Бернард Х. Лавенда

Бернард Х. Лавенда
Бернард Х. Лавенда
Рожденный	( 1945-09-18 ) 18 сентября 1945 г. Нью-Йорк , США
Национальность	итальянский
Награды	Премия Телезио-Галилея Оскар в 2009 году
Научная карьера
Поля	Физика

Бернард Ховард Лавенда (родился 18 сентября 1945 г.) — бывший профессор химической физики и Камеринского университета эксперт по необратимой термодинамике . Он внес вклад во многие области физики, в том числе в броуновское движение , а также в создание статистических основ термодинамики и неевклидовых геометрических теорий относительности. Он был научным координатором «Европейской термодинамической сети» в программе Европейской комиссии по человеческому капиталу и мобильности. Он также был сторонником создания и научным директором Национального (итальянского) центра термодинамики, а также выступал в качестве научного консультанта в таких компаниях, как ENI Group, где он помог основать TEMA, консалтинговую фирму для SNAM. Progetti, ENEA (Итальянское национальное агентство по новым технологиям, энергетике и окружающей среде) и Научно-исследовательский институт солнечной энергии в Голдене, штат Колорадо . Он опубликовал более 130 научных статей в международных журналах, некоторые из которых критикуют новые тенденции и направления в теоретической физике.

Профессор Лавенда в настоящее время живет в Тревиньяно-Романо недалеко от Рима, женат, имеет двоих взрослых детей и двоих внуков, которым посвящен его учебник «Новый взгляд на термодинамику».

Биография

Ранние годы

Бернард Х. Лавенда родился в Нью-Йорке. После окончания средней школы в Норт-Адамсе, штат Массачусетс , он поступил в Университет Кларка , который окончил с отличием в 1966 году, получив степень бакалавра химии. Сдав вступительные экзамены в докторантуру Института науки Вейцмана , он начал экспериментальную работу над ферментами под руководством Эфраима Кацира , который впоследствии стал президентом Израиля. Понимая, что он не создан для экспериментальной работы, он попал под влияние брата Ефрема, Аарона, после прочтения его книги «Неравновесная термодинамика в биофизике» , написанной в соавторстве с Питером Карреном.

После Шестидневной войны Аарон Качальский помог ему получить докторскую степень в Ильи Пригожина группе в Брюсселе.

Докторская диссертация

Его докторская диссертация «Кинетический анализ и термодинамическая интерпретация неравновесных неустойчивых переходов в открытых системах» показала, что когда однородные нелинейные химические реакции, далекие от равновесия на термодинамической ветви, которая является расширением закона действия масс в равновесии, становятся неустойчивыми, они становятся неустойчивыми. совершать переходы к кинетическим ветвям с меньшим производством энтропии, чем термодинамическая ветвь.

Первоначально этот результат был оспорен Пригожиным, который исходил из гидродинамических нестабильностей, таких как нестабильность Рэлея-Бенара, которые демонстрируют большее производство энтропии за пределами критической точки для поддержания пространственных структур. Позже Пригожин считал, что эти пространственные структуры создаются нестабильными химически диффундирующими системами, основываясь на морфологических моделях Алана Тьюринга , называя их «диссипативными структурами», и за что Пригожин получил Нобелевскую премию по химии в 1977 году.

Позже Пригожин признал, что такие переходы к более низким состояниям снижения энтропии были возможны, поскольку при этом не было никаких пространственных структурных изменений, и позже включил работу Лавенды в главу своей новой книги «Термодинамическая теория структуры, стабильности и флуктуаций», написанной в соавторстве с Полом Глансдорфом. . Получив докторскую степень в Свободном университете Брюсселя с отличием la plus grande, он вернулся в Израиль в 1970 году, чтобы работать аспирантом на кафедре физической химии Еврейского университета.В этот период он опубликовал короткую заметку в итальянском физическом журнале Lettere Al Nuovo Cimento [3 (1972) 385-390], критикуя универсальные критерии эволюции Глансдорфа-Пригожина, которые приписывают неравенство потенциалу, который является функцией только интенсивного переменные, силы. Он отметил, что такой термодинамический потенциал не может существовать, поскольку он был бы лишен всей информации о том, насколько велика система или сколько частиц она содержит. Неравенство было бы критерием устойчивости, но в силу предположения о локальном (устойчивом) равновесии компонентов, на которые распадается система, сумма устойчивых компонентов вряд ли может стать неустойчивой. Заметка, вероятно, осталась бы незамеченной, если бы ее не процитировал Питер Ландсберг в своей книге. Обзор природы книги Глансдорфа-Пригожина [П.Т. Ландсберг, «Четвертый закон термодинамики» ], где он предсказал «время от времени отсутствие ясности в книге, что может вызвать некоторые дискуссии в течение следующих нескольких лет».

Карьера

Консультации

После убийства Аарона Кацира во время резни в аэропорту Лод в мае 1972 года Лавенда приняла должность консультанта в Нуово Пиньоне во Флоренции, Италия, а также должность преподавателя в Пизанском университете.Через вице-президента Nuovo Pignone он вступил в контакт с Виченцо Джервазио, который позже стал президентом ENI Data, и у него возникла идея создания компании, занимающейся анализом и динамическим моделированием процессов загрязнения на нефтеперерабатывающих заводах и реакторах. Он установил отношения между ENI и Northwest Research, Boeing и SERI (Институт исследований солнечной энергии). Он помог сформировать новую компанию в группе ENI, TEMA, которую поддерживала SNAM Progetti. Сохраняя неоплачиваемую должность лектора по термодинамике в Неаполитанском университете, Лавенда опубликовал в 1978 году свою критическую оценку существовавших на тот момент теорий необратимой термодинамики «Термодинамика необратимых процессов». Первоначально она была опубликована издательством Macmillan Press, а позже стала Dover Classic of Наука и математика.

Гардеробная лет

В 1980 году он выиграл кафедру физической химии. Переехав в Камерино, ему предстояло провести там более трех десятилетий. Его первая книга этого периода, «Неравновесная статистическая термодинамика», опубликованная Уайли в 1985 году, развивала нелинейное обобщение формулировки неравновесных флуктуаций Онзагера-Махлупа, которое было ограничено линейными (гауссовскими) процессами. Подобно тому, как равновесие характеризуется состоянием максимальной энтропии, соответствующим максимальной вероятности, неравновесные состояния характеризуются принципом наименьшей диссипации энергии, соответствующим максимальной вероятности перехода между неравновесными состояниями, недостаточно разделенными во времени. Этот принцип можно обобщить на негауссовы флуктуации в пределе малого теплового шума и представляет собой кинетический аналог принципа Больцмана.

Во время творческого отпуска в 1986 году в Порту-Алегри у Лавенды было достаточно времени, чтобы просмотреть хорошо оснащенную библиотеку Федерального университета Рио-Гранде-дель-Суд. На него произвел впечатление параллелизм между статистическим выводом и статистической термодинамикой: двумя разными и отдельными ветвями, которые, по сути, работают над одними и теми же проблемами, но без видимой связи. Его работа, обобщенная в книге «Статистическая физика: вероятностный подход», опубликованной Wiley-Interscience в 1991 году, дополняет принцип Больцмана, который выражает энтропию как логарифм комбинаторного фактора, показывая, что энтропия — это потенциал, определяющий закон Гаусса. ошибка, для которой среднее значение является наиболее вероятным значением.Точно так же, как существуют по частоте и степени доверия ( теорема Байеса интерпретации статистических выводов ), то же самое должно применяться и к статистической термодинамике. Частотная интерпретация применима к экстенсивным переменным, таким как энергия и объем, которые можно отбирать, тогда как интерпретация степени достоверности применяется к интенсивным переменным, таким как температура и давление, для которых отбор проб не имеет смысла. Связь между двумя ветвями переводит неравенство Крамера-Рао в термодинамические соотношения неопределенности, аналогичные квантовомеханическим соотношениям неопределенности, где чем больше у нас знаний о термодинамической переменной, тем меньше мы знаем о ее сопряженной величине. Поскольку отсутствие распределения вероятностей означает отсутствие его статистики, то существует возможность существования промежуточной статистики, или того, что называется парастатистикой, между Статистики Бозе-Эйнштейна и статистики Ферми-Дирака не существует.

Статистическая термодинамика обычно занимается наиболее вероятным поведением, которое становится почти достоверным, если взяты достаточно большие выборки. Но иногда нас ждут сюрпризы, когда экстремальное поведение становится преобладающим.Обратив внимание на такие редкие события, Лавенда опубликовал в 1995 году «Термодинамику экстремальных явлений», реальный интерес которой заключается в формулировке термодинамики землетрясений, которая впоследствии была опубликована в Annali di Geofisica (Статистика экстремальных значений и термодинамика землетрясений: «Большие землетрясения»; «последовательности афтершоков» ), и который привлекает все большее внимание.Правильно определив энтропию и энергию, температуру можно связать с последовательностью афтершоков, что дает ей дополнительные средства характеристики. Предсказывается новое соотношение магнитуда-частота, которое применимо к кластерным афтершокам в отличие от [закона Гутенберга-Рихтера], который рассматривает их как независимые и одинаково распределенные случайные события.

Попытки создания центра термодинамики

В девяностые годы Лавенда рассматривала термодинамику как культурное наследие, которое могло бы найти место в итальянском обществе и было бы полезно как для промышленных исследований, так и для сохранения его художественного наследия. Он был сторонником создания Национального центра термодинамики, для которого не было финансового финансирования. Воспользовавшись интересом ENEA, или итальянского агентства по альтернативным энергетическим ресурсам, он подал заявку на финансирование в программу Европейской комиссии по человеческому капиталу и мобильности. Его проект «Термодинамика сложных систем» занял шестое место в разделе «Химия» с максимальным финансированием в 1992 году.Это привело к формированию Европейской сети термодинамики, состоящей из 16 партнеров в ЕС и Швейцарии.Позже оно было распространено на страны Восточной Европы в рамках программы PECO Европейской комиссии. В конечном итоге это привело к созданию Национального центра термодинамики, который был создан ENEA, но просуществовал всего несколько месяцев, поскольку европейские средства были поглощены другими проектами.

Спустя годы

Часто критикуя новые моды и режимы в термодинамике, Лавенда написала «Новый взгляд на термодинамику» : опубликованный в 2009 году, возвращающийся к первоначальной концепции Карно о том, что работа может быть выполнена только при наличии разницы температур и необходимости замыкания цикла, прежде чем можно будет оценить эту работу.Совсем недавно Лавенда сосредоточил свои интересы на теории относительности, предоставив ей новую основу, основанную на неевклидовой геометрии . Вместо измерения расстояний в терминах обычной евклидовой метрики, расстояния определяются в терминах так называемого перекрестного отношения, перспективного инварианта четырех точек, который для пространства скоростей просто является суммой продольных скоростей. Допплеровские сдвиги . Доплеровские сдвиги имеют фундаментальное значение для теории относительности: косые доплеровские сдвиги описывают аберрацию, а сдвиги второго порядка описывают сокращение длины, но не перпендикулярны направлению движения, а перпендикулярны ему. Равномерно вращающийся диск, который некоторые считают недостающим звеном в формулировке общей теории относительности Эйнштейна, точно описывается гиперболической метрикой в ​​полярных координатах, названной в честь итальянского геометра девятнадцатого века Эудженио Бельтрами, которая предсказывает длину окружности диска. быть больше в движении, чем в состоянии покоя.Таким образом, равномерно вращающийся диск принадлежит гиперболическому, а не евклидову пространству, как и теория относительности.

Монографии и учебники

• Новый взгляд на теорию относительности: Одиссея в неевклидовых пространствах : World Scientific (2011)
• Новый взгляд на термодинамику : Спрингер , Нью-Йорк (2009). ISBN   978-1-4419-1429-3
• Термодинамика крайностей : Хорвуд (1995)
• Статистическая физика: вероятностный подход (1991), Dover Reprint, 2016 ISBN   978-0486810317 (пбк)
• Неравновесная статистическая термодинамика - Уайли (1985). ISBN   0-471-90670-0 , Дуврское переиздание, 2019 г. ISBN   978-0486833125 (пбк)
• Термодинамика необратимых процессов - Macmillan Press, Лондон, 1978. ISBN   0-333-21616-4 , Dover Reprint в Dover Classics of Science and Mathematics, 1993 г. ISBN   0-486-67576-9 (пбк)
• Русский перевод Мир, Москва, 1999 г. ISBN   5-03-003211-8
• Введение в атомную физику и статистику - (соавтор Э. Сантамато) Лигуори Эдиторе, Неаполь , 1989 г.
• Термодинамика необратимых процессов - итальянский перевод, Liguori Editore, Неаполь, 1980 г. ISBN   978-88-207-0952-5
• Введение в атомную физику и статистику - на итальянском языке
• Где физика пошла не так : World Scientific , Сингапур (2015) ISBN   978-9814632928
• Видя гравитацию : (2019) ISBN   978-1092314022

Академические должности

• 1980-2014 — Профессор химической физики, Университет Камерино , Камерино , Италия
• 1997 г. — научный директор Национального центра термодинамики ВДНХ , Рим.
• 1992–1996 — научный координатор Европейской термодинамической сети.
• 1993–1996 — научный координатор Восточноевропейской термодинамической сети Европейской комиссии (PECO).
• 1986 — Приглашенный профессор кафедры физики Федерального университета Риу-Гранди-ду-Сул (UFRGS), Порту-Алегри (РС), Бразилия.
• 1978–1984 — научный консультант TEMA (ENI Group), Болонья.
• термодинамики 1975–1980 — профессор Инкарикато Неаполитанского университета , факультет естественных наук.
• 1975–1976 — профессор электроники Неаполитанского университета , инженерный факультет.
• 1974–1975 — Инкарико ди Ричерка в Международном институте генетики и биофизики, Неаполь.
• 1972–1973 — профессор химической статистики Пизанского университета , факультет естественных наук.

Академическая история

• 1966 — Бакалавр химических наук, Университет Кларка , Вустер, Массачусетс, США.
• 1968 — Магистр наук по физической химии, Институт Вейцмана , Реховот, Израиль.
• 1970 — доктор философии по химии, Chemie-Physique II, Свободный университет Брюсселя , Бельгия.
• 1970–2 Докторантура, кафедра физической химии, Еврейский университет в Иерусалиме , Израиль.

Награды и призы

• Премия Телезио-Галилея Оскар 2009 г. присуждена за работу по необратимой термодинамике и вклад во многие области физики, включая броуновское движение, а также за создание статистической основы термодинамики, а также за вклад в астрофизику/космологию. http://www.telesio-galilei.com/tg/index.php/academy-award-2009