Interested Article - Алдер, Берни

Берни Джулиан Алдер ( англ. Berni Julian Alder ; 9 сентября 1925 , Дуйсбург , Свободное государство Пруссия — 7 сентября 2020 ) — американский физик, специалист по статистической механике, пионер метода молекулярной динамики . Сотрудник Ливерморской национальной лаборатории , член Национальной академии наук (1970). Удостоен Национальной научной медали (2009) .

Биография

Хотя Алдер родился в Германии, он был гражданином Швейцарии. В 1932 году его семья переехала в Цюрих. В 1941 году Алдер покинул Швейцарию, оказавшись в конце концов в США. В 18 лет он поступил на службу в Военно-морские силы США. Окончил Калифорнийский университет в Беркли со степенями бакалавра химии (1947) и магистра химической инженерии (1948). В 1951 году в Калифорнийском технологическом институте получил степень доктора философии по химии (научный руководитель — Джон Кирквуд ), после чего преподавал в альма-матер в Беркли. С 1953 года работал консультантом, а с 1955 года являлся сотрудником Ливерморской национальной лаборатории . В 1963 году участвовал в создании факультета прикладных наук Калифорнийского университета в Дейвисе . Был одним из основателей и редактором журнала Journal of Computational Physics .

Научная деятельность

Научные работы Алдера посвящены статистической механике и вычислительной физике , в особенности развитию методов компьютерного моделирования применительно к задаче о строении и динамике атомов и молекул. Этой проблемой он заинтересовался ещё во время работы над диссертацией, когда начал использовать механические счётные машины для расчёта движения молекул друг относительно друга в жидкостях и твёрдых телах. Представив молекулы твёрдыми шариками, Алдер совместно со разработал один из ранних алгоритмов Монте-Карло для расчёта свойств системы таких шариков.

В середине 1950-х годов, получив доступ к новым электронным компьютерам Ливерморской национальной лаборатории, Алдер вернулся к задаче о свойствах системы шариков и вместе с Томасом Уэйнрайтом ( англ. Thomas Wainwright ) разработал ряд алгоритмов для описания таких систем. В частности, они предложили метод молекулярной динамики , который позволяет следить за изменением состояния системы в результате столкновений между шариками. В последующие годы этот метод нашёл множество применений в различных областях науки. С помощью этого подхода Алдер и Уэйнрайт получили несколько важных результатов в статистической механике. В 1957 году они продемонстрировали переход системы шариков из жидкого в твёрдое состояние, что свидетельствовало об энтропийном характере этого явления. Другими словами, поскольку между шариками нет никаких взаимодействий, затвердевание системы определяется не минимизацией её энергии, а максимизацией энтропии . В 1970 году учёные показали, что флуктуации в системе шариков затухают гораздо дольше, чем считалось ранее. Этот факт играет важную роль в микроскопическом описании процесса установления термодинамического равновесия в жидкостях.

В дальнейшем Алдер расширял метод молекулярной динамики, в том числе для учёта взаимодействия между молекулами, которое должно описываться законами квантовой механики . Им было получено решение квантовой задачи для некоторых важных случаев. В частности, в 1980 году Алдер совместно с промоделировал однородную систему электронов, что стало отправным пунктом для многих последующих исследований микроскопических свойств конденсированных сред.

Награды и отличия

Стипендия Гуггенхайма (1954)
(1985)
Медаль Больцмана (2001)
Член Американской академии искусств и наук (2008)
Национальная научная медаль (2009)

Избранные публикации

Alder B.J., Wainwright T.E. // Journal of Chemical Physics . — 1957. — Vol. 27. — P. 1208-1209. — doi : .
Alder B.J., Wainwright T.E. // Journal of Chemical Physics. — 1959. — Vol. 31. — P. 459-466. — doi : .
Alder B.J., Wright T.E.W.A. Studies in molecular dynamics. II. Behavior of a small number of elastic spheres // Journal of Chemical Physics. — 1960. — Vol. 33. — P. 1439-1451. — doi : .
Alder B.J., Wainwright T.E. Phase transition in elastic disks // Physical Review . — 1962. — Vol. 127. — P. 359-361. — doi : .
Alder B.J., Wainwright T.E. Velocity autocorrelations for hard spheres // Physical Review Letters . — 1967. — Vol. 18. — P. 988-990. — doi : .
Alder B.J., Gass D.M., Wainwright T.E. Studies in molecular dynamics. VIII. The transport coefficients for a hard-sphere fluid // Journal of Chemical Physics. — 1970. — Vol. 53. — P. 3813-3826. — doi : .
Alder B.J., Wainwright T.E. Decay of the velocity autocorrelation function // Physical Review A. — 1970. — Vol. 1. — P. 18-21. — doi : .
Ceperley D.M., Alder B.J. Ground state of the electron gas by a stochastic method // Physical Review Letters. — 1980. — Vol. 45. — P. 566-569. — doi : .
Reynolds P.J., Ceperley D.M., Alder B.J., Lester Jr. W.A. Fixed-node quantum Monte Carlo for molecules // Journal of Chemical Physics. — 1982. — Vol. 77. — P. 5593-5603. — doi : .