument to calculation ever executed or even conceived." The tables were not used for their original purpose of bringing consistent standards for measurement, as the entire cadastre project saw delays in establishing both new measurement units as well as budget cuts. In particular, these tables, which were designed for the decimal division of circles and time, turned out to be obsolete after the French had changed their measurement system. Moreover, there was no practical use for the full extent of Prony's calculation's accuracy. Hence, these tables became more of artifacts and monuments to Enlightenment rather than objects of practical use.
Влияние на значение расчета
К началу XIX века произошло изменение в понимании вычислений. Талантливых математиков и других интеллектуалов, генерирующих творческие и абстрактные идеи, стали рассматривать отдельно от тех, кто был способен выполнять утомительные и однообразные вычисления. До XIX века вычисления считались задачей для ученых, а после – ассоциировались с неквалифицированными рабочими. Это сопровождалось изменением гендерных ролей: женщин, которые в то время обычно были недостаточно представлены в математике, нанимали для выполнения масштабных вычислений для таблиц, а также других вычислительных государственных проектов вплоть до окончания Второй мировой войны. Этот сдвиг в интерпретации вычислений был во многом обусловлен проектом вычислений, предпринятым Прони во время Французской революции.
By the turn of the 19th century, there was a shift in the meaning of calculation. The talented mathematicians and other intellectuals who produced creative and abstract ideas were regarded separately from those who were able to perform tedious and repetitive computations. Before the 19th century, calculation was regarded as a task for the academics, while afterwards, calculations were associated with unskilled laborers. This was accompanied by a shift in gender roles as well, as women, who were usually underrepresented in mathematics at the time, were hired to perform extensive computations for the tables as well as other computational government projects until the end of World War II. This shift in the interpretation of calculation was largely due to Prony's calculation project during the French Revolution.
Неудача таблиц в популярной реализации
Французское революционное правительство приняло закон, установивший метрическую систему официальной системой измерений в 1795 году, но не включило десятичное измерение углов, что обесценило значительную часть работы Прони. Это также привело к прекращению финансирования, необходимого Прони для завершения и публикации его таблиц. Прони продолжал работать до 1800 года, но из-за банкротства его издателя, результаты его труда не стали доступны публике до публикации первого фрагмента таблицы спустя столетие.
The French Revolutionary government passed the law that made the metric system the official measurement system in 1795, but they did not include the decimal angle measurement, making much of Prony's work worthless. This also meant that the funding needed for Prony to finish and publish his tables dried up. Prony continued his work until 1800, but because his publisher went bankrupt, the work was not seen by the public eye until the first excerpt of the table was published a century later.
Тормоз Прони
Одним из важных научных изобретений Прони был "тормоз", который он изобрел в 1821 году для измерения крутящего момента, развиваемого двигателем. Он также первым предложил использовать обратимый маятник для измерения силы тяжести, который был независимо изобретен Генри Кэтером в 1817 году и стал известен как маятник Кэтера.
One of Prony's important scientific inventions was the "brake" which he invented in 1821 to measure the torque produced by an engine. He also was first to propose using a reversible pendulum to measure gravity, which was independently invented in 1817 by Henry Kater and became known as the Kater's pendulum.
Метод оценки Прони
Прони разработал метод преобразования синусоидальных и экспоненциальных кривых в систему линейных уравнений. Оценка Прони широко используется в обработке сигналов и конечно-элементном моделировании нелинейных материалов.
Prony created a method of converting sinusoidal and exponential curves into a systems of linear equations. Prony estimation is used extensively in signal processing and finite element modelling of non linear materials.
Инженерные проекты
Прони был нанят Наполеоном для руководства инженерными работами по защите провинции Феррары от наводнений реки По и для осушения и мелиорации Понтийских болот. После Реставрации он также был занят регулированием русла реки Рона и рядом других важных проектов.
Prony was employed by Napoleon to superintend the engineering operations for protecting the province of Ferrara against the inundations of the Po and for draining and improving the Pontine Marshes. After the Restoration he was likewise engaged in regulating the course of the Rhône, and in several other important works.
Различия
Прони был членом, а затем президентом Французской академии наук. Он также был избран иностранным членом Королевской шведской академии наук в 1810 году. Его имя – одно из 72 имен, выгравированных на Эйфелевой башне. В его честь названа улица Рю-де-Проньи в 17-м округе Парижа.
Prony was a member, and eventually president, of the French Academy of Science. He was also elected a foreign member of the Royal Swedish Academy of Sciences in 1810. His name is one of the 72 names inscribed on the Eiffel Tower. A street, Rue de Prony, in the 17th arrondissement of Paris is named after him.