Норман Джулиус Забуски
Norman Julius Zabusky
Norman Zabusky 2005.jpg
Дата рождения 4 января 1929(1929-01-04)
Место рождения
Дата смерти 5 февраля 2018(2018-02-05) (89 лет)
Место смерти
Страна
Научная сфера нелинейная динамика
вычислительная гидродинамика
Место работы Лаборатории Белла
Питтсбургский университет
Институт Вейцмана
Ратгерский университет
Альма-матер Городской колледж Нью-Йорка
МТИ
Калтех
Научный руководитель Милтон Плессет
Леверетт Дейвис мл.
Известен как соавтор открытия солитонов в уравнении КдФ
Награды и премии
Commons-logo.svg Норман Джулиус Забуски на Викискладе

Норман Джулиус Забуски (англ. Norman Julius Zabusky; 4 января 1929, Нью-Йорк5 февраля 2018, Беэр-Шева) — американский физик-теоретик и математик, автор работ по нелинейной физике, вычислительной гидродинамике и экспериментальной математике, наиболее известный по совместному с Мартином Крускалом открытию солитонов в уравнении Кортевега — де Фриза.

Биография

Норман Забуски родился в 1929 году в Бруклине в семье Хаймана и Анны Забуски. После окончания Бруклинской технической школы (англ. Brooklyn Technical High School) он поступил в Городской колледж Нью-Йорка, где в 1951 году получил степень бакалавра по электротехнике. Два года спустя он получил степень магистра по электротехнике в Массачусетском технологическом институте, а в 1959 году — докторскую степень по теоретической физике, защитив в Калифорнийском технологическом институте диссертацию на тему «Гидромагнитная устойчивость цилиндрических потоков плазмы» (англ. Hydromagnetic stability of a streaming cylindrical plasma, научные руководители — Милтон Плессет[en] и Леверетт Дейвис мл.). Следующий год Забуски провёл в качестве постдока в Институте физики Общества Макса Планка в Мюнхене, а затем стал исследователем в Лаборатории физики плазмы Принстонского университета. Уже в 1961 году он перешёл в Лаборатории Белла, где в 1968 году возглавил первый отдел вычислительных исследований. В 1976—1988 годах учёный занимал пост профессора математики в Питтсбургском университете, после чего перебрался в Ратгерский университет, где работал сначала профессором вычислительной гидродинамики (англ. State of New Jersey Professor of Computational Fluid Dynamics), а в 2000—2005 годах — профессором прикладной физики (англ. Donald H. Jacobs Chair in Applied Physics). Кроме того, в начале 1990-х годов в университете Забуски основал и руководил Лабораторией визиометрики и моделирования (англ. Laboratory for Visiometrics and Modeling). После выхода в отставку он был приглашённым исследователем в Институте Вейцмана в Израиле[1][2].

Забуски активно занимался правозащитной деятельностью. С 1981 года он был членом Комитета обеспокоенных учёных[en] и в течение ряда лет состоял в его консультативном совете. В 1970-е — 1980-е годы учёный выступал в защиту советских «отказников», во время визита в СССР в 1983 году встречался с рядом лишённых работы и права выезда физиков, из-за чего по распоряжению властей был выслан из страны[2][3].

Забуски скончался 5 февраля 2018 года от идиопатического лёгочного фиброза[1].

Научная деятельность

Забуски принадлежит ряд важных результатов в нелинейной физике, вычислительной гидродинамике, экспериментальной математике. В первой половине 1950-х годов он участвовал в прикладных исследованиях, связанных с военными разработками, — занимался расчётами системы обратной связи для управления движением торпед и моделированием динамики полёта управляемых ракет типа «Спэрроу». Во второй половине 1950-х годов областью его исследований стала физика плазмы, в частности вопросы устойчивости потоков замагниченной плазмы, актуальные для решения проблем управляемого термоядерного синтеза. Выбор данного направления исследований вывел учёного на более общие и фундаментальные задачи, связанные с решением нелинейных уравнений[4].

Распад синусоидальной волны на солитоны, наблюдавшийся Забуски и Крускалом при численном решении уравнения КдФ

В 1965 году вместе с Мартином Крускалом Забуски обнаружил устойчивое локализованное решение нелинейного уравнения Кортевега — де Фриза (КдФ), которое описывает длинные волны на мелководье и которое они получили в континуальном пределе[d] при рассмотрении известной проблемы Ферми — Паста — Улама (ФПУ)[en]. Хотя импульсные решения этого уравнения были известны и ранее, численные расчёты позволили выявить их новые неожиданные свойства. Оказалось, что эти импульсы ведут себя подобно частицам, не разрушаясь при прохождении друг через друга, а начальные возбуждения в системе распадаются на серию таких импульсов. Такие решения, которые Забуски и Крускал назвали солитонами, стали первым примером такого рода нелинейных волн, встречающихся в различных физических, химических, биологических системах. Их обнаружение оказалось мощным стимулом для развития нелинейной динамики, в частности для разработки в течение следующих нескольких лет метода обратной задачи рассеяния[1][2].

Во второй половине 1960-х годов Забуски совместно с Гэри Димом (англ. Gary Deem) численно исследовал солитонные решения так называемого модифицированного уравнения КдФ и поведение нелинейной цепочки в проблеме ФПУ с изменёнными начальными условиями, обнаружив новые её состояния (так называемые n-curve states, разновидность дискретного бризера[en]). Вместе с Крускалом он исследовал законы сохранения для уравнения КдФ, нашёл несколько новых его инвариантов и доказал их единственность[5]. В 1971 году Забуски и Гэлвин провели первое успешное сравнение результатов численного решения уравнения КдФ с экспериментальными измерениями волн на воде. С конца 1960-х годов научные интересы Забуски сместились в сторону вычислительной гидродинамики, в частности моделирования турбулентных потоков. Так, он показал необходимость учёта вихревых процессов для объяснения экспериментальных результатов, связанных с полётом баллистических ракет (1969, 1971); разработал алгоритм контурной динамики (англ. contour dynamics) для двумерного уравнения Эйлера (1973) и обобщил этот метод на случай ионизированной плазмы в ионосфере (1980); ввёл представление о так называемых V-состояниях, представляющих собой поступательно движущийся и вращающийся неизменный одиночный вихрь (1978) и т.д.[6]

В ходе работы по численному решению нелинейных уравнений Забуски пришёл к выводу о важности визуализации получаемых решений. В 1990 году вместе с Франсуа Битцем (François Bitz) он предложил термин «визиометрика» (англ. visiometrics) для обозначения основанного на визуализации подхода к анализу свойств динамических и волновых систем и в дальнейшем активно популяризировал данное направление исследований[1][2].

Награды