โจเซฟ วาเลนติน บูสิเนสก์ นักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ผู้บุกเบิกด้านพลศาสตร์ของไหล

โจเซฟ วาเลนติน บูสิเนสก์ (13 มีนาคม 1842 – 19 กุมภาพันธ์ 1929) เป็นนักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสผู้มีบทบาทสำคัญในการวางรากฐานทฤษฎีทางด้านพลศาสตร์ของไหล (Hydrodynamics), การสั่นสะเทือน, แสง และความร้อน

ประวัติและการทำงาน

บูสิเนสก์เริ่มต้นเส้นทางวิชาการโดยได้รับการแต่งตั้งเป็นศาสตราจารย์ที่คณะวิทยาศาสตร์แห่งเมืองลีล (Faculty of Sciences of Lille) ระหว่างปี 1872 ถึง 1886 โดยทำหน้าที่สอนวิชาแคลคูลัสเชิงอนุพันธ์และปริพันธ์ที่สถาบันอุตสาหกรรมแห่งเมืองเหนือ (Institut industriel du Nord) ต่อมาในปี 1896 จนกระทั่งเกษียณอายุในปี 1918 เขาได้ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านกลศาสตร์ที่คณะวิทยาศาสตร์แห่งปารีส (Faculty of Sciences of Paris)

ผลงานด้านคลื่นโดดเดี่ยวและสมการ Korteweg–De Vries

ในปี 1834 จอห์น สกอตต์ รัสเซลล์ ได้สังเกตเห็นคลื่นโดดเดี่ยว (Solitary waves) จากการทดลอง และรายงานผลในงานประชุมสมาคมเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ของอังกฤษในปี 1844 ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นรากฐานของฟิสิกส์สมัยใหม่เรื่อง โซลิตอน (Solitons)

ในปี 1871 บูสิเนสก์ได้ตีพิมพ์ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ฉบับแรกที่สนับสนุนการสังเกตการณ์ของรัสเซลล์ และในปี 1877 เขาได้นำเสนอสมการ Korteweg–De Vries ซึ่งเป็นสมการสำคัญที่ใช้อธิบายพฤติกรรมของคลื่นในน้ำตื้น

นอกจากนี้ ลอร์ด เรย์ลี (Lord Rayleigh) ยังได้ตีพิมพ์ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์เพื่อสนับสนุนการสังเกตการณ์ของรัสเซลล์ในปี 1876 โดยเรย์ลีได้ยอมรับในตอนท้ายของบทความว่าทฤษฎีของบูสิเนสก์นั้นเกิดขึ้นก่อนของเขา

การศึกษาเรื่องความปั่นป่วนของไหล

ในปี 1897 บูสิเนสก์ได้ตีพิมพ์ผลงานชื่อ Théorie de l'écoulement tourbillonnant et tumultueux des liquides ("ทฤษฎีการไหลแบบหมุนวนและปั่นป่วนของของเหลว") ซึ่งเป็นงานวิจัยที่ส่งผลอย่างมากต่อการศึกษาเรื่องความปั่นป่วน (Turbulence) และพลศาสตร์ของไหล

สิ่งที่น่าสนใจคือ บูสิเนสก์ไม่เคยใช้คำว่า "ความปั่นป่วน" (Turbulence) ในงานของเขา แต่ใช้คำบรรยายว่า "écoulement tourbillonnant et tumultueux" (การไหลแบบหมุนวนและวุ่นวาย) โดยคำว่า "turbulence" ในเอกสารทางวิทยาศาสตร์ด้านกลศาสตร์ของไหลในภาษาฝรั่งเศสหรืออังกฤษ ปรากฏขึ้นเป็นครั้งแรกในบทความของลอร์ด เคลวิน (Lord Kelvin) ในปี 1887

ผลงานเขียนและหนังสือที่สำคัญ

บูสิเนสก์ได้เขียนตำราและงานวิจัยจำนวนมาก ซึ่งครอบคลุมทั้งด้านคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ เช่น:

• Théorie de l'écoulement tourbillonnant et tumultueux des liquides (1897) - ทฤษฎีการไหลแบบหมุนวนและปั่นป่วนของของเหลว
• Cours d'analyse infinitésimale (1887-1890) - หลักสูตรการวิเคราะห์เชิงอนันต์สำหรับการประยุกต์ใช้ทางกลศาสตร์และฟิสิกส์
• Théorie analytique de la chaleur (1901-1903) - ทฤษฎีการวิเคราะห์ความร้อน
• Leçons synthétiques de mécanique générale (1889) - บทเรียนสังเคราะห์เกี่ยวกับกลศาสตร์ทั่วไป
• Application des potentiels à l'étude de l'équilibre et du mouvement des solides élastiques (1885) - การประยุกต์ใช้ศักย์ในการศึกษาดุลยภาพและการเคลื่อนที่ของของแข็งยืดหยุ่น