Известные люди

»

Кеннет Вильсон

В своей ранней работе, посвященной элементарным частицам и взаимодействиям между ними, В. использовал математическую технику, называемую перенормировкой, которую предложили Гелл-Ман, Лоу (коллега Гелл-Мана по Калтеху) и другие, чтобы одолеть некоторые трудности в квантовой электродинамике. При непосредственном приложении квантовой теории к поведению элементарных частиц пришлось встретиться с такими неудобными величинами, как бескрайний заряд. Гелл-Ман и Лоу использовали группы перенормировок, дабы видоизменить математическое представление, в частности, точечной частицы, этакий, как электрон, чтобы устранить препятствия дальнейшему приложению теории. В. сделал свой вклад в эту теорию, решая в своей докторской диссертации задачу, связанную с К-мезонами (каонами). В Корнеллском университете частично благодаря работам своих коллег Майкла Фишера и Бенджамина Уайдома он заинтересовался критическими явлениями, имея в виду дальнейшие приложения групп перенормировок.

Критические явления это особое поведение материалов при определенных внешних условиях (в частности, температуре и давлении), когда свойства материалов грубо изменяются. Эти особые условия носят наименование критической точки. Например, если схватить воду, температура, при которой жидкость затвердевает или становится паром, зависит от давления. При кипении жидкость и пар сосуществуют, и если их удерживать в замкнутом объеме, то разрешено изречь, что они находятся в равновесии; как правило их без труда различить, потому как у них огромная отличалка в плотности. Однако, когда точка кипения поднимается вкупе с давлением, плотность жидкости уменьшается с увеличением температуры, потому как жидкость расширяется (давление только незначительно уплотняет воду), тогда как пар (газ) здорово сжимается и становится плотнее. Если увеличивать нагревание, чтобы подсоблять точку кипения, когда давление растет, то мы в конце концов достигнем точки (давление 219 атмосфер, температура 374єС), когда две плотности становятся одинаковыми и кипение исчезает. Теперь уже запрещено отделить жидкость от пара, да и сам вопросительный мотив теряет свой простой толк. Эти значения давления и температуры определяют критическую точку воды. Другой образец критической точки дает температура (называемая точкой Кюри по имени Пьера Кюри), ниже которой ферромагнитный материал начинает спонтанно намагничиваться и выше которой он остается ненамагниченным. Если магнит нагрет выше точки Кюри, то он теряет свои магнитные свойства и не вспоминает о своем первоначальном состоянии, когда его сызнова охладят. Критические явления в первый раз систематически изучались в 1860-х гг. на двуокиси углерода.

Системы с критическими точками обладают особой связью между взаимодействиями на весьма коротких расстояниях (микроуровне) и макрохарактеристиками тела. В случае с водой микромасштабные явления сводятся к движению молекул и межмолекулярному притяжению. В случае с магнитами определяющей является способность элементарных магнитов, связанных со спинами электронов, влиять на своих соседей, побуждая их к определенному упорядочению. Вблизи критической точки эти рядовые воздействия возрастают во немало раз по своей величине, что ведет к согласованному макроповедению. Количественное постижение критических явлений сталкивается со сложностью большого числа независимых микровзаимодействий (степеней свободы) и действующих на больше значительных расстояниях корреляций между различными областями, которые в конце концов охватывают все материальное туловище. Величины флуктуируют от точки к точке и от области к области, образуя море различных уровней взаимодействия, или величин масштаба.

Ученые энергично взялись за эту проблему, пытаясь выискать пути, которые позволили бы уменьшить сложности до приемлемых пределов, не нарушая при этом справедливости самой теории. В 1937 г. российский физик Лев Ландау предложил алгоритм, названный теорией усредненного поля, для случая с магнитами, в котором он усреднял флуктуации намагниченности, предполагая, что имеют важность только флуктуации на атомном уровне. В 1944 г. норвежско-американский химик Ларе Онсагер нашел количественное вывод для двухмерной модели, которое позволило ему вычислить магнитные свойства, а ещё представить ошибочность теории Ландау. В результате возникла надобность сформировать новую, больше общую теорию. В 1965 г. Уайдом предположил, что модифицирование масштаба взаимодействий вблизи критической точки не должно нарушать справедливости математического описания. В 1966 г. америкосский физик Лео Каданофф предложил поделить ферромагнитную систему вблизи критической точки на ячейки, в каждой из которых содержалось бы небольшое цифра магнитов атомного уровня, причем габарит ячейки определял бы величину масштаба. Другие ученые также привнесли свой вклад в возможное заключение этой проблемы. Но как раз употребление В. теории групп перенормировок дало успешный алгоритм для описания поведения вблизи критической точки и позволило отыскивать количественные оценки свойств системы с помощью компьютеров.

В самом деле, В. расквасил систему на блоки, расположенные наподобие сетки, как это делал Каданофф. Начиная с мелкого масштаба и большого числа маленьких блоков, он применял процедуру усреднения. Затем, мало-помалу увеличивая размах и размеры блоков, он повторял эту процедуру сызнова и вновь до тех пор, покуда она не сводилась к итоговому представлению, которое давало численные результаты, согласующиеся с экспериментальными данными. На каждом шаге флуктуации меньшего масштаба усреднялись, а флуктуации большего масштаба приближались к тому, чтобы включать в себя всю систему. Он кроме того обнаружил, что системы вблизи своих критических точек могут быть охарактеризованы небольшим числом параметров, обладающих качеством универсальности. Иными словами, аналогичные параметры не возбраняется применять для расчетов поведения потрясающе большого числа других систем. Позднее В. и Фишер развили некоторые аспекты этого приема дальше, увеличив его ценность.

Другие физики скоро признали важность достижения В. Ландау называл критические явления наиболее важной нерешенной проблемой теоретической физики, и сам В. позднее говорил, что задачи, к которым применялся его способ, принадлежали к наиболее трудным в физике. Если бы это было не так, пояснял он, то их решили бы с помощью больше простых методов значительно раньше.

В. был награжден в 1982 г. Нобелевской премией по физике за теорию критических явлений в связи с фазовыми переходами. При презентации лауреата Стиг Лундквист, член Шведской королевской академии наук, в своей речи поздравил В. с его элегантным и глубоким решением проблемы фазовых переходов. Разультаты, полученные В., сказал он, дали полное теоретическое отображение поведения вблизи критической точки, а ещё привели к методам численного нахождения критических значений. За десятилетие, протекшее со времени публикации его первых работ, продолжал Лундквист, полное торжество его идей и методов подтвердила сама жизнь.

Практического применения перенормировки позволительно ждать в таких областях, как просачивание жидкости через твердое туловище, замораживание, распространение трещин в металлах и течение нефти в подземных резервуарах, в которых сложные микроскопические физические процессы проявляются в макроскопических эффектах. В последние годы В. пытается применить свои методы к теории кварков частиц, которые, как полагает Гелл-Ман, служат строительными блоками для протонов, нейтронов и других внутриатомных частиц, считавшихся прежде элементарными.

С 1976 г. В. уделяет основное чуткость компьютерному моделированию. Обнаружив, что его теоретическая служба ограничена скоростью и памятью современных компьютеров, он стал выступать за создание суперкомпьютерных центров, обслуживающих ученых.

В 1982 г. В. женился на Элисон Браун, специалистке по компьютерам Корнеллской компьютерной службы. Бывший музыкант-любитель, игравший на гобое, он любит народные танцы и пешие путешествия. Он сам характеризует себя как трудоголика, тот, что в массе возможностей видит в прошлом всего их массу.

В. является членом американской Национальной академии наук и Американской академии наук и искусств. Среди прочих его наград: премия Дэнни Хейнемана Американского физического общества (1973), премия Вольфа Фонда Вольфа (1980), которую он поделил с Фишером и Каданоффом и Почетная награда выпускникам Калифорнийского технологического института (1981). Он имеет почетную ученую уровень доктора Гарвардского университета.

Так же читайте биографии известных людей:

Кеннет Коккрель Kenneth Dale Cockrell

За четыре полета общий налет составил 50 дней 15 часов 50 минут 40 секунд.
читать далее →

Кеннет МакМиллан Kenneth McMillan

Родился в Бруклине, Нью-Йорк, США. Проглавтывающий окончания, резкий, с хрипотцой в голосе, квинтэссенция Нью-Йоркца, специфический артист. Наиболее..
читать далее →

Кеннет Тайгар Kenneth Tigar

Кеннет Тайгар - популярный американский актер. Родился 24 сентября 1942 года.Широкую известность и популярность принесли Кеннету Тайгару роли в..
читать далее →

Кенни Вормолд Kenny Wormald

Кенни Вормолд - популярный американский актер. Родился 27 июля 1984 года.Дебют Кенни Вормолд в кино состоялся в 1995 году с небольшой роли в сериале..
читать далее →

Ваши комментарии

добавить комментарий