Крайшнан, Роберт

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
Роберт Крайшнан
англ. Robert Harry Kraichnan
Дата рождения 15 января 1928(1928-01-15)
Место рождения Филадельфия
Дата смерти 26 февраля 2008(2008-02-26) (80 лет)
Место смерти Санта-Фе (Нью-Мексико)
Награды и премии Премия Отто Лапорте (1993) Премия Ларса Онзагера (1997) Медаль Дирака (1993)

Роберт Гарри Крайшнан (англ. Robert Harry Kraichnan; 15 января 1928, Филадельфия — 26 февраля 2008, Санта-Фе (Нью-Мексико)[1]) — американский физик-теоретик, наиболее известный своими работами по гидродинамической теории турбулентности.

Биография

Крайшнан получил степень бакалавра и доктора философии. по физике в Массачусетском технологическом институте, который окончил в 1949 году. После получения степени работал в Институте перспективных исследований в Принстоне в 1949/50 году и был одним из последних помощников Альберта Эйнштейна.

После Принстона он работал в Колумбийском университете и Курантовском институте математических наук. С 1962 года он получал исследовательские гранты и работал внештатным консультантом в Лос-Аламосской национальной лаборатории, Принстонском университете, Управлении военно-морских исследований, Океанографическом институте Вудс-Хоул и НАСА. В 2003 году он вернулся на академическую работу, получив должность профессора в Университете Джона Хопкинса, но к этому времени он уже был болен.

Научная работа

Применение методов теории поля к гидродинамической турбулентности

В 1950-х годах его работа была сосредоточена на квантовой теории поля и квантово-механической проблеме многих тел. В 1957 году Крайшнан применил теоретико-полевой подход к течению жидкости. Следуя более ранним работам Андрея Колмогорова (1941 г.), Ларса Онзагера (1945 г.), Вернера Гейзенберга (1948 г.), Карла Фридриха фон Вайцзеккера и других по статистической теории турбулентности, он применил к исследованию турбулентности подход, основанный на квантовой проблеме многих тел[2][3][4]. В 1964/5 году он переделал эту работу, используя «лагранжев подход к описанию течения», в рамках которого отслеживается временная эволюция параметров течения не в данной точке пространства («Эйлеров подход»), а в данном элементе движущейся жидкости[5][6][7][8][9], и обнаружил масштабную поправку, которую он ранее ошибочно игнорировал. Статистическая теория турбулентности в вязких жидкостях описывает течение жидкости масштабно-инвариантным распределением поля скорости, что означает, что характерная величина пульсаций скорости как функция волнового числа возмущения («вихря») описывается степенным законом («спектром» турбулентности). В стационарной турбулентности более крупные вихри на больших длинах волн распадаются на более мелкие, передавая свою энергию в движение с меньшим масштабы длины («турбулентный каскад»). Этот тип диссипации вызван не трением на молекулярном уровне, а нелинейными эффектами уравнений Навье-Стокса. На последних стадиях энергетического каскада, когда энергия передается в движение на мельчайших масштабах длины, становится важной вязкость, и энергия рассеивается в тепло.

Крайчнан разрабатывал свои теории турбулентности на протяжении многих десятилетий и был одним из видных американских теоретиков в этой области. Начиная с 1967 года он утверждал, что для двумерной турбулентности энергия не распространяется каскадом от больших масштабов (определяемых размером препятствий в потоке) к более мелким, как это происходит в трех измерениях, а вместо этого каскадируется от малых до больших масштабов[10]. Эта теория называется обратным энергетическим каскадом, и она особенно применима к океанографии и метеорологии, поскольку течения на поверхности земли приблизительно двумерны. Теория была проверена и подтверждена в 1980-х годах данными, собранными с метеозондов[11].

Большое влияние оказала также статья 1994 года, в которой была представлена точно решаемая модель турбулентности, теперь называемая моделью Крайшнана. Эта модель предсказывает точно вычисляемые аномальные скейлинговые показатели для адвекции пассивного скалярного поля, такие как концентрация красителя, введенного в жидкость, которая не диффундирует, а движется вместе с жидкостью[12].

Общая теория относительности

Еще будучи старшеклассником, Крайшнан усердно изучал общую теорию относительности, и его работа победила на престижном Вестингаузовском научном конкурсе для студентов. Он переписал эту работу для своей бакалаврской диссертации в Массачусетском технологическом институте в 1947 году под названием «Квантовая теория линейного гравитационного поля». В более поздних работах 1955 года Крайшнан показал, что при некоторых неограничительных и непринципиальных предположениях полные нелинейные уравнения общей теории относительности следуют из ее линеаризованной формы: а именно, из квантовой теории поля безмассовой частицы гравитона со спином 2, связанной с тензором энергии-импульса[13][14]. Полные нелинейные уравнения возникают, когда энергия-импульс самих гравитонов включается в тензор энергии-импульса единственно возможным самосогласованным образом[15].

Премии и награды

Литература

  • P. A. Davidson, Y. Kaneda, K. Moffatt, and K. R. Sreenivasan (eds). chapter 10 // A Voyage Through Turbulence (англ.). — 2011. — P. 229–272. — ISBN 978-0-521-19868-4.

Примечания

  1. ↑ Jeremy Pearce. Obituary: Robert Kraichnan, Physicist Who Studied Turbulence, Is Dead at 80 (англ.). The New York Times (8 марта 2008). Дата обращения: 15 февраля 2022. Архивировано 18 февраля 2022 года.
  2. ↑ Kraichnan (1958). «Higher Order Interactions in Homogeneous Turbulence Theory». Physics of Fluids 1 (4): 358. doi:10.1063/1.1705897. Bibcode: 1958PhFl....1..358K.
  3. ↑ Kraichnan (1958). «Irreversible statistical mechanics of incompressible hydromagnetic turbulence». Physical Review 109 (5): 1407–1422. doi:10.1103/PhysRev.109.1407. Bibcode: 1958PhRv..109.1407K.
  4. ↑ Kraichnan (1959). «The structure of isotropic turbulence at very high Reynolds number». Journal of Fluid Mechanics 5 (4): 497. doi:10.1017/S0022112059000362. Bibcode: 1959JFM.....5..497K.
  5. ↑ Kraichnan (1964). «Decay of isotropic turbulence in the Direct Interaction Approximation». Physics of Fluids 7 (7): 1030. doi:10.1063/1.1711319. Bibcode: 1964PhFl....7.1030K.
  6. ↑ Kraichnan (1964). «Kolmogorovs Hypotheses and Eulerian Turbulence Theory». Physics of Fluids 7 (11): 1723. doi:10.1063/1.2746572. Bibcode: 1964PhFl....7.1723K.
  7. ↑ Kraichnan (1965). «Lagrangian-history closure approximation for turbulence». Physics of Fluids 8 (4): 575. doi:10.1063/1.1761271. Bibcode: 1965PhFl....8..575K.
  8. ↑ Kraichnan (1966). «Isotropic Turbulence and inertial range structure». Physics of Fluids 9 (9): 1728. doi:10.1063/1.1761928. Bibcode: 1966PhFl....9.1728K.
  9. ↑ Kraichnan (1971). «Inertial-range transfer in two- and three-dimensional turbulence». Journal of Fluid Mechanics 47 (3): 525–535. doi:10.1017/S0022112071001216. Bibcode: 1971JFM....47..525K.
  10. ↑ Kraichnan (1967). «Inertial Ranges in Two‐Dimensional Turbulence». Physics of Fluids 10 (7): 1417. doi:10.1063/1.1762301. Bibcode: 1967PhFl...10.1417K.
  11. ↑ Boer (1983). «Large-scale two-dimensional turbulence in the atmosphere». Journal of the Atmospheric Sciences 40 (1): 164–184. doi:10.1175/1520-0469(1983)040<0164:LSTDTI>2.0.CO;2. Bibcode: 1983JAtS...40..164B.
  12. ↑ Kraichnan (1994). «Anomalous scaling of a randomly advected passive scalar». Physical Review Letters 72 (7): 1016–1019. doi:10.1103/PhysRevLett.72.1016. PMID 10056596. Bibcode: 1994PhRvL..72.1016K.
  13. ↑ Kraichnan (1955). «Special-Relativistic Derivation of Generally Covariant Gravitation Theory». Physical Review 98 (4): 1118–1122. doi:10.1103/PhysRev.98.1118. Bibcode: 1955PhRv...98.1118K.
  14. ↑ Kraichnan (1956). «Possibility of unequal gravitational and inertial masses». Physical Review 101 (1): 482–488. doi:10.1103/PhysRev.101.482. Bibcode: 1956PhRv..101..482K.
  15. ↑ В статье John Preskill and Kip S. Thorne. Foreword to Feynman Lectures on Gravitation. — 1995. — С. 7–8. подчеркивается, что Эйнштейн крайне скептически относился к этой работе, в корне противоречащей его собственному геометрическому подходу к общей теории относительности, но что сходные идеи развивали также Сурадж Н. Гупта[en], Ричард Фейнман и Стивен Вайнберг
  16. ↑ Сайт премии Отто Лапорте (последнее награждение в 2003) (англ.). Дата обращения: 15 февраля 2022.
  17. ↑ Сайт премии Ларса Онзагера (англ.). Дата обращения: 15 февраля 2022. Архивировано 29 октября 2021 года.
  18. ↑ Robert H. Kraichnan (англ.). nasonline.org. Дата обращения: 10 февраля 2022. Архивировано 11 февраля 2022 года.
  19. ↑ Dirac Medallists 2003 (англ.). Дата обращения: 15 февраля 2022. Архивировано 15 марта 2008 года.

Ссылки

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Крайшнан,_Роберт&oldid=2990871