Роберт Гарри Крайшнан ( англ. Robert Harry Kraichnan ; 15 января 1928, Филадельфия — 26 февраля 2008, Санта-Фе (Нью-Мексико) ) — 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 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 . 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 , 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 . 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 .

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 .

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 . Полные нелинейные уравнения возникают, когда энергия-импульс самих гравитонов включается в тензор энергии-импульса единственно возможным самосогласованным образом .

Премии и награды

• 1993 – премия Отто Лапорте .
• 1997 – .
• 2000 – академик Национальной академии наук США .
• 2003 – медаль Дирака .

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

Ссылки

• . (англ.) . Дата обращения: 15 февраля 2022.