Hannes Alfvén - Hannes Alfvén
Hannes Alfvén | |
---|---|
Urodzić się |
Hannes Olof Gösta Alfvén
30 maja 1908
Norrköping , Szwecja
|
Zmarł | 2 kwietnia 1995
Djursholm , Szwecja
|
(w wieku 86)
Alma Mater | Uniwersytet w Uppsali |
Znany z | |
Nagrody | |
Kariera naukowa | |
Pola | Elektrotechnika i fizyka plazmy |
Instytucje | |
Doradca doktorski |
Manne Siegbahn Carl Wilhelm Oseen |
Doktoranci |
Hannes Olof Gösta Alfvén ( szwedzki: [alˈveːn] ; 30 maja 1908 – 2 kwietnia 1995) był szwedzkim inżynierem elektrykiem , fizykiem plazmowym i laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1970 roku za pracę nad magnetohydrodynamiką (MHD). Opisał klasę fal MHD znaną obecnie jako fale Alfvéna . Początkowo kształcił się jako inżynier elektryk, a później przeniósł się do badań i nauczania w dziedzinie fizyki plazmy i elektrotechniki. Alfvén wniósł wiele do fizyki plazmy, w tym teorie opisujące zachowanie zórz polarnych , pasy radiacyjne Van Allena , wpływ burz magnetycznych na pole magnetyczne Ziemi , magnetosferę ziemską oraz dynamikę plazmy w Drodze Mlecznej .
Edukacja
Alfvén uzyskał tytuł doktora na Uniwersytecie w Uppsali w 1934 roku. Jego praca magisterska nosiła tytuł „Badania fal elektromagnetycznych o wysokiej częstotliwości”.
Wczesne lata
W 1934 Alfvén wykładał fizykę zarówno na Uniwersytecie w Uppsali, jak iw Instytucie Fizyki Nobla (później przemianowanym na Instytut Fizyki Manne Siegbahn ) w Sztokholmie . W 1940 został profesorem teorii elektromagnetycznej i pomiarów elektrycznych w Królewskim Instytucie Technologicznym w Sztokholmie. W 1945 objął z urzędu stanowisko Katedry Elektroniki. Jego tytuł został zmieniony na Katedrę Fizyki Plazmy w 1963. Od 1954 do 1955 Alfvén był stypendystą Fulbrighta na Uniwersytecie Maryland w College Park . W 1967, po opuszczeniu Szwecji i pobycie w Związku Radzieckim , przeniósł się do Stanów Zjednoczonych. Alfvén pracował na wydziałach elektrotechniki zarówno na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego, jak i Uniwersytecie Południowej Kalifornii .
Późniejsze lata
W 1991 roku Alfvén przeszedł na emeryturę jako profesor elektrotechniki na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego oraz profesor fizyki plazmy w Królewskim Instytucie Technologii w Sztokholmie.
Alfvén spędził swoje późniejsze dorosłe życie na przemian z Kalifornii i Szwecji. Zmarł w wieku 86 lat.
Badania
W 1937 Alfvén twierdził, że jeśli plazma przeniknie wszechświat, może przenosić prądy elektryczne zdolne do generowania galaktycznego pola magnetycznego. Po zdobyciu Nagrody Nobla za prace z zakresu magnetohydrodynamiki podkreślił, że:
Aby zrozumieć zjawiska zachodzące w określonym obszarze plazmy, konieczne jest zmapowanie nie tylko pola magnetycznego, ale także pola elektrycznego i prądów elektrycznych. Przestrzeń wypełniona jest siecią prądów, które przenoszą energię i pęd na duże lub bardzo duże odległości. Prądy często zaciskają się do prądów włóknistych lub powierzchniowych. Te ostatnie prawdopodobnie nadadzą przestrzeni, podobnie jak przestrzeni międzygwiazdowej i międzygalaktycznej, strukturę komórkową.
Jego teoretyczna praca na temat prądów elektrycznych w polu zorzy polarnej (oparta na wcześniejszych pracach Kristiana Birkelanda ) została potwierdzona w 1967 roku, prądy te są obecnie znane jako prądy Birkelanda .
Praca Alfvéna była przez wiele lat kwestionowana przez starszego naukowca fizyki kosmicznej, brytyjskiego matematyka i geofizyka Sydneya Chapmana . Spory Alfvéna z Chapmanem wynikały w dużej mierze z problemów z systemem recenzowania . Alfvén rzadko korzystał z akceptacji, jaką zapewnia się starszym naukowcom w czasopismach naukowych . Kiedyś przesłał do amerykańskiego czasopisma Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity artykuł na temat teorii burz magnetycznych i zórz polarnych tylko po to, by jego artykuł został odrzucony na tej podstawie, że nie zgadza się z teoretycznymi obliczeniami ówczesnej fizyki konwencjonalnej. Przez wielu fizyków był uważany za osobę o nieortodoksyjnych poglądach w tej dziedzinie, RH Stuewer zauważając, że „...pozostał rozgoryczonym outsiderem, nie ciesząc się niewielkim szacunkiem u innych naukowców, nawet po otrzymaniu Nagrody Nobla...” i często był zmuszony do publikowania swoich prac w mało znanych czasopismach. Alfvén wspominał:
Kiedy opisuję [zjawiska plazmy] zgodnie z tym formalizmem, większość recenzentów nie rozumie tego, co mówię i odrzuca moje artykuły. Dzięki systemowi recenzowania, który rządzi dzisiaj nauką amerykańską, oznacza to, że moje prace rzadko są akceptowane przez czołowe amerykańskie czasopisma.
Alfvén odegrał kluczową rolę w rozwoju:
- Fizyka plazmy
- Naładowane wiązki cząstek
- Ośrodek międzyplanetarny
- Fizyka magnetosfery
- Magnetohydrodynamika
- Badanie zjawisk słonecznych (takich jak wiatr słoneczny )
- Nauka o zorzach polarnych
W 1939 Alfvén zaproponował teorię burz magnetycznych i zorze i teorii dynamiki plazmy w ziemi „s magnetosfery . Był to artykuł odrzucony przez amerykańskie czasopismo Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity .
Zastosowania badań Alfvéna w naukach kosmicznych obejmują:
- Teoria pasa radiacyjnego Van Allena
- Redukcja pola magnetycznego Ziemi podczas burz magnetycznych
- Magnetosfera (ochronna plazma pokrywająca ziemię)
- Powstawanie warkoczy komet
- Powstawanie Układu Słonecznego
- Dynamika plazm w galaktyce
- Kosmologia fizyczna
Poglądy Alfvéna były zgodne z poglądami twórcy fizyki magnetosfery, Kristiana Birkelanda . Pod koniec XIX wieku Birkeland zaproponował (poparty obszernymi danymi), że prądy elektryczne płynące wzdłuż pól magnetycznych Ziemi do atmosfery powodują zorzę polarną i polarne zaburzenia magnetyczne.
Obszary technologii czerpiące korzyści z wkładu Alfvéna obejmują:
- Akceleratory cząstek
- Kontrolowana fuzja termojądrowa
- Lot naddźwiękowy
- Napęd rakietowy
- Hamowanie wsteczne pojazdów kosmicznych
Wkład do astrofizyki:
- Galaktyczne pole magnetyczne (1937)
- Zidentyfikowane nietermiczne promieniowanie synchrotronowe ze źródeł astronomicznych (1950)
Na jego cześć nazwano fale Alfvéna ( oscylacje plazmy hydromagnetycznej o niskiej częstotliwości ), które rozchodzą się z prędkością Alfvéna. Wiele jego teorii na temat Układu Słonecznego zostało zweryfikowanych dopiero w latach 80. XX wieku poprzez zewnętrzne pomiary magnetosfery kometarnej i planetarnej. Ale sam Alfvén zauważył, że podręczniki astrofizyki słabo przedstawiały znane zjawiska plazmy:
Przeprowadzono badanie, w jaki sposób wiele najczęściej używanych podręczników astrofizyki traktuje ważne pojęcia, takie jak warstwy podwójne , prędkość krytyczna , efekty ściskania i obwody. Okazuje się, że uczniowie korzystający z tych podręczników pozostają zasadniczo nieświadomi nawet istnienia tych pojęć, mimo że niektóre z nich są dobrze znane od pół wieku (np. warstwy podwójne, Langmuir, 1929; efekt uszczypnięcia, Bennet, 1934 ).
Alfvén poinformował, że z 17 najczęściej używanych podręczników astrofizyki żaden nie wspominał o efekcie ściskania, żaden nie wspominał o krytycznej prędkości jonizacji, tylko dwa wspomniane obwody i trzy wspomniane warstwy podwójne.
Alfvén uważał, że problem z Wielkim Wybuchem polegał na tym, że astrofizycy próbowali ekstrapolować pochodzenie wszechświata na podstawie teorii matematycznych opracowanych na tablicy, zamiast zaczynać od znanych obserwowalnych zjawisk. Uważał również Wielki Wybuch za mit wymyślony w celu wyjaśnienia stworzenia. Alfvén i współpracownicy zaproponowali model Alfvéna-Kleina jako alternatywną teorię kosmologiczną zarówno dla kosmologii Wielkiego Wybuchu, jak i teorii stanu ustalonego .
Życie osobiste
Alfvén był żonaty przez 67 lat ze swoją żoną Kerstin (1910-1992). Wychowali pięcioro dzieci, jednego chłopca i cztery dziewczynki. Ich syn został lekarzem, jedna córka została pisarką, a druga prawnikiem w Szwecji. Pisarką była Inger Alfvén i jest dobrze znana ze swojej pracy w Szwecji. Kompozytor Hugo Alfvén był wujem Hannesa Alfvéna.
Alfvén studiował historię nauki , filozofię Wschodu i religię . W swoich poglądach religijnych Alfven był niereligijny i krytyczny wobec religii. Mówił po szwedzku, angielsku, niemiecku, francusku i rosyjsku, a także po hiszpańsku i chińsku. Wyraził wielkie zaniepokojenie trudnościami stałego gospodarowania wysokoaktywnymi odpadami promieniotwórczymi ”. Alfvén interesował się również problemami kosmologicznymi i wszystkimi aspektami fizyki zorzy polarnej i wykorzystał dobrze znaną książkę Schrödera na temat zorzy polarnej, Das Phänomen des Polarlichts . Listy Alfvéna, Treder i Schröder ukazały się z okazji 70. urodzin Tredera.Schröder szczegółowo omówił relacje między Hansem-Jürgenem Trederem, Hannesem Alfvénem i Wilfriedem Schröderem.
Nagrody i wyróżnienia
Jego imieniem nazwana została Nagroda Hannesa Alfvéna , przyznawana corocznie przez Europejskie Towarzystwo Fizyczne za wybitny wkład w fizykę plazmy. Asteroida 1778 Alfvén jest nazwany na jego cześć.
Nagrody
- Złoty Medal Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego (1967)
- Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki (1970) za pracę nad magnetohydrodynamiką (MHD)
- Franklin Medal z Instytutu Franklina (1971)
- Łomonosowa Złoty Medal z Akademii Nauk ZSRR (1971)
- Wybrany na członka zagranicznego Royal Society (ForMemRS) w 1980
- Bowie Medal William z amerykańskiego Geophysical Union (1988) za pracę nad kometami i plazm w Układzie Słonecznym
- Członek Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk
- Członek Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk Inżynierskich
- Stypendyści życiowi Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników
- Członek Europejskiego Towarzystwa Fizycznego
- Zagraniczny członek honorowy Amerykańskiej Akademii Sztuki i Nauki (1962)
- Członek Jugosłowiańskiej Akademii Nauk
- Współtwórca konferencji „Pugwash” na temat nauki i spraw światowych
- Członek Międzynarodowej Akademii Nauk
- Członek Indyjskiej Narodowej Akademii Nauk
Alfvén był jednym z nielicznych naukowców, który był zagranicznym członkiem zarówno amerykańskiej, jak i sowieckiej Akademii Nauk.
Wybrana bibliografia
Pełna lista publikacji zob.
- Książki
- Cosmical Electrodynamics , International Series of Monographs on Physics, Oxford: Clarendon Press, 1950. (Patrz także 2. wydanie 1963, współautor z Carl-Gunne Fälthammar.)
- Światy-antyświaty: antymateria w kosmologii (1966).
- Wielki Komputer: Wizja (1968) (satyra polityczno-naukowa pod pseudonimem Olof Johannesson; wyd. Gollancz, ISBN 0-575-00059-7 ).
- Atom, człowiek i wszechświat: długi łańcuch komplikacji, WH Freeman and Company, 1969.
- Życie na Trzeciej Planecie, autorstwa Kerstin Alfvén, WH Freeman and Company, 1972. ISBN 0-7167-0340-8 .
- Kosmiczna Plazma , Astrofizyka i Biblioteka Nauki Kosmicznej, tom. 82 (1981) Springer Verlag. ISBN 90-277-1151-8
- Schrödera, Wilfrieda i Hansa Jürgena Tredera. 2007. Fizyka teoretyczna i geofizyka: Wspomnienia Hansa-Jürgena Tredera (1928-2006) . Poczdam: Wydania naukowe.
- Artykuły
- O kosmogonii Układu Słonecznego I (1942) | Część II | Część III
- Międzyplanetarne pole magnetyczne (1958)
- O pochodzeniu kosmicznych pól magnetycznych (1961)
- O włóknistej strukturze korony słonecznej (1963)
- Prądy w atmosferze słonecznej i teoria rozbłysków słonecznych (1967)
- O znaczeniu pól elektrycznych w magnetosferze i przestrzeni międzyplanetarnej (1967)
- Strumienie odrzutowe w kosmosie (1970)
- Evolution of the Solar System (1976) z Gustafem Arrheniusem (książka NASA)
- Podwójne źródła radiowe i nowe podejście do fizyki plazmy kosmicznej (1978) (PDF)
- Obłoki międzygwiazdowe i powstawanie gwiazd z Per Carlqvist (1978) (PDF)
- Źródło energii wiatru słonecznego z Per Carlqvist (1980) (PDF) Omówiono bezpośredni transfer energii z aktywności fotosferycznej do wiatru słonecznego za pomocą prądów elektrycznych.
- Efekty elektromagnetyczne i struktura pierścieni Saturna (1981) (PDF)
- Trójpierścieniowy model magnetosfery z Whipple, EC i Jr.; McIlwain (1981) (PDF)
- Spotkanie Voyager 1/Saturn i kosmogoniczny efekt cienia (1981) (PDF)
- Pochodzenie, ewolucja i obecna struktura obszaru asteroidy (1983) (PDF)
- O kosmologii hierarchicznej (1983) (PDF) Postęp w badaniach laboratoryjnych plazm i metod przenoszenia wyników do warunków kosmicznych.
- Historia Układu Słonecznego zapisana w strukturze pierścieni Saturna (1983) (PDF)
- Kosmologia - mit czy nauka? (1984) (PDF)
- Kosmogonia jako ekstrapolacja badań magnetosfery (1984) (PDF)
Zobacz też
- Rezonator Alfvéna
- Plazma astrofizyczna
- Heliosferyczny arkusz prądu
- Ponowne połączenie magnetyczne
- Turbulencja magnetohydrodynamiczna
- Fala magnetodźwiękowa
- Konwekcja Marklunda
- Parametry plazmy
- Stabilność plazmy
- Wiatr słoneczny
- Spheromak
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- Biografia Hannesa Alfvéna
- Hannes Alfvén na Nobelprize.org, w tym Wykład Nobla, 11 grudnia 1970 Fizyka Plazmy, Badania Kosmiczne i Powstanie Układu Słonecznego
- Biografia Hannesa Alfvéna ( Królewski Instytut Technologiczny w Sztokholmie, Szwecja)
- Hannes Alfvén Biographical Memoirs (Proceedings of the American Philosophical Society )
- Papiery Hannesa Olofa Gosty Alfvén
- Medal Hannesa Alfvéna - przyznawany za wybitny wkład naukowy w zrozumienie procesów plazmowych w Układzie Słonecznym i innych kosmicznych środowiskach plazmowych
- Kalendarium zdobywców Nagrody Nobla: Hannes Olof Gosta Alfvén
- Dokumenty Hannesa Alfvéna (1945-1991) w Bibliotece Zbiorów Specjalnych Mandeville.
- Weisstein, Eric Wolfgang (red.). „Alfven, Hannes (1908-1995)” . NaukaŚwiat .
- Nekrolog QJRAS 37 (1996) 259
- Hannes Alfvén Stulecie urodzin 30 maja 2008 (2008)