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장빅토르 퐁슬레

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목차

1. 개요

장빅토르 퐁슬레는 1788년 프랑스에서 태어난 프랑스의 수학자이자 공학자이다. 그는 에콜 폴리테크니크에서 수학했으며, 러시아 원정 중 포로로 잡혀 사영기하학 연구를 시작했다. 퐁슬레는 사영기하학 분야의 저서 《도형의 사영적 성질에 관한 논고》를 출판했으며, 쌍대원리를 발전시켰다. 그는 역학 분야에서도 활동하며 터빈 설계 개선에 기여했고, '피로'라는 용어를 만들었다. 퐁슬레는 에콜 폴리테크니크의 교장을 역임했으며, 주요 저서로는 《도형의 사영적 성질에 관한 논문》, 《해석학 및 기하학 응용》 등이 있다.

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장빅토르 퐁슬레 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
장-빅토르 퐁슬레
출생일1788년 7월 1일
출생지메스, 프랑스 왕국
사망일1867년 12월 22일 (79세)
사망지파리, 프랑스
국적프랑스
학력 및 경력
지도 교수가스파르 몽주
직업수학자, 공학자
근무 기관메스 응용 포병 학교
파리 대학교
업적
주요 업적퐁슬레 수차
퐁슬레의 닫힘 정리
퐁슬레-슈타이너 정리
삼선 극성
수상
수상 내역푸르 르 메리테 훈장 (1863년)
ForMemRS (1842년)

2. 생애

1788년 7월 1일 프랑스 메스에서 태어났다. 에콜 폴리테크니크를 졸업한 후 공병 장교로 복무하며 1812년 나폴레옹의 러시아 원정에 참전했다. 이 과정에서 러시아군의 포로가 되어 1812년부터 1814년까지 사라토프에서 지냈으며, 포로 생활 중 사영기하학 연구를 시작했다.

1814년 프랑스로 귀환하여 메스에서 공병으로 근무하며 연구를 지속했고, 1822년 그의 주요 저작인 《도형의 사영 성질에 대한 논문》(Traité des propriétés projectives des figures프랑스어)을 출판하여 사영기하학 발전에 기여했다.

이후 메스 응용 포병 공학 학교(École d’application de l’artillerie et du génie프랑스어) 교수(1825년), 파리 대학교 교수(1838년)를 거쳐 1848년에는 에콜 폴리테크니크 교장으로 임명되었다. 그는 사영기하학 외에도 응용역학 분야에서 터빈 설계 개선, 재료의 피로 개념 도입, 일-운동 에너지 정리 정립 등 중요한 공학적 업적을 남겼다.

1850년 교장직에서 은퇴한 뒤 연구에 매진하다 1867년 파리에서 사망했다. 그의 이름은 에펠탑에 새겨진 72인의 과학자 및 공학자 중 한 명으로 기념되고 있으며, 프랑스 과학 아카데미는 그의 업적을 기려 퐁슬레상을 제정했다. 또한 일률의 단위였던 퐁슬레(poncelet)는 그의 이름을 딴 것이다.

2. 1. 출생, 교육, 그리고 포로 생활 (1788-1814)

퐁슬레가 함께 공부했던 메츠 파베르 리세


퐁슬레는 1788년 7월 1일 프랑스 메스에서 태어났다. 그의 아버지는 메스 의회의 변호사이자 부유한 지주였던 클로드 퐁슬레(Claude Poncelet프랑스어)였고, 어머니는 안 마리 페랭(Anne Marie Périn프랑스어)으로 더 평범한 배경 출신이었다.[7] 그는 사생아로 태어났으나 나중에 아버지의 적출 절차를 거쳤다.[5] 어린 시절에는 모젤주 생타볼드( Saint-Avold프랑스어)의 올리에(Olier프랑스어) 가족과 함께 지냈다.[8]

중등 교육을 받기 위해 메스로 돌아와 메츠 파베르 리세에 다녔다.[6] 이후 1808년부터 1810년까지 파리에 있는 명문 학교인 에콜 폴리테크니크에서 공부했으며,[6] 이곳에서 가스파르 몽주 밑에서 수학하기도 했다. 그는 장학금을 받았으나, 건강 문제로 인해 3학년 때 성적이 다소 떨어졌다.[6]

에콜 폴리테크니크 졸업 후 프랑스 군에 지원하여 공병이 되었다. 그는 고향 메스에 있는 응용학교(École d’application프랑스어)에 다녔고, 1810년 프랑스 육군 중위 계급에 올랐다.[9]

1812년, 퐁슬레는 나폴레옹 1세의 러시아 원정에 참전했다. 그는 스몰렌스크 전투 (1812년) 등에서 싸웠다. 크라스노예 전투 중 미셸 네 원수의 부대에서 낙오되어 러시아군에게 포로가 되었다고 그의 전기 작가 디디옹은 기록했지만,[10] 다른 자료에서는 그가 전투 중 사망한 것으로 여겨졌다고도 한다.[6] 포로가 된 후 밀로라도비치 장군에게 심문을 받았으나 군사 정보를 누설하지 않았다.[11]

러시아군은 그를 전쟁 포로로 사라토프에 보냈고, 그는 1812년부터 1814년까지 그곳에서 포로 생활을 했다.[12] 이 감금 기간 동안 그는 사영기하학 연구에 몰두하여, 이 분야의 기초와 새로운 결과들을 담은 그의 가장 중요한 저작인 《도형의 사영 성질에 대한 논문》(Traité des propriétés projectives des figures프랑스어)을 집필했다.[3] 퐁슬레는 1814년에 석방되어 메스로 돌아왔으며, 이 논문은 이후 1822년에 출판되었다.

2. 2. 석방과 이후의 활동 (1815-1848)

1815년 석방 후 1년 뒤, 퐁슬레는 고향인 메스에서 군사 기술자로 활동했다. 포로 시절 구상했던 내용을 바탕으로 1822년 《도형의 사영 성질에 대한 논문》(Traité des propriétés projectives des figures프랑스어)을 출판했다. 이 저서는 데자르그 이후 사영기하학을 본격적으로 다룬 첫 주요 저작으로 평가받으며, 가스파르 몽주가 일부 선행 연구를 남기기는 했으나, 이 책은 현대 사영기하학의 기초를 마련한 중요한 저서로 여겨진다.[9] 비슷한 시기에 조제프 디아즈 제르곤 역시 사영기하학 분야를 연구하고 있었고, 퐁슬레는 《제르곤 연보》(Annales de mathématiques pures et appliquées)에 관련 논문을 여러 편 발표했다.[3] 그러나 퐁슬레와 제르곤은 이중성 원리의 발견 우선권을 두고 학문적 논쟁을 벌이기도 했다.[9] 이 시기 퐁슬레는 원추곡선 연구에도 매진하여 제르곤과는 독자적으로 쌍대 원리를 발전시켰다.

1825년에는 메스 응용 포병 공학 학교(École d’Application de l’artillerie et du génie프랑스어)의 역학 교수로 임명되어 1835년까지 재직했다. 이 기간 동안 그는 프랑스 남부 프로방스 지역의 물레방아를 연구하여 터빈과 물레방아의 설계를 개선하는 데 기여했다.[13] 특히 물이 바깥쪽에서 안쪽으로 흐르는 방식의 수차(현대의 프란시스 터빈과 유사한 개념)를 1826년에 제안했으나, 실제 제작은 1838년에야 이루어졌다.[3] 또한 재료가 반복적인 하중을 받아 성능이 저하되는 현상을 설명하기 위해 '피로'(fatigue)라는 용어를 공학 분야에 도입했다.

1829년에는 저서 《산업 역학 입문》(Introduction a la mécanique industrielle프랑스어)을 출판하여 일-운동 에너지 정리를 명확히 정립하고 그 중요성을 입증했다. 이는 가스파르-귀스타브 코리올리의 연구와 비슷한 시기에 이루어졌으며, 이 업적은 퐁슬레를 영향력 있는 공학자 반열에 올려놓았다. 그는 힘과 이동 거리를 통해 일(Work)의 개념을 명확히 정의한 선구자로 평가받는다.

1835년 메스를 떠난 퐁슬레는 1837년 12월, 루이 자크 테나르의 지원을 받아 소르본느(파리 대학교)에 특별히 신설된 물리 및 실험 역학 교수직(Chaire de mécanique physique et expérimentale프랑스어)의 종신 교수로 임명되었다.[14] 이후 1848년에는 장군 계급을 받고 에콜 폴리테크니크의 교장으로 임명되어 학교를 이끌었다.

2. 3. 에콜 폴리테크니크 교장 시절 (1848-1867)

1848년, 퐁슬레는 자신의 모교인 에콜 폴리테크니크의 교장(사령관, 장군 계급)으로 임명되었다.[15] 그는 1850년 수학 연구에 전념하기 위해 은퇴할 때까지 이 직책을 유지했다. 교장 재임 기간을 포함하여 이전에 연구했던 내용을 바탕으로, 초기 저서인 《도형의 사영 성질에 대한 논문》(Traité des propriétés projectives des figures프랑스어)의 소개서 격인 《해석학 및 기하학 응용》(Applications d'analyse et de géométrie프랑스어)을 저술했으며, 이 책은 1862년과 1864년에 두 권으로 출판되었다.[16] 1865년에는 미국 예술 과학 아카데미(American Academy of Arts and Sciences)의 명예 외국 회원으로 선출되었다.[17] 퐁슬레는 1867년 파리에서 사망하였다.

3. 주요 업적

정삼각형의 슈타이너 작도


장빅토르 퐁슬레는 사영기하학과 역학 분야에서 중요한 업적을 남겼다. 그는 러시아 포로 시절 사영기하학 연구를 시작하여 쌍대원리를 발전시키는 등 중요한 기여를 했으며, 이는 훗날 『Applications d'analyse et de géométrie|아플리카시옹 다날리즈 에 드 제오메트리프랑스어』(해석학과 기하학의 응용)으로 출판되었다.

역학 분야에서는 에콜 폴리테크니크와 소르본느 대학교 교수로 재직하며 물질이 반복적인 압력으로 기능을 상실하는 현상을 설명하기 위해 '피로'(fatigue|퍼티그영어)라는 용어를 처음 사용했고, 수차 설계 개선에 기여했으며, 일-운동 에너지 정리를 증명하는 등 중요한 업적을 남겼다.

그의 공학적 기여는 일의 개념을 명확히 하고 터빈과 수차 설계 발전에 영향을 미쳤다. 그의 업적을 기리기 위해 프랑스 과학 아카데미는 퐁슬레상을 제정했으며, 일률의 단위인 퐁슬레(pq)는 그의 이름에서 유래했다.

3. 1. 사영기하학

퐁슬레는 1812년 나폴레옹의 러시아 원정에 참전했다가 크라스노예 전투 이후 러시아군의 포로가 되었다. 사라토프 포로수용소에 수감된 동안 사영기하학을 연구하기 시작했으며, 도형과 그 그림자에 공통된 특성을 탐구했다. 또한 원뿔곡선을 연구하고, 조제프 제르곤느와는 독립적으로 쌍대원리를 발전시켰다. 이러한 연구 결과는 훗날 『Applications d'analyse et de géométrie|아플리카시옹 다날리즈 에 드 제오메트리프랑스어』(해석학과 기하학의 응용)라는 제목으로 출판되었는데, 초판은 1822년에 나왔고 1862년부터 1864년까지 2권으로 구성된 개정판이 출간되었다.

퐁슬레는 사영기하학 분야에서 중요한 두 가지 정리를 남겼다.

  • 퐁슬레-슈타이너 정리: 1822년 퐁슬레가 발견한 정리로, 하나의 원과 그 중심이 주어졌을 때 작도 도구 중 자만을 이용하여 유클리드 기하학적인 작도를 수행할 수 있다는 내용이다. 이 정리는 1833년 스위스 수학자 야코프 슈타이너가 증명하면서 두 사람의 이름이 붙게 되었다. 이 정리에 따라 자만으로 가능한 작도를 '슈타이너 작도'라고 부른다.[18]

  • 퐁슬레의 정리 (퐁슬레의 폐쇄 정리): 기하학에서 다루는 정리로, 어떤 다각형이 하나의 원뿔곡선에 내접하고 동시에 다른 하나의 원뿔곡선에 외접한다면, 그 다각형 외에도 동일한 두 원뿔곡선에 내접하고 외접하는 다각형이 무한히 많이 존재한다는 것을 밝힌다.[19][20]

3. 2. 역학

1824년 에콜 폴리테크니크의 역학 교수로 임명되었다. 그는 강의에서 물질이 반복적인 압력을 받아 기능을 상실하는 현상을 설명하기 위해 '피로(fatigue|피로영어)'라는 용어를 처음 사용했다. 또한 터빈과 수차 설계에 깊은 관심을 가졌으며, 1826년에는 물을 바깥쪽에서 안쪽으로 흘려보내는 방식의 수차(프란시스 수차)를 제안했다. 이 수차는 1838년에 실제로 제작되었다.

1829년에는 저서 Introduction a la mécanique industrielle|앵트로뒥시옹 아 라 메카니크 앵뒤스트리엘프랑스어를 통해 일-운동 에너지 정리를 증명하고 그 광범위한 응용 가능성을 보여주었다. 이는 가스파르-귀스타브 코리올리가 비슷한 시기에 발전시킨 개념과 함께 퐁슬레를 역사상 영향력 있는 공학자 중 한 명으로 만들었다. 퐁슬레는 힘과 병진운동에 의해 발생하는 것으로서 일(仕事)의 개념을 도입한 것으로 평가받는다.

1835년 메스를 떠나 1838년에는 소르본느 대학교의 역학 교수가 되었다. 그의 업적을 기려 프랑스의 일률 단위인 퐁슬레( poncelet|퐁슬레프랑스어, 기호: pq)는 그의 이름을 따서 명명되었다.

4. 저서


퐁슬레의 저서 (1827)

  • (1829) 《공업 역학 개론》 (Introduction à la mécanique industrielle|프랑스어)
  • (1844) 《물리적 또는 실험적 산업 역학 논문》 (Traité de mécanique industrielle physique ou expérimentale|프랑스어) (1권, 2권, 3권)
  • (1862, 1864) 《해석학과 기하학의 응용》 (Applications d'analyse et de géométrie|프랑스어) (2권)

5. 기타

프랑스의 일률 단위인 poncelet|퐁슬레프랑스어(기호: pq)는 그의 이름을 딴 것이다. 1868년 프랑스 과학 아카데미(Académie des sciences)는 수학 분야의 발전에 기여한 학자에게 수여하는 퐁슬레상을 제정했다.

참조

[1] 서적 Mathematics of the 19th Century: Geometry, Analytic Function Theory Birkhäuser
[2] 서적 Academic Genealogy of Mathematicians World Scientific
[3] 백과사전 Poncelet, Jean Victor
[4] 학술지 Les cours de mécanique appliquée de Jean-Victor Poncelet à l'École de l'Artillerie et du Génie et à la Sorbonne, 1825–1848 http://histoire-educ[...] 2015-12-16
[5] 문서 Baptism certificate Archives Municipales of Metz
[6] 백과사전 Jean-Victor Poncelet Thomson Gale
[7] 서적 Remarkable Mathematicians Cambridge University Press
[8] 서적
[9] 웹사이트 Jean-Victor Poncelet biography http://www-groups.dc[...] 2008-04-19
[10] 서적
[11] 서적
[12] 웹사이트 Poncelet, Jean-Victor http://scienceworld.[...] 2008-05-31
[13] 웹사이트 Turbines http://mysite.du.edu[...] University of Denver 2008-05-20
[14] 학술지 Les cours de mécanique appliquée de Jean-Victor Poncelet à l'École de l'Artillerie et du Génie et à la Sorbonne, 1825-1848
[15] 서적
[16] 서적
[17] 웹사이트 Book of Members, 1780–2010: Chapter P http://www.amacad.or[...] American Academy of Arts and Sciences 2016-09-13
[18] 웹사이트 Poncelet-Steiner Theorem
[19] 웹사이트 Poncelet's Porism http://mathworld.wol[...]
[20] 학술지 Three problems in search of a measure http://www.maa.org/p[...] 2015-03-28
[21] 서적 Mathematics of the 19th Century: Geometry, Analytic Function Theory Birkhäuser
[22] 서적 Academic Genealogy of Mathematicians World Scientific


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