Роберт Крайчнан
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( март 2013 г. ) |
Роберт Х. Крайчнан | |
|---|---|
| Рожденный | 15 января 1928 г. Филадельфия , Пенсильвания , США |
| Умер | 26 февраля 2008 г. (80 лет) Санта-Фе, Нью-Мексико , США |
| Национальность | Американский |
| Альма-матер | Массачусетский технологический институт (бакалавр и доктор философии) |
| Известный | Турбулентность |
| Научная карьера | |
| Поля | Гидравлическая механика Теория поля (физика) |
| Учреждения | Национальная лаборатория Лос-Аламоса , НАСА |
| Докторантура | Герман Фешбах |
Роберт Гарри Крайчнан ( КРАЙШ-нан ; 15 января 1928 — 26 февраля 2008). [1] ), житель Санта-Фе , штат Нью-Мексико , — американский физик-теоретик, наиболее известный своими работами по теории турбулентности жидкости .
Жизнь
[ редактировать ]Крайчнан получил степень бакалавра и доктора философии. Получил степень бакалавра физики в Массачусетском технологическом институте , который окончил в 1949 году. Он стал членом Института перспективных исследований в Принстоне в 1949/50 году и был одним из последних помощников Альберта Эйнштейна .
После назначения в Принстоне он работал в Колумбийском университете и Курантовском институте математических наук Нью -Йоркского университета . С 1962 года он поддерживался исследовательскими грантами и работал внештатным консультантом в Лос-Аламосской национальной лаборатории , Принстонском университете , Управлении военно-морских исследований , Океанографическом институте Вудс-Хоул и НАСА . У него была сильная страсть к пешим прогулкам, поэтому он жил в горах Нью -Гэмпшира , а затем в Уайт-Роке, штат Нью-Мексико , и, в конечном итоге, в Санта-Фе, штат Нью-Мексико , недалеко от Лос-Аламоса . В 2003 году он вернулся в академические круги, когда был назначен профессором Хоумвуда в инженерной школе Уайтинга при Университете Джонса Хопкинса , но к этому времени он уже заболел.
Он был лауреатом премии Ларса Онсагера и премии Отто Лапорта Американского физического общества в 1993 году . [2] и медаль Дирака 2003 года . [3] Он также был членом Национальной академии наук .
Крейчнан был женат дважды, у него есть сын Джон Крейчнан от первой жены Кэрол Гебхардт. У него также осталась вторая жена Джуди Мур-Крейчнан, художница и фотограф, живущая в Санта-Фе, штат Нью-Мексико.
Работа
[ редактировать ]В 1950-х годах его работа была сосредоточена на квантовой теории поля и квантовомеханической проблеме многих тел , а с 1957 года он разработал метод поиска самосогласованной формулировки для теорий поля многих тел, N-моделей случайной связи . N копий микроскопической теории связаны друг с другом случайным образом.
Следуя более ранним работам Андрея Колмогорова (1941), Ларса Онсагера (1945), Вернера Гейзенберга (1948), Карла Фридриха фон Вайцзеккера и других по статистической теории турбулентности, Крайхнан в 1957 году разработал теоретико-полевой подход к потоку жидкости, основанный на подходах к квантовой задаче многих тел — приближению прямого взаимодействия . [4] [5] [6] В 1964/5 году он переработал этот подход в лагранжевой картине : [7] [8] [9] [10] [11] обнаружив поправку к масштабированию, которую он ранее ошибочно игнорировал. Статистическая теория турбулентности в вязких жидкостях описывает течение жидкости масштабно-инвариантным распределением поля скорости, что означает, что типичный размер скорости как функция волнового числа является степенным законом . В устойчивом состоянии более крупные вихри на больших длинах волн распадаются на более мелкие, рассеивая свою энергию на меньшие масштабы. Этот тип диссипации вызван не трением на молекулярном уровне, а нелинейными эффектами уравнений Навье – Стокса . На заключительных стадиях энергетического каскада , на наименьших масштабах длины, вязкость становится важной, и энергия рассеивается в тепло.
Крейчнан развивал свои теории турбулентности на протяжении многих десятилетий и был одним из выдающихся американских теоретиков в этой области. Начиная с 1967 года, он утверждал, что в двумерной турбулентности энергия не каскадируется от крупных масштабов (определяемых размером препятствий в потоке) к более мелким, как это происходит в трех измерениях, а вместо этого каскадируется от малых масштабов к большим. [12] Эта теория называется обратным энергетическим каскадом и особенно применима к океанографии и метеорологии, поскольку потоки на поверхности земли примерно двумерны. Теория была проверена и подтверждена в 1980-х годах данными, собранными с метеозондов. [13]
Также влиятельной оказалась статья 1994 года, в которой была представлена точно решаемая модель турбулентности, теперь называемая моделью Крайчнана . Эта модель предсказывает точно вычислимые аномальные показатели масштабирования для адвекции пассивного скалярного поля, такие как концентрация красителя, впрыскиваемого в жидкость, который не диффундирует, а движется вместе с жидкостью вдоль линий тока. [14]
Еще будучи учеником старшей школы, Крайчнан усердно исследовал общую теорию относительности , и его исследования выиграли престижный научный конкурс Вестингауза 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: квантовой теории поля безмассовой спиновой системы. Вторая частица, гравитон, связана с тензором энергии-импульса. [16] [17] Полные нелинейные уравнения возникают, когда энергия-импульс самих гравитонов включается в тензор энергии-импульса уникальным самосогласованным образом.
Ссылки
[ редактировать ]- ↑ Некролог: Роберт Крейчнан, физик, изучавший турбулентность, умер в 80 лет , ДЖЕРЕМИ ПИРС, 8 МАРТА 2008 г., The New York Times
- ^ Лауреат премии
- ^ Медалисты Дирака 2003 г.
- ^ Крайчнан (1958). «Взаимодействия высшего порядка в теории однородной турбулентности». Физика жидкостей . 1 (4): 358. Бибкод : 1958PhFl....1..358K . дои : 10.1063/1.1705897 .
- ^ Крайчнан (1958). «Необратимая статистическая механика несжимаемой гидромагнитной турбулентности». Физический обзор . 109 (5): 1407–1422. Бибкод : 1958PhRv..109.1407K . дои : 10.1103/PhysRev.109.1407 .
- ^ Крайчнан (1959). «Структура изотропной турбулентности при очень высоких числах Рейнольдса». Журнал механики жидкости . 5 (4): 497. Бибкод : 1959JFM.....5..497K . дои : 10.1017/S0022112059000362 . S2CID 2118477 .
- ^ Крайчнан (1964). «Распад изотропной турбулентности в приближении прямого взаимодействия». Физика жидкостей . 7 (7): 1030. Бибкод : 1964PhFl....7.1030K . дои : 10.1063/1.1711319 .
- ^ Крайчнан (1964). «Гипотезы Колмогорова и теория турбулентности Эйлера». Физика жидкостей . 7 (11): 1723. Бибкод : 1964PhFl....7.1723K . дои : 10.1063/1.2746572 .
- ^ Крайчнан (1965). «Приближение замыкания лагранжевой истории для турбулентности». Физика жидкостей . 8 (4): 575. Бибкод : 1965ФФл....8..575К . дои : 10.1063/1.1761271 .
- ^ Крайчнан (1966). «Изотропная турбулентность и структура инерционного диапазона». Физика жидкостей . 9 (9): 1728. Бибкод : 1966PhFl....9.1728K . дои : 10.1063/1.1761928 .
- ^ Крайчнан (1971). «Перенос по инерции в двух- и трехмерной турбулентности». Журнал механики жидкости . 47 (3): 525–535. Бибкод : 1971JFM....47..525K . дои : 10.1017/S0022112071001216 . S2CID 73614864 .
- ^ Крайчнан (1967). «Инерционные диапазоны в двумерной турбулентности». Физика жидкостей . 10 (7): 1417. Бибкод : 1967PhFl...10.1417K . дои : 10.1063/1.1762301 .
- ^ Бур, Джордж; Пастух, Теодор (1983). «Крупномасштабная двумерная турбулентность в атмосфере» . Журнал атмосферных наук . 40 (1): 164–184. Бибкод : 1983JAtS...40..164B . doi : 10.1175/1520-0469(1983)040<0164:LSTDTI>2.0.CO;2 .
- ^ Крайчнан (1994). «Аномальное масштабирование случайно адвектируемого пассивного скаляра». Письма о физических отзывах . 72 (7): 1016–1019. Бибкод : 1994PhRvL..72.1016K . дои : 10.1103/PhysRevLett.72.1016 . ПМИД 10056596 .
- ^ Прескилл, Торн, Предисловие к книге Ричарда Фейнмана «Фейнмановские лекции по 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 сравнил аналогичные работы Гупты, Фейнмана, Крайчнана, Дезера, Вальда и Вайнберга: pdf-файл
- ^ Крайчнан (1955). «Специально-релятивистский вывод общековариантной теории гравитации». Физический обзор . 98 (4): 1118–1122. Бибкод : 1955PhRv...98.1118K . дои : 10.1103/PhysRev.98.1118 .
- ^ Крайчнан (1956). «Возможность неравных гравитационных и инертных масс». Физический обзор . 101 (1): 482–488. Бибкод : 1956PhRv..101..482K . дои : 10.1103/PhysRev.101.482 .
Общие ссылки
[ редактировать ]- П.А. Дэвидсон, Ю. Канеда, К. Моффат и К.Р. Шринивасан (редакторы, 2011 г.). Путешествие сквозь турбулентность , глава 10, стр. 229–72, Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-19868-4
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Некролог Уриэля Фриша , файл в формате pdf
- Видеозапись лекции У. Фриша о жизни и творчестве Р. Х. Крайчнана
| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
| академики | |
| Люди | |
| Другой | |
