Bernard H. Lavenda

Bernard H. Lavenda
Bernard H Lavenda.jpg
Bernard H. Lavenda
Född ( 1945-09-18 ) 18 september 1945 (77 år)
New York City , USA
Nationalitet italienska
Utmärkelser Telesio-Galilei Academy Award 2009
Vetenskaplig karriär
Fält Fysik

Bernard Howard Lavenda (född 18 september 1945) är en pensionerad professor i kemisk fysik vid University of Camerino och expert på irreversibel termodynamik . Han har bidragit till många områden av fysiken, inklusive det av Brownsk rörelse , och i etableringen av den statistiska grunden för termodynamiken och icke-euklidiska geometriska relativitetsteorier. Han var den vetenskapliga koordinatorn för "European Thermodynamics Network" i Europeiska kommissionens program för mänskligt kapital och mobilitet. Han var också förespråkare för inrättandet av, och vetenskaplig chef för, ett nationellt (italienskt) centrum för termodynamik, och har fungerat som vetenskaplig konsult åt företag som ENI Group, där han hjälpte till att grunda TEMA, ett konsultföretag för SNAM Progetti, ENEA (italienska nationella byrån för ny teknik, energi och miljö) och Solar Energy Research Institute i Golden, Colorado . Han har haft över 130 vetenskapliga artiklar publicerade i internationella tidskrifter, några kritiska till de nya modet och sätten inom teoretisk fysik.

Professor Lavenda bor för närvarande i Trevignano Romano nära Rom, är gift och har två vuxna barn och två barnbarn, för vilka hans lärobok "A New Perspective on Thermodynamics" är tillägnad.

Biografi

Tidiga år

Bernard H. Lavenda föddes i New York City. Efter att ha avslutat gymnasiet i North Adams, Massachusetts , gick han på Clark University där han tog examen cum laude 1966 med en B.Sc i kemi. Efter att ha klarat inträdesprovet för doktorandprogrammet vid Weizmann Institute of Science började han experimentellt arbete med enzymer under ledning av Ephraim Katzir, som senare skulle bli Israels president. När han insåg att han inte var utsedd för experimentellt arbete, kom han under inflytande av Ephraims bror, Aaron, efter att ha läst hans bok Nonequilibrium Thermodynamics in Biophysics , författad med Peter Curran.

Efter sexdagarskriget hjälpte Aaron Katchalsky honom att säkra ett studentskap för en doktorsexamen i Ilya Prigogines grupp i Bryssel.

Doktorsavhandling

Hans doktorsavhandling, "Kinetic analysis and thermodynamic interpretation of nonequilibrium unstable transitions in open systems", visade att när homogena olinjära kemiska reaktioner långt ifrån jämvikt på den termodynamiska grenen, som är en förlängning av lagen om massverkan vid jämvikt, blir instabila göra övergångar till kinetiska grenar med lägre entropiproduktion än den termodynamiska grenen.

Detta resultat ifrågasattes initialt av Prigogine som resonerade från hydrodynamiska instabiliteter, som Rayleigh-Benard-instabiliteten, som visar en större entropiproduktion bortom den kritiska punkten för att upprätthålla rumsliga strukturer. Prigogine ansåg senare att dessa rumsliga strukturer var producerade av instabila kemiskt spridande system, baserade på Alan Turings morfologiska modeller, kallade dem "dissipativa strukturer" och för vilka Prigogine fick Nobelpriset i kemi 1977.

Prigogine erkände senare att sådana övergångar till lägre tillstånd av entropi-reduktion var möjliga eftersom inga rumsliga strukturella förändringar var inblandade, och inkorporerade senare Lavendas arbete i ett kapitel i hans nya bok Thermodynamic Theory of Structure, Stability, and Fluctuations, författad med Paul Glansdorff . Efter att ha tagit sin doktorsexamen från Universite Libre de Bruxelles, med la plus grande utmärkelse, återvände han till Israel 1970 för att arbeta som postdoktorand vid den fysikaliska kemiavdelningen vid Hebreiska universitetet. Under den perioden publicerade han en kort anteckning i den italienska fysiktidskriften Lettere Al Nuovo Cimento [3 (1972) 385-390] där han kritiserade Glansdorff-Prigogines universella evolutionskriterier som tillskriver en ojämlikhet till en potential som endast är en funktion av intensiv variabler, krafterna. Han påpekade att ingen sådan termodynamisk potential skulle kunna existera eftersom den skulle sakna all information om hur stort systemet är eller hur många partiklar det innehåller. Ojämlikheten skulle vara ett stabilitetskriterium, men på grund av antagandet om lokal (stabil) jämvikt mellan de komponenter som systemet är uppdelat i, kan summan av stabila komponenter knappast bli instabil. Anteckningen skulle förmodligen ha gått obemärkt förbi om det inte vore för Peter Landsbergs citering av den i sin Nature review av boken Glansdorff-Prigogine [PT Landsberg, "The fourth law of thermodynamics"], där han förutspådde "den tillfälliga bristen på klarhet i bok som kan ge upphov till en del diskussion inom de närmaste åren”.

Karriär

Konsultverksamhet

Efter mordet på Aharon Katzir i massakern på Lods flygplats i maj 1972, accepterade Lavenda en tjänst som konsult vid Nuovo Pignone i Florens Italien tillsammans med en lärartjänst vid universitetet i Pisa. Genom Nuovo Pignones vice VD kom han i kontakt med Vicenzo Gervasio som senare skulle bli VD för ENI Data, och idén utkristalliserades att starta ett företag dedikerat till analys och dynamisk modellering av nedsmutsningsprocesser i raffinaderier och reaktorer. Han etablerade relationer mellan ENI och Northwest Research, Boeing och SERI (Solar Energy Research Institute). Han var med och bildade ett nytt företag inom ENI-gruppen, TEMA, som fick stöd av SNAM Progetti. Medan han behöll ett obetalt lektorat i termodynamik vid University of Neapel, publicerade Lavenda sin kritiska bedömning av de då aktuella teorierna om irreversibel termodynamik, Thermodynamics of Irreversible Processes, 1978. Den publicerades ursprungligen av Macmillan Press och blev senare en Dover Classic of Naturvetenskap och matematik.

Camerino år

1980 vann han en lärostol i fysikalisk kemi. När han flyttade till Camerino skulle han tillbringa mer än tre decennier där. Hans första bok under denna period, "Nonequilibrium Statistical Thermodynamics", publicerad av Wiley 1985, utvecklade den olinjära generaliseringen av Onsager-Machlup-formuleringen av icke-jämviktsfluktuationer som var begränsad till linjära (Gaussiska) processer. Precis som jämvikt kännetecknas av tillståndet för maximal entropi, motsvarande maximal sannolikhet, kännetecknas icke-jämviktstillstånd av principen om minsta energiförlust, vilket motsvarar den maximala sannolikheten för en övergång mellan icke-jämviktstillstånd som inte är väl åtskilda i tiden. Denna princip kan generaliseras till icke-Gaussiska fluktuationer i gränsen för litet termiskt brus och utgör en kinetisk analog till Boltzmanns princip.

Under ett sabbatsår 1986 i Porto Alegre hade Lavenda gott om tid att bläddra igenom det välmöblerade biblioteket vid Universidade Federale di Rio Grande del Sud. Han var imponerad av parallelliteten mellan statistisk slutledning och statistisk termodynamik: två distinkta och separata grenar som i huvudsak arbetar med samma problem men utan någon uppenbar koppling. Hans arbete, sammanfattat i Statistical Physics: A Probabilistic Approach, publicerat av Wiley-Interscience 1991, kompletterar Boltzmanns princip, som uttrycker entropin som logaritmen för en kombinatorisk faktor, genom att visa att entropin är potentialen som bestämmer Gauss lag för fel för vilket medelvärdet är det mest sannolika värdet. Precis som det finns tolkningar av frekvens och trosgrad ( Bayes' sats ) av statistisk slutledning, bör detsamma gälla för statistisk termodynamik. Frekvenstolkningen gäller omfattande variabler, som energi och volym som kan samplas, medan graden av trostolkningar gäller de intensiva variablerna, som temperatur och tryck, för vilka provtagningen inte har någon betydelse. Kopplingen mellan de två grenarna översätter Cramer-Rao-olikheten till termodynamiska osäkerhetsrelationer, analogt med kvantmekaniska osäkerhetsrelationer, där ju mer kunskap vi har om en termodynamisk variabel desto mindre vet vi om dess konjugat. Eftersom avsaknaden av en sannolikhetsfördelning innebär frånvaron av dess statistik, är möjligheten för en mellanstatistik, eller vad som kallas parastatistik, mellan Bose–Einstein-statistik och Fermi–Dirac-statistik obefintlig.

Statistisk termodynamik handlar vanligtvis om det mest sannolika beteendet som blir nästan säkerhet om tillräckligt stora prover tas. Men ibland väntar överraskningar där extremt beteende blir det vanligaste. Genom att rikta sin uppmärksamhet mot sådana sällsynta händelser publicerade Lavenda Thermodynamics of Extremes 1995, vars verkliga intresse ligger i formuleringen av en termodynamik av jordbävningar som senare publicerades i Annali di Geofisica (Extreme value statistics and thermodynamics of earthquakes: "Stora jordbävningar"; " efterskalvsekvenser"), och som får allt större uppmärksamhet. Genom att korrekt definiera entropi och energi kan en temperatur associeras med en efterskalvsekvens vilket ger den ett ytterligare sätt att karakterisera. En ny magnitud-frekvensrelation förutsägs som gäller klustrade efterschockar i motsats till [Gutenberg-Richter-lagen] som behandlar dem som oberoende och identiskt fördelade slumpmässiga händelser.

Försök att bilda ett centrum för termodynamik

På nittiotalet såg Lavenda termodynamiken som ett kulturellt arv som kunde ha en plats i det italienska samhället, och som skulle vara relevant för både industriell forskning och för bevarandet av dess konstnärliga arv. Han var en förespråkare för upprättandet av ett nationellt centrum för termodynamik för vilket ekonomisk finansiering inte var tillgänglig. För att fånga intresset hos ENEA, eller den italienska byrån för alternativa energiresurser, ansökte han om finansiering i European Commission of Human Capital and Mobility Programme. Hans projekt, "Thermodynamics of Complex Systems", kom på sjätte plats i Kemi-sektionen med maximal finansiering 1992. Detta ledde till bildandet av ett European Thermodynamics Network bestående av 16 partners i EU och Schweiz. Det utvidgades senare till de östeuropeiska länderna i Europeiska kommissionens PECO-program. Detta ledde så småningom till inrättandet av ett nationellt centrum för termodynamik som skapades av ENEA, men som bara varade i flera månader, eftersom europeiska medel absorberades av andra projekt

Senare år

Lavenda, som ofta var kritisk till nya mode och lägen inom termodynamiken, skrev A New Perspective on Thermodynamics , publicerad 2009, genom att återgå till Carnots ursprungliga uppfattning att arbete endast kan utföras när det finns en skillnad i temperatur, och nödvändigheten av att stänga cykeln innan att arbetet kan bedömas. På senare tid har Lavenda riktat sina intressen mot relativitet genom att förse den med en ny grund baserad på icke-euklidiska geometrier . Istället för att mäta avstånd i termer av den vanliga euklidiska metriken, definieras avstånd i termer av vad som kallas ett korsförhållande, en perspektivinvariant av fyra punkter, som, för hastighetsutrymmet, bara råkar vara sammansättningen av longitudinella Dopplerväxlingar . Dopplerskiften är grundläggande för relativitet: sneda dopplerskiften beskriver aberration, medan andra ordningens beskriver längdkontraktion, men snarare än att vara i rörelseriktningen är de vinkelräta mot den. Den enhetligt roterande skivan, som av vissa anses vara den felande länken i Einsteins formulering av allmänna relativitetsteori, beskrivs exakt av den hyperboliska metriken i polära koordinater, uppkallad efter 1800-talets italienska geometer Eugenio Beltrami, som förutsäger skivans omkrets. att vara större när den är i rörelse än när den är i vila. Sålunda tillhör en likformigt roterande skiva det hyperboliska, och inte det euklidiska, rymden och så även relativitetsteorien.

Monografier och läroböcker

  • A New Perspective on Relativity: An Odyssey in Noneuclidean Spaces : World Scientific (2011)
  •   A New Perspective on Thermodynamics : Springer , New York (2009) ISBN 978-1-4419-1429-3
  • Thermodynamics of Extremes : Horwood (1995)
  •   Statistical Physics: A Probabilistic Approach (1991), Dover Reprint 2016 ISBN 978-0486810317 (pbk)
  •     Nonequilibrium statistical thermodynamics - Wiley (1985) ISBN 0-471-90670-0 , Dover Reprint 2019 ISBN 978-0486833125 (pbk)
  •     Thermodynamics of Irreversible Processes - Macmillan Press, London, 1978 ISBN 0-333-21616-4 , Dover Reprint in Dover Classics of Science and Mathematics 1993 ISBN 0-486-67576-9 (pbk)
  •   Ryska översättningen Mir, Moskva, 1999 ISBN 5-03-003211-8
  • Introduzione alla Fisica Atomica e Statistica - (E. Santamato medförfattare) Liguori Editore, Neapel , 1989
  •   Thermodynamics of Irreversible Processes -Italiensk översättning, Liguori Editore, Neapel, 1980 ISBN 978-88-207-0952-5
  • Introduktion till atomfysik och statistik -på italienska
  •   Where Physics Went Wrong : World Scientific , Singapore (2015) ISBN 978-9814632928
  •   Seeing Gravity : (2019) ISBN 978-1092314022

Akademiska befattningar

  • 1980-2014 — Professor i kemisk fysik, University of Camerino , Camerino , Italien
  • 1997 — Vetenskaplig chef för National Centre for Thermodynamics, ENEA Rom
  • 1992–1996 — Vetenskaplig koordinator för European Thermodynamics Network
  • 1993–1996 — Vetenskaplig koordinator för Europeiska kommissionens (PECO) Eastern European Thermodynamics Network
  • 1986 — Gästprofessor, Institutionen för fysik Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre (RS), Brasilien
  • 1978–1984 – Vetenskaplig konsult vid TEMA (ENI Group) Bologna
  • 1975–1980 — Professore Incaricato i termodynamik Universitetet i Neapel , fakulteten för naturvetenskap
  • 1975–1976 – Professore Incaricato i elektronik, Neapels universitet , tekniska fakulteten
  • 1974–1975 - Incarico di Ricerca vid International Institute of Genetics and Biophysics, Neapel
  • 1972–1973 — Professore Incaricato i kemisk statistik, universitetet i Pisa , fakulteten för naturvetenskap

Akademisk historia

Utmärkelser och priser

  • Telesio-Galilei Academy Award 2009 tilldelas för hans arbete med irreversibel termodynamik och bidrag till många områden av fysiken, inklusive de av Brownsk rörelse, och i upprättandet av den statistiska grunden för termodynamiken, och hans bidrag till astrofysik/kosmologi. http://www.telesio-galilei.com/tg/index.php/academy-award-2009
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Bernard_H._Lavenda&oldid=1076801011 "