Крайшнан, Роберт

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
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)
Страна
Научная сфера физика
Место работы
Альма-матер
Научный руководитель Герман Фешбах
Награды и премии Премия Отто Лапорте (1993) Премия Ларса Онсагера (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[править | править код]

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[править | править код]

Применение методов теории поля к гидродинамической турбулентности[править | править код]

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 Онсагера (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[править | править код]

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[править | править код]

Литература[править | править код]

  • 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[править | править код]

  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. Bibcode:1958PhFl....1..358K. doi:10.1063/1.1705897.
  3. ↑ Kraichnan (1958). "Irreversible statistical mechanics of incompressible hydromagnetic turbulence". Physical Review. 109 (5): 1407—1422. Bibcode:1958PhRv..109.1407K. doi:10.1103/PhysRev.109.1407.
  4. ↑ Kraichnan (1959). "The structure of isotropic turbulence at very high Reynolds number". Journal of Fluid Mechanics. 5 (4): 497. Bibcode:1959JFM.....5..497K. doi:10.1017/S0022112059000362.
  5. ↑ Kraichnan (1964). "Decay of isotropic turbulence in the Direct Interaction Approximation". Physics of Fluids. 7 (7): 1030. Bibcode:1964PhFl....7.1030K. doi:10.1063/1.1711319.
  6. ↑ Kraichnan (1964). "Kolmogorovs Hypotheses and Eulerian Turbulence Theory". Physics of Fluids. 7 (11): 1723. Bibcode:1964PhFl....7.1723K. doi:10.1063/1.2746572.
  7. ↑ Kraichnan (1965). "Lagrangian-history closure approximation for turbulence". Physics of Fluids. 8 (4): 575. Bibcode:1965PhFl....8..575K. doi:10.1063/1.1761271.
  8. ↑ Kraichnan (1966). "Isotropic Turbulence and inertial range structure". Physics of Fluids. 9 (9): 1728. Bibcode:1966PhFl....9.1728K. doi:10.1063/1.1761928.
  9. ↑ Kraichnan (1971). "Inertial-range transfer in two- and three-dimensional turbulence". Journal of Fluid Mechanics. 47 (3): 525—535. Bibcode:1971JFM....47..525K. doi:10.1017/S0022112071001216.
  10. ↑ Kraichnan (1967). "Inertial Ranges in Two‐Dimensional Turbulence". Physics of Fluids. 10 (7): 1417. Bibcode:1967PhFl...10.1417K. doi:10.1063/1.1762301.
  11. ↑ Boer, George (1983). "Large-scale two-dimensional turbulence in the atmosphere". Journal of the Atmospheric Sciences. 40 (1): 164—184. Bibcode:1983JAtS...40..164B. doi:10.1175/1520-0469(1983)040<0164:LSTDTI>2.0.CO;2.
  12. ↑ Kraichnan (1994). "Anomalous scaling of a randomly advected passive scalar". Physical Review Letters. 72 (7): 1016—1019. Bibcode:1994PhRvL..72.1016K. doi:10.1103/PhysRevLett.72.1016. PMID 10056596.
  13. ↑ Kraichnan (1955). "Special-Relativistic Derivation of Generally Covariant Gravitation Theory". Physical Review. 98 (4): 1118—1122. Bibcode:1955PhRv...98.1118K. doi:10.1103/PhysRev.98.1118.
  14. ↑ Kraichnan (1956). "Possibility of unequal gravitational and inertial masses". Physical Review. 101 (1): 482—488. Bibcode:1956PhRv..101..482K. doi:10.1103/PhysRev.101.482.
  15. ↑ В статье John Preskill and Kip S. Thorne. Foreword to Feynman Lectures on Gravitation. — 1995. — С. 7–8. Архивировано 27 января 2018 года. 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[англ.], Ричард Фейнман и Стивен Вайнберг
  16. ↑ Сайт премии Отто Лапорте (последнее награждение в 2003) (англ.). Дата обращения: 15 февраля 2022. Архивировано 2 декабря 2008 года.
  17. ↑ Сайт премии Ларса Онсагера (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[править | править код]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Крайшнан,_Роберт&oldid=132598857