Bernard H. Lavenda - Bernard H. Lavenda

Bernard H. Lavenda
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Bernard H. Lavenda
Nato ( 1945/09/18 )18 settembre 1945 (75 anni)
New York City , Stati Uniti
Nazionalità italiano
Premi Premio Oscar Telesio-Galilei nel 2009
Carriera scientifica
Campi Fisica

Bernard Howard Lavenda (nato il 18 Settembre, 1945) è un professore in pensione di Chimica Fisica presso l' Università di Camerino ed esperto di irreversibili termodinamica . Ha contribuito a molte aree della fisica, tra cui quella del moto browniano , e nell'istituzione delle basi statistiche della termodinamica e delle teorie geometriche non euclidee della relatività. È stato il coordinatore scientifico della "Rete Europea della Termodinamica" nel Programma della Commissione Europea per il Capitale Umano e la Mobilità. È stato anche fautore della costituzione e direttore scientifico di un Centro Nazionale (Italiano) di Termodinamica, e ha agito come consulente scientifico per aziende come il Gruppo ENI , dove ha contribuito a fondare TEMA, società di consulenza per SNAM Progetti, ENEA (Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, Energia e Ambiente) e il Solar Energy Research Institute di Golden, Colorado . Ha avuto più di 130 articoli scientifici pubblicati su riviste internazionali, alcuni critici delle nuove mode e modalità della fisica teorica.

Il professor Lavenda attualmente vive a Trevignano Romano vicino a Roma, è sposato con due figli adulti e due nipoti, ai quali è dedicato il suo libro di testo "Una nuova prospettiva sulla termodinamica".

Biografia

Nei primi anni

Bernard H. Lavenda è nato a New York City. Dopo aver completato la scuola secondaria a North Adams, nel Massachusetts , ha frequentato la Clark University dove si è laureato con lode nel 1966 in chimica. Dopo aver superato l'esame di ammissione al programma di dottorato presso il Weizmann Institute of Science , iniziò il lavoro sperimentale sugli enzimi sotto la direzione di Ephraim Katzir , che sarebbe poi diventato il presidente di Israele. Rendendosi conto che non era adatto a un lavoro sperimentale, cadde sotto l'influenza del fratello di Ephraim, Aaron, dopo aver letto il suo libro Nonequilibrium Thermodynamics in Biophysics , scritto in collaborazione con Peter Curran.

Dopo la guerra dei sei giorni, Aaron Katchalsky lo ha aiutato a ottenere una borsa di studio per un dottorato nel gruppo di Ilya Prigogine a Bruxelles.

Tesi di dottorato

La sua tesi di dottorato, "Analisi cinetica e interpretazione termodinamica delle transizioni instabili di non equilibrio in sistemi aperti", ha dimostrato che quando reazioni chimiche non lineari omogenee lontane dall'equilibrio sul ramo termodinamico, che è un'estensione della legge dell'azione di massa all'equilibrio, diventano instabili esse effettuare transizioni a rami cinetici con minore produzione di entropia rispetto al ramo termodinamico.

Questo risultato è stato inizialmente contestato da Prigogine che ragionava su instabilità idrodinamiche, come l'instabilità di Rayleigh-Benard, che mostrano una maggiore produzione di entropia oltre il punto critico al fine di mantenere le strutture spaziali. Prigogine in seguito considerò queste strutture spaziali prodotte da sistemi instabili a diffusione chimica, basati sui modelli morfologici di Alan Turing , chiamandole "strutture dissipative" e per le quali Prigogine ricevette il Premio Nobel per la Chimica nel 1977.

Prigogine in seguito ha riconosciuto che tali transizioni a stati inferiori di riduzione dell'entropia erano possibili poiché non erano coinvolti cambiamenti strutturali spaziali, e in seguito ha incorporato il lavoro di Lavenda in un capitolo del suo nuovo libro Teoria termodinamica della struttura, stabilità e fluttuazioni, scritto in collaborazione con Paul Glansdorff . Dopo aver conseguito il dottorato presso l'Universite Libre de Bruxelles, con la plus grande distinction, è tornato in Israele nel 1970 per lavorare come studente post-dottorato presso il Dipartimento di Chimica Fisica dell'Università Ebraica. In quel periodo pubblicò una breve nota sulla rivista di fisica italiana, Lettere Al Nuovo Cimento [3 (1972) 385-390] criticando i criteri di evoluzione universali di Glansdorff-Prigogine che attribuiscono una disuguaglianza a un potenziale che è una funzione solo di intensiva variabili, le forze. Ha sottolineato che non potrebbe esistere alcun potenziale termodinamico di questo tipo, poiché sarebbe privo di tutte le informazioni riguardanti la dimensione del sistema o il numero di particelle che contiene. La disuguaglianza sarebbe un criterio di stabilità, ma, a causa dell'assunzione di equilibrio locale (stabile) delle componenti in cui è scomposto il sistema, la somma delle componenti stabili difficilmente può diventare instabile. La nota sarebbe probabilmente passato inosservato se non fosse per la citazione di Peter Landsberg di esso nella sua natura recensione del libro Glansdorff-Prigogine [PT Landsberg, "La quarta legge della termodinamica"], dove ha predetto "l'occasionale mancanza di lucidità nel libro che potrebbe suscitare discussioni nei prossimi anni ".

carriera

Consulenze

Dopo l'omicidio di Aharon Katzir nel massacro dell'aeroporto di Lod nel maggio 1972, Lavenda ha accettato una posizione di consulente al Nuovo Pignone a Firenze, insieme a una posizione di insegnante presso l'Università di Pisa. Tramite il vicepresidente del Nuovo Pignone entra in contatto con Vicenzo Gervasio, divenuto poi presidente di ENI Data, e si concretizza l'idea di costituire una società dedicata all'analisi e modellazione dinamica dei processi di fouling in raffinerie e reattori. Ha stabilito relazioni tra ENI e Northwest Research, Boeing e SERI (Solar Energy Research Institute). Ha contribuito a formare una nuova società all'interno del gruppo ENI, TEMA, che è stata supportata da SNAM Progetti. Pur mantenendo una borsa di studio non retribuita in Termodinamica presso l'Università di Napoli, Lavenda ha pubblicato la sua valutazione critica delle teorie allora attuali della termodinamica irreversibile, Termodinamica dei processi irreversibili, nel 1978. È stato originariamente pubblicato dalla Macmillan Press e in seguito è diventato un Dover Classic di Scienza e matematica.

Camerino anni

Nel 1980 ha vinto una cattedra in Chimica Fisica. Trasferitosi a Camerino, vi trascorrerà più di tre decenni. Il suo primo libro in questo periodo, "Nonequilibrium Statistical Thermodynamics", pubblicato da Wiley nel 1985, sviluppò la generalizzazione non lineare della formulazione Onsager-Machlup delle fluttuazioni di non equilibrio che era limitata ai processi lineari (gaussiani). Così come l'equilibrio è caratterizzato dallo stato di massima entropia, corrispondente alla massima probabilità, gli stati di non equilibrio sono caratterizzati dal principio di minima dissipazione di energia, corrispondente alla massima probabilità di una transizione tra stati di non equilibrio non ben separati nel tempo. Questo principio può essere generalizzato a fluttuazioni non gaussiane nel limite del piccolo rumore termico e costituisce un analogo cinetico del principio di Boltzmann.

Durante un anno sabbatico del 1986 a Porto Alegre, Lavenda ha avuto tutto il tempo per curiosare nella ben fornita biblioteca dell'Universidade Federale di Rio Grande del Sud. È rimasto impressionato dal parallelismo tra inferenza statistica e termodinamica statistica: due rami distinti e separati che essenzialmente lavorano sugli stessi problemi ma senza apparenti collegamenti. Il suo lavoro, riassunto in Statistical Physics: A Probabilistic Approach, pubblicato da Wiley-Interscience nel 1991, completa il principio di Boltzmann, che esprime l'entropia come logaritmo di un fattore combinatorio, mostrando che l'entropia è il potenziale che determina la legge di Gauss di errore per il quale il valore medio è il valore più probabile. Così come esistono interpretazioni dell'inferenza statistica relative alla frequenza e al grado di credenza ( teorema di Bayes ), lo stesso dovrebbe applicarsi alla termodinamica statistica. L'interpretazione della frequenza si applica a variabili estese, come l'energia e il volume che possono essere campionati, mentre le interpretazioni del grado di credenza si applicano alle variabili intensive, come temperatura e pressione, per le quali il campionamento non ha significato. La connessione tra i due rami traduce la disuguaglianza di Cramer-Rao in relazioni di incertezza termodinamica, analoghe alle relazioni di incertezza meccanica quantistica, dove più conoscenza abbiamo su una variabile termodinamica meno sappiamo del suo coniugato. Poiché la mancanza di una distribuzione di probabilità significa l'assenza delle sue statistiche, la possibilità di una statistica intermedia, o quella che viene chiamata parastatistica, tra la statistica di Bose-Einstein e la statistica di Fermi-Dirac è inesistente.

La termodinamica statistica si occupa di solito del comportamento più probabile che diventa quasi certezza se vengono prelevati campioni sufficientemente grandi. Ma a volte le sorprese sono in serbo dove il comportamento estremo diventa quello prevalente. Rivolgendo la sua attenzione a eventi così rari, Lavenda ha pubblicato nel 1995 Thermodynamics of Extremes, il cui vero interesse risiede nella formulazione di una termodinamica dei terremoti che è stata successivamente pubblicata sugli Annali di Geofisica (Extreme value statistics and thermodynamics of earthquakes: "Large earthquakes"; " sequenze di scosse di assestamento "), e che sta guadagnando sempre più attenzione. Definendo correttamente l'entropia e l'energia, una temperatura può essere associata a una sequenza di scosse di assestamento dandole un mezzo aggiuntivo di caratterizzazione. È prevista una nuova relazione grandezza-frequenza che si applica agli shock post-shock raggruppati in contrasto con la [legge di Gutenberg-Richter] che li tratta come eventi casuali indipendenti e distribuiti in modo identico.

Tentativi di formare un centro per la termodinamica

Negli anni Novanta Lavenda vedeva la termodinamica come un patrimonio culturale che poteva avere un posto nella società italiana, e sarebbe stato pertinente sia alla ricerca industriale che alla conservazione del proprio patrimonio artistico. Era un fautore della creazione di un Centro Nazionale di Termodinamica per il quale non erano disponibili finanziamenti. Catturando l'interesse dell'ENEA, ovvero l'Agenzia italiana per le risorse energetiche alternative, ha presentato domanda di finanziamento alla Commissione Europea del Programma Capitale Umano e Mobilità. Il suo progetto, "Termodinamica dei sistemi complessi", si è classificato al sesto posto nella sezione Chimica con il massimo finanziamento nel 1992. Ciò ha portato alla formazione di una rete di termodinamica europea composta da 16 partner nell'UE e in Svizzera. Successivamente è stato esteso ai paesi dell'Europa orientale nel programma PECO della Commissione europea. Ciò portò infine alla costituzione di un Centro Nazionale per la Termodinamica che fu istituito dall'ENEA, ma durò solo alcuni mesi, perché i fondi europei furono assorbiti da altri progetti

Anni dopo

Spesso critico nei confronti delle nuove mode e modalità della termodinamica, Lavenda ha scritto A New Perspective on Thermodynamics , pubblicato nel 2009, tornando alla concezione originale di Carnot secondo cui il lavoro può essere fatto solo quando c'è una differenza di temperatura e la necessità di chiudere il ciclo prima quel lavoro può essere valutato. Più recentemente Lavenda ha indirizzato i suoi interessi alla relatività dotandola di un nuovo fondamento basato su geometrie non euclidee . Piuttosto che misurare le distanze in termini della solita metrica euclidea, le distanze sono definite in termini di ciò che è noto come cross-ratio, una prospettiva invariante di quattro punti, che, per lo spazio delle velocità, è semplicemente la combinazione di longitudinale Turni doppler . Gli spostamenti Doppler sono fondamentali per la relatività: gli spostamenti Doppler obliqui descrivono l'aberrazione, mentre quelli del secondo ordine descrivono la contrazione della lunghezza, ma piuttosto che essere nella direzione del movimento sono perpendicolari ad essa. Il disco in rotazione uniforme, che è considerato da alcuni l'anello mancante nella formulazione di Einstein della relatività generale, è esattamente descritto dalla metrica iperbolica in coordinate polari, dal nome del geometra italiano del XIX secolo Eugenio Beltrami, che predice la circonferenza del disco essere maggiore quando è in movimento rispetto a quando è a riposo. Quindi un disco in rotazione uniforme appartiene allo spazio iperbolico, e non euclideo, e così anche alla relatività.

Monografie e libri di testo

  • Una nuova prospettiva sulla relatività: un'odissea negli spazi nonuclidei : World Scientific (2011)
  • Una nuova prospettiva sulla termodinamica : Springer , New York (2009) ISBN  978-1-4419-1429-3
  • Termodinamica degli estremi : Horwood (1995)
  • Statistical Physics: A Probabilistic Approach (1991), Dover Reprint 2016 ISBN  978-0486810317 (pbk)
  • Termodinamica statistica di non equilibrio - Wiley (1985) ISBN  0-471-90670-0 , Dover Reprint 2019 ISBN  978-0486833125 (pbk)
  • Termodinamica dei processi irreversibili - Macmillan Press, Londra, 1978 ISBN  0-333-21616-4 , Dover Reprint in Dover Classics of Science and Mathematics 1993 ISBN  0-486-67576-9 (pbk)
  • Traduzione russa Mir, Mosca, 1999 ISBN  5-03-003211-8
  • Introduzione alla Fisica Atomica e Statistica - (coautore E. Santamato) Liguori Editore, Napoli , 1989
  • Termodinamica dei processi irreversibili - Traduzione italiana, Liguori Editore, Napoli, 1980 ISBN  978-88-207-0952-5
  • Introduzione alla Fisica Atomica e alla Statistica -In italiano
  • Where Physics Went Wrong : World Scientific , Singapore (2015) ISBN  978-9814632928
  • Seeing Gravity : (2019) ISBN  978-1092314022

Posizioni accademiche

  • 1980-2014 - Professore Ordinario di Fisica Chimica, Università di Camerino , Camerino , Italia
  • 1997 - Direttore Scientifico del Centro Nazionale di Termodinamica, ENEA Roma
  • 1992–1996 - Coordinatore scientifico della rete europea della termodinamica
  • 1993–1996 - Coordinatore scientifico dell'Est European Thermodynamics Network della Commissione Europea (PECO)
  • 1986 - Visiting Professor, Department of Physics Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre (RS), Brasil
  • 1978–1984 - Consulente Scientifico presso TEMA (Gruppo ENI) Bologna
  • 1975–1980 - Professore Incaricato di Termodinamica Università di Napoli , Facoltà di Scienze Naturali
  • 1975–1976 - Professore Incaricato di Elettronica, Università di Napoli , Facoltà di Ingegneria
  • 1974–1975 - Incarico di Ricerca presso l'Istituto Internazionale di Genetica e Biofisica, Napoli
  • 1972–1973 - Professore Incaricato di Statistica Chimica, Università di Pisa , Facoltà di Scienze Naturali

Storia accademica

Premi e riconoscimenti

  • Telesio-Galilei Academy Award 2009 assegnato per il suo lavoro sulla termodinamica irreversibile e contributi a molte aree della fisica, comprese quelle del moto browniano, e nell'istituzione delle basi statistiche della termodinamica e dei suoi contributi all'astrofisica / cosmologia. http://www.telesio-galilei.com/tg/index.php/academy-award-2009

Riferimenti