Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Роберт Х. Крайчнан
Родившийся(1928-01-15)15 января 1928 г.
Филадельфия , Пенсильвания , США
Умер26 февраля 2008 г. (2008-02-26)(80 лет)
Санта-Фе, Нью-Мексико , США
Альма-матерМассачусетский технологический институт (бакалавр и доктор философии)
ИзвестенТурбулентность
Научная карьера
ПоляФизика , гидродинамика
УчрежденияЛос-Аламосская национальная лаборатория , НАСА
ДокторантГерман Фешбах
ВлиянияАльберт Эйнштейн

Роберт Гарри Крайчнан ( KRAYSH-nan ; 15 января 1928 - 26 февраля 2008 [1] ), житель Санта-Фе , Нью-Мексико , был американским физиком-теоретиком, наиболее известным своими работами по теории турбулентности жидкости .

Жизнь [ править ]

Крайчнан получил степени бакалавра и доктора философии. Он получил диплом по физике 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 Принстон он работал в Колумбийском университете и Институте математических наук Куранта при Нью-Йоркском университете . С 1962 года он получал гранты на исследования и работал внештатным консультантом в Лос-Аламосской национальной лаборатории , Принстонском университете , Управлении военно-морских исследований , Океанографическом институте Вудс-Хоул и НАСА . Он имел большую страсть к пешему, так что он жил в горах в Нью - Гемпшире , а затем в White Rock, Нью - Мексико и в конечном счете к Санту - Ф, Нью - Мексико недалекоЛос-Аламос . В 2003 году он вернулся в академические круги, когда был назначен профессором Хомвуда в инженерной школе Уайтинга в Университете Джонса Хопкинса , но к этому времени он уже заболел.

Он был получателем Онзагер премии и 1993 года Отто Лапорта премии от Американского физического общества , [2] и 2003 Дирак медаль . [3] Он также был членом Национальной академии 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 [ править ]

В 1950-х годах его работа была сосредоточена на квантовой теории поля и квантово-механической проблеме многих тел. Начиная с 1957 года, он разработал метод поиска самосогласованной формулировки теории поля многих тел, N-моделей случайной связи , которые N копий микроскопической теории связаны между собой 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 проблеме многих тел - приближению прямого взаимодействия . [4] [5] [6] В 1964/5 он переделал этот подход в лагранжевую картину , [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 является степенным . 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 уравнений Навье – Стокса . На заключительных этапах энергетического каскада , на самых малых масштабах длины, вязкость становится важной, и энергия рассеивается 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 обратным энергетическим каскадом , и она особенно применима 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 влияние оказала статья 1994 года, в которой была представлена ​​точно решаемая модель турбулентности, которая теперь называется моделью Крейчнана . Эта модель предсказывает точно вычислимые аномальные показатели масштабирования для адвекции пассивного скалярного поля, такие как концентрация красителя, вводимого в жидкость, которая не диффундирует, а движется вместе с жидкостью вдоль линий потока. [14]

Еще будучи старшеклассником, Крайчнан усердно изучал общую теорию 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: квантовой теории поля теории относительности. Безмассовая частица со спином 2, 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 [ править ]

  1. ^ Некролог: Роберт Крейчнана, Физик, учившиеся Турбулентность, умер в 80 , К JEREMY ПИРС, 8 марта 2008 года, НьюЙорк Таймс
  2. ^ Получатель приза
  3. ^ Медалисты Дирака 2003
  4. ^ Крейчнана (1958). "Взаимодействия высших порядков в теории однородной турбулентности". Физика жидкостей . 1 (4): 358. Полномочный код : 1958PhFl .... 1..358K . DOI : 10.1063 / 1.1705897 .
  5. ^ Крейчнана (1958). «Необратимая статистическая механика несжимаемой гидромагнитной турбулентности». Физический обзор . 109 (5): 1407–1422. Bibcode : 1958PhRv..109.1407K . DOI : 10.1103 / PhysRev.109.1407 .
  6. ^ Крейчнана (1959). «Структура изотропной турбулентности при очень большом числе Рейнольдса». Журнал гидромеханики . 5 (4): 497. Bibcode : 1959JFM ..... 5..497K . DOI : 10.1017 / S0022112059000362 .
  7. ^ Крайчнан (1964). «Распад изотропной турбулентности в приближении прямого взаимодействия». Физика жидкостей . 7 (7): 1030. Bibcode : 1964PhFl .... 7.1030K . DOI : 10.1063 / 1.1711319 .
  8. ^ Крайчнан (1964). "Гипотезы Колмогорова и теория эйлеровой турбулентности". Физика жидкостей . 7 (11): 1723. Bibcode : 1964PhFl .... 7,1723K . DOI : 10.1063 / 1.2746572 .
  9. ^ Крайчнан (1965). «Приближение замыкания лагранжевой истории для турбулентности». Физика жидкостей . 8 (4): 575. Полномочный код : 1965PhFl .... 8..575K . DOI : 10.1063 / 1.1761271 .
  10. ^ Крайчнан (1966). «Изотропная турбулентность и структура инерционного диапазона». Физика жидкостей . 9 (9): 1728. Bibcode : 1966PhFl .... 9.1728K . DOI : 10.1063 / 1.1761928 .
  11. ^ Крайчнан (1971). «Инерциальный перенос в двух- и трехмерной турбулентности». Журнал гидромеханики . 47 (3): 525–535. Bibcode : 1971JFM .... 47..525K . DOI : 10.1017 / S0022112071001216 .
  12. ^ Крейчнана (1967). «Инерционные диапазоны в двумерной турбулентности». Физика жидкостей . 10 (7): 1417. Bibcode : 1967PhFl ... 10.1417K . DOI : 10.1063 / 1.1762301 .
  13. ^ Бур, Джордж; Пастух, Теодор (1983). «Крупномасштабная двумерная турбулентность в атмосфере» . Журнал атмосферных наук . 40 (1): 164–184. Полномочный код : 1983JAtS ... 40..164B . DOI : 10.1175 / 1520-0469 (1983) 040 <0164: LSTDTI> 2.0.CO; 2 .
  14. ^ Крейчнана (1994). «Аномальное масштабирование случайно перенесенного пассивного скаляра». Письма с физическим обзором . 72 (7): 1016–1019. Bibcode : 1994PhRvL..72.1016K . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.72.1016 . PMID 10056596 . 
  15. ^ Прескилл, Торн, Вперед к «ЛекциямФейнмана по гравитации» Ричарда Фейнмана . Они сообщают, что в то время Эйнштейн не был в восторге от этого предложения, потому что процедура Крайчнана обошла с трудом добытые геометрические идеи Эйнштейна о гравитационном поле. Торн также сравнивает похожие работы Гупты, Фейнмана, Крайчнана, Дезера, Вальда и Вайнберга: ps-файл
  16. ^ Крайчнан (1955). "Специально-релятивистский вывод общековариантной теории гравитации". Физический обзор . 98 (4): 1118–1122. Bibcode : 1955PhRv ... 98.1118K . DOI : 10.1103 / PhysRev.98.1118 .
  17. ^ Крейчнана (1956). «Возможность неравенства гравитационной и инертной масс». Физический обзор . 101 (1): 482–488. Bibcode : 1956PhRv..101..482K . DOI : 10.1103 / PhysRev.101.482 .

Общие ссылки [ править ]

  • П.А. Дэвидсон, Ю. Канеда, К. Моффатт 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 [ править ]

  • Некролог на Уриэля Фриша , файл PDF
  • Видеозапись лекции У. Фриша о жизни и творчестве Р. Х. Крайчнана