دانيال برنولي.. عالم الرياضيات والفيزياء السويسري

يعد عالم الرياضيات والفيزياء السويسري دانيال برنولي من أهم علماء الرياضيات في عائلة برنولي، التي تعد واحدة من أعرق وأهم العائلات العلمية في أوروبا والتي اشتهرت بإنجازاتها العلمية المختلفة، وقد كان لبرنولي دور بارز في تطوير العديد من المفاهيم العلمية، خاصة فيما يتعلق بميكانيكا السوائل، تعرف أكثر على مسيرته العلمية وأهم إنجازاته.

من هو دانيال برنولي؟

دانيال يوهان برنولي هو عالم رياضيات وفيزياء سويسري من أصول هولندية ولد في مدينة جرونينجن في هولندا في 8 فبراير عام 1700 ويعد من أهم وأبرز علماء الرياضيات في القرن الثامن عشر.

اشتهر برنولي بتطبيقات للرياضيات في الميكانيكا وخاصة ميكانيكا السوائل، كما كان رائدًا في علوم الإحصاء والاحتمالات وهو صاحب مبدأ برنولي المتعلق بالحفاظ على الطاقة.

يعد مبدأ برنولي من أهم مساهماته في مجال الفيزياء، فقد ساعدت مبادئه على فهم سلوك السوائل المتدفقة بشكل أفضل، ولم تقتصر إنجازاته على ذلك فحسب، فقد برز في مجالات علمية مختلفة منها الفيزياء الإحصائية والرياضيات ونظرية الاحتمال.

من أين دانيال برنولي؟

ولد دانيال برنولي في مدينة جرونيجن في الجمهورية الهولندية، وعائلته تعود أصولها إلى مدينة أنتويرب، التي كانت ضمن هولندا الإسبانية في ذلك الوقت. هاجرت عائلته هربًا من الاضطهاد الإسباني للبروتستانت واستقرت في مدينة بازل السويسرية.

نشأته وتعليمه

ولد العالم دانيال برنولي في عائلة عريقة بها العديد من العماء، فوالده يوهان برنولي هو أحد مطوري حساب التفاضل والتكامل كما اشتهر بأبحاثه المبكرة في نظرية الاحتمالات كما أنه كان مخترعًا.

أما عمه جاكوب برنولي فهو واحد من أبرز علماء الرياضيات في بازل خلال ذلك الوقت، وقد اشتهر بأبحاثه العلمية في التفاضل والتكامل وقدم مساهمات عديدة في هذا العلم.

كان لدى برنولي شقيقان، وهما نيكولاس، وهو عالم رياضيات، وشقيقه الآخر يوهان الثاني هو أيضًا عالم رياضيات ودرس القانون كذلك.

تلقى برنولي تعليمًا مبكرًا على يد والدته، وقد كان ذكيًا ومتفوقًا للغاية وأصبح منافسًا قويًا أمام والده، فقد ذكرت العديد من المصادر أن علاقة دانيال بوالدته كانت سيئة بسبب تنافس كلاهما في مسابقة علمية في جامعة باريس وتعادلا في المركز الأول.

وبسبب فوز دانيال في المسابقة منع من دخول منزله، حيث كان والده غير قادر على تحمل العار الناتج عن مقارنة الآخرين بابنه، ويقال إن دانيال لم يتمكن من الصلح مع والده أبدًا طوال حياته.

درس برنولي إدارة الأعمال في المدرسة بجانب الطب، وذلك بناء على طلب والده الذي رأى أنه يمكن بدراسته تلك الحصول على دعم مالي من أجل علماء الرياضيات، وقد وافق برنولي بشرط أن يعلمه والده الرياضيات في المنزل.

درس برنولي الطب في بازل وستراسبورغ وهايدلبرغ وقد حصل على درجة الدكتوراه في علم التشريح وعلم النبات وذلك في عام 1721. خلال سنوات الدراسة كان برنولي مقربًا من العالم السويسري ليونارد أويلر.

هل تزوج دانيال برنولي؟

لا، لم يتزوج دانيال برنولي طوال حياته أبدًا، وقد قيل إنه كان يفكر بالزواج حينما كان شابًا ولكنه اكتشف أن المرأة التي حبها كانت بخيلة جدًا لذا لم يتزوج مطلقًا، وقد عاش حياة بسيطة ومتواضعة.

مسيرته المهنية

في عام 1724 انتقل برنولي إلى سانت بطرسبورغ وعمل كأستاذ لمادة الرياضيات، ثم عاد إلى بازل ودرّس فيها الطب والميتافيزيقا والفلسفة الطبيعية حتى وفاته، وقد أصبح زميلًا في الجمعية الملكية منذ عام 1750.

معادلة برنولي وتطبيقاتها

تعد معادلة برنولي واحد من أهم المعادلات في علم الفيزياء وفيها وجد دانيال برنولي العلاقة بين الضغط والسرعة والارتفاع لسائل يتدفق في أنبوب أو قناة، وقد توصل إلى هذه المعادلة في عام 1728.

شرح معادلة برنولي أن ضغط سائل يتدفق في أنبوب يتناسب عكسيًا مع سرعته، وقد أحدث هذا الاكتشاف ثروة في العديد من المجالات منها الهندسة الميكانيكية وهندسة الطيران والهيدروليكية.

ومن الأمثلة على تطبيقات معادلة برنولي في مجال الطيران، فعندما تتحرك الطائرة تزداد سرعتها على لسطح العلوي لجناح الطائرة، وهو ما يؤدي إلى انخفاض ضغط الهواء فوق الجناح، وفي المقابل تظل سرعة الهواء أسفل الجناح ثابتة نسبيًا وهو ما يؤدي إلى ارتفاع ضغط الهواء وبالتالي يولد الرفع الذي يساعد الطائرة على الطيران.

من الأمثلة أيضًا على معادلة برنولي هو تدفق المياه عبر أنبوب ضيق، حيث تزداد سرعة الماء مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الماء في المنطقة الضيقة، وفي المقابل تظل سرعة الماء ثابتة نسبيًا في الأجزاء الواسعة من الأنبوب، مما يؤدي إلى ارتفاع ضغط المياه في هذه المناطق.

تم استخدام مبدأ برنولي أيضًا في قياس ضغط الدم، حيث أصبح الأطباء في هذا الوقت يلصقون أنبوب زجاجي مدبب الأطراف مباشرة إلى شرايين المريض من أجل سحب الدماء، وقد ظلت هذه الطريقة مستخدمة لمدة 170 عامًا حتى توصل طبيب إيطالي إلى طريقة أقل إيلامًا.

أهم مؤلفات دانيال برنولي

نشر العالم دانيال برنولي العديد من الكتب العلمية، وكان أول كتاب ينشره في علم الرياضيات بعنوان "تمارين رياضية" ونشر عام 1724 وقدم فيها العديد من الأبحاث والإسهامات في مجال الرياضيات والاحتمالات والمعادلات التفاضلية والهندسة وميكانيكا السوائل.

ومن أهم مؤلفاته العلمية أيضصا كتاب "هيدروديناميكا" التي سجل فيها أعظم اكتشافاته في مجال ميكانيكا السوائل، وقد انتهى من تأليف الكتاب عام 1722 في سانت بطرسبورغ ونشره في عام 1738.

واجه دانيال صدمة كبيرة حينما اكتشف أن والده، الذي شعر بالعار من منافسة ابنه له، قد انتحل عمله في كتاب "هيدروديناميكا" ونشره في كتاب  آخر حمل اسم "هيدروليكا" وقد ادعى الأب أنه ألف هذا الكتاب في وقت سابق عام 1732.

كانت صدمة دانيال شديدة بعد سرقة الأب لأعماله، وقد قال إن والده حرمه من ثمار 10 سنوات كاملة من العمل الدؤوب، إلا أن دانيال برنولي تمكن من أن يحصل على حقوق المؤلف الشرعي للكتاب بحكم محكمة.

وفاة دانيال برنولي

توفي دانيال برنولي في 17 مارس عام 1782 في منزله في بازل بسويسرا عن عمر 82 عامًا.