Роберт Крайчнан - Robert Kraichnan

Роберт Х. Крайчнан
Родившийся(1928-01-15)15 января 1928 г.
Филадельфия, Пенсильвания, НАС.
Умер26 февраля 2008 г.(2008-02-26) (в возрасте 80 лет)
Санта-Фе, Нью-Мексико, НАС.
Альма-матерМассачусетский Институт Технологий (Бакалавр и доктор философии)
ИзвестенТурбулентность
Научная карьера
ПоляФизика, динамика жидкостей
УчрежденияЛос-Аламосская национальная лаборатория, НАСА
ДокторантГерман Фешбах
ВлиянияАльберт Эйнштейн

Роберт Гарри Крайчнан (КРАЙШ-нан; 15 января 1928 г. - 26 февраля 2008 г.[1]), житель Санта-Фе, Нью-Мексико, был Американец физик-теоретик наиболее известен своими работами по теории турбулентность жидкости.

Жизнь

Крайчнан получил степень бакалавра наук. и к.т.н. в физике из Массачусетский технологический институт, который окончил в 1949 году. Он стал членом Институт перспективных исследований в Принстон в 1949/50 и был одним из последних помощников Альберт Эйнштейн.

После назначения в Принстон он работал в Колумбийский университет и Курантский институт математических наук в Нью-Йоркский университет. С 1962 года он получал исследовательские гранты и работал внештатным консультантом в Лос-Аламосская национальная лаборатория, Университет Принстона, то Управление военно-морских исследований, то Океанографическое учреждение Вудс-Хоул и НАСА. Он страстно увлекался пешими прогулками, поэтому жил в горы из Нью-Гемпшир а позже в Уайт Рок, Нью-Мексико и в конечном итоге Санта-Фе, Нью-Мексико возле Лос-Аламос. В 2003 году он вернулся в академию, когда был назначен профессором Хомвуда в Школа инженерии Уайтинга в Университет Джона Хопкинса, но к этому времени он уже заболел.

Он был получателем Приз Ларса Онзагера и 1993 Премия Отто Лапорта из Американское физическое общество,[2] и 2003 Медаль Дирака.[3] Он также был членом Национальная Академия Наук.

Крайчнан был дважды женат и имеет сына Джона Крайчнана от первой жены Кэрол Гебхардт. У него также осталась его вторая жена, Джуди Мур-Крайчнан, художница и фотограф, которая живет в Санта-Фе, Нью-Мексико.

Работа

В 1950-х годах его работа была сосредоточена на квантовая теория поля и квантово-механический проблема многих тел, разработав начиная с 1957 года метод поиска самосогласованной формулировки теории поля многих тел, N-случайных моделей связи, в котором N копий микроскопической теории связаны между собой случайным образом.

Следуя более ранней работе Андрей Колмогоров (1941), Ларс Онсагер (1945), Вернер Гейзенберг (1948), Карл Фридрих фон Вайцзеккер и другие, посвященные статистической теории турбулентности, Крайчнан разработал теоретико-полевой подход к течению жидкости в 1957 году, основанный на подходах к квантовой проблеме многих тел - Приближение прямого взаимодействия.[4][5][6] В 1964/5 он переработал этот подход в Лагранжева картина,[7][8][9][10][11] обнаружение масштабной коррекции, которую он ранее неправильно игнорировал. Статистическая теория турбулентности в вязких жидкостях описывает течение жидкости с помощью масштабно-инвариантного распределения поля скорости, что означает, что типичный размер скорости как функция волнового числа равен сила закона. В установившемся режиме более крупные водовороты на длинных волнах распадаются на более мелкие, рассеивая свою энергию на более мелкие. Этот тип диссипации вызван не трением на молекулярном уровне, а нелинейными эффектами Уравнения Навье – Стокса. На завершающих этапах энергетический каскад, на самых малых масштабах длины важна вязкость, и энергия уходит в тепло.

Крайчнан разрабатывал свои теории турбулентности на протяжении многих десятилетий и был одним из видных американских теоретиков в этой области. С 1967 года он утверждал, что для двумерной турбулентности энергия не каскадирует от больших масштабов (определяемых размером препятствий в потоке) к меньшим, как это происходит в трех измерениях, а вместо этого каскадирует от малых масштабов к большим.[12] Эта теория называется обратный энергетический каскад, и это особенно применимо к океанографии и метеорологии, поскольку потоки на поверхности Земли приблизительно двумерны. Теория была проверена и подтверждена в 1980-х годах данными, полученными с метеозондов.[13]

Также большое влияние оказала статья 1994 года, в которой была представлена ​​точно решаемая модель турбулентности, которая теперь называется Модель Крайчнана. Эта модель предсказывает точно вычислимые аномальные показатели масштабирования для адвекция пассивного скалярного поля, как концентрация красителя, вводимого в жидкость, которая не диффундирует, а движется вместе с жидкостью вдоль линий потока.[14]

Даже будучи старшеклассником, Крайчнан усердно исследовал общая теория относительности, и его исследования выиграли престижный научный конкурс Westinghouse для студентов. Он переписал эту работу для своей бакалаврской диссертации в Массачусетском технологическом институте в 1947 году под названием «Квантовая теория линейного гравитационного поля».[15] Следуя подходу, который поддержали Сурадж Н. Гупта, Ричард Фейнман и Стивен Вайнберг, Крайчнан показал, что при некоторых мягких вторичных предположениях полные нелинейные уравнения общей теории относительности следуют из ее линеаризованной формы: квантовая теория поля безмассовой частицы со спином 2, гравитона, связанной с тензором энергии-импульса.[16][17] Полные нелинейные уравнения возникают, когда энергия-импульс самих гравитонов включается в тензор энергии-импульса уникальным самосогласованным образом.

Рекомендации

  1. ^ Некролог: Роберт Крайчнан, физик, изучавший турбулентность, умер в возрасте 80 лет, Автор ДЖЕРЕМИ ПЕРС, 8 МАРТА 2008 г., The New York Times.
  2. ^ Получатель приза
  3. ^ Медалисты Дирака 2003
  4. ^ Крайчнан (1958). "Взаимодействия высших порядков в теории однородной турбулентности". Физика жидкостей. 1 (4): 358. Bibcode:1958ФФл .... 1..358К. Дои:10.1063/1.1705897.
  5. ^ Крайчнан (1958). «Необратимая статистическая механика несжимаемой гидромагнитной турбулентности». Физический обзор. 109 (5): 1407–1422. Bibcode:1958ПхРв..109.1407К. Дои:10.1103 / PhysRev.109.1407.
  6. ^ Крайчнан (1959). «Структура изотропной турбулентности при очень большом числе Рейнольдса». Журнал гидромеханики. 5 (4): 497. Bibcode:1959JFM ..... 5..497K. Дои:10.1017 / S0022112059000362.
  7. ^ Крайчнан (1964). «Распад изотропной турбулентности в приближении прямого взаимодействия». Физика жидкостей. 7 (7): 1030. Bibcode:1964Фл .... 7.1030К. Дои:10.1063/1.1711319.
  8. ^ Крайчнан (1964). "Гипотезы Колмогорова и теория эйлеровой турбулентности". Физика жидкостей. 7 (11): 1723. Bibcode:1964ФФл .... 7.1723К. Дои:10.1063/1.2746572.
  9. ^ Крайчнан (1965). "Приближение замыкания лагранжевой истории для турбулентности". Физика жидкостей. 8 (4): 575. Bibcode:1965ФФл .... 8..575К. Дои:10.1063/1.1761271.
  10. ^ Крайчнан (1966). «Изотропная турбулентность и структура инерционного диапазона». Физика жидкостей. 9 (9): 1728. Bibcode:1966ФФл .... 9,1728К. Дои:10.1063/1.1761928.
  11. ^ Крайчнан (1971). «Инерциальный перенос в двух- и трехмерной турбулентности». Журнал гидромеханики. 47 (3): 525–535. Bibcode:1971JFM .... 47..525K. Дои:10.1017 / S0022112071001216.
  12. ^ Крайчнан (1967). «Инерционные диапазоны в двумерной турбулентности». Физика жидкостей. 10 (7): 1417. Bibcode:1967PhFl ... 10,1417K. Дои:10.1063/1.1762301.
  13. ^ Бур, Джордж; Пастух, Теодор (1983). «Крупномасштабная двумерная турбулентность в атмосфере». Журнал атмосферных наук. 40 (1): 164–184. Bibcode:1983JAtS ... 40..164B. Дои:10.1175 / 1520-0469 (1983) 040 <0164: LSTDTI> 2.0.CO; 2.
  14. ^ Крайчнан (1994). «Аномальное масштабирование случайно перенесенного пассивного скаляра». Письма с физическими проверками. 72 (7): 1016–1019. Bibcode:1994ПхРвЛ..72.1016К. Дои:10.1103 / PhysRevLett.72.1016. PMID  10056596.
  15. ^ Прескилл, Торн, вперед к Ричард Фейнман "Лекции Фейнмана о гравитации". Они сообщают, что в то время Эйнштейн не был в восторге от этого предложения, потому что процедура Крайчнана обошла с трудом завоеванные геометрические идеи Эйнштейна о гравитационном поле. Прескилл и Торн также сравнивают аналогичные работы Гупты и Фейнмана. , Крайчнан, Дезер, Вальд и Вайнберг: ps-файл
  16. ^ Крайчнан (1955). "Специально-релятивистский вывод общековариантной теории гравитации". Физический обзор. 98 (4): 1118–1122. Bibcode:1955ПхРв ... 98,1118К. Дои:10.1103 / PhysRev.98.1118.
  17. ^ Крайчнан (1956). «Возможность неравных гравитационных и инертных масс». Физический обзор. 101 (1): 482–488. Bibcode:1956ПхРв..101..482К. Дои:10.1103 / PhysRev.101.482.

Общие ссылки

внешняя ссылка