A világ legrégebbi tudományos folyóirata, a Philosophical Transactions of the Royal Society, a 378-ik évfolyamát publikálja 2020-ban. (A lapról bővebben itt lehet olvasni: https://royalsocietypublishing.org/rstl/about)
Az újság csak tematikus különszámokat jelentet meg, amelyekben meghívott szerzők publikálhatnak. A tematikus különszámok a fizika, matematika és a mérnöki tudományok általános érdeklődésre számot tartó aktuális témaköreit dolgozzák fel, mint például nemlineáris struktúrális dinamika (https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2015/373/2051), müon tomográfia (https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2019/377/2137), vagy földrengések statisztikus fizikája (https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2019/377/2136), csak néhány, magyar érdekeltségű számot említve az utóbbi évekből. A különszámokat vendégszerkesztők állítják össze, azaz hívják meg az adott terület vezető kutatóit. A szerkesztés jogáért pályázni kell. A napokban jelent meg a PTRSA legújabb tematikus száma "A nemegyensúlyi termodinamika fundamentális problémái" címmel, intézetünk kutatója, Ván Péter szerkesztésében.
Miről szól ez a különszám, miféle fundamentális problémák vannak ezen a területen? - kérdeztük a szerkesztőt.
A nemegyensúlyi termodinamikára általában úgy tekintünk, mint származtatott elméletre. A törvényei, a termodinamika főtételei, a mikroszkopikus összetevők viselkedéséből származtathatóak. Ugyanakkor a termodinamikai törvények általánosak abban az értelemben, hogy minden általunk ismert anyagnak van hőmérséklete és növekszik az entrópiája, a mikroszkopikus vagy mezoszkopikus szerkezetétől függetlenül. A nemegyensúlyi termodinamika ebből indul ki és az általános törvények szempontjából vizsgálja az anyag tulajdonságait. Éppen ezért ez a legszélesebb körben alkalmazható fizikai elmélet. Mindegy, hogy a kvarkanyag tulajdonságait vagy kövek töredezését akarjuk megérteni a második főtételt hiba figyelmen kívül hagyni. A különszám egyik fő motivációját az adta, hogy az utóbbi években felmerült a gravitáció törvényeinek termodinamikai megalapozhatósága (pl.https://link.springer.com/article/10.1007/JHEP04(2011)029). Ez azt jelentheti, hogy a második főtételnek esetleg mélyebb szerepe van, mint általában gondoljuk.
A fizika törvényei tökéletes, disszipációmentes világon alapulnak. A súrlódás, veszteségek zavaró, kiküszöbölendő tényezők. Viszont a valóságban és a gyakorlatban veszteségek - azaz szakkifejezéssel a disszipáció - elkerülhetetlenek. Minimalizálni is jobban tudjuk a veszteségeket, ha értjük hogyan működnek. A nemegyensúlyi termodinamika legfontosabb kérdésköre a disszipatív törvények származtatása az előbb említett általános elvekből. Legalább 6 jelentősebb iskola van, amelyek különféle módszertannal vezetnek le disszipatív mozgásegyenleteket. Ezek más-más matematikai és fizikai elveket hangsúlyoznak és egymással nem mindig átfedő területekre specializálódtak. A disszipatív törvények levezetésében a matematikai és fizikai kérdések nagyon szorosan kapcsolatban vannak, Ockham borotváját nem egyszerű jól használni.
"Ockham-borotvája egy filozófiai elv, amely szerint két, az adott jelenséget egyformán jól leíró magyarázat közül azt érdemes választani, amelyik az egyszerűbb."
Például az orosz Godunov iskola szerint a disszipatív dinamika egyenleteinek matematikai szerkezete szimmetrikus hiperbolikus struktúrájú kell legyen. Ekkor nagyon szoros kapcsolatban maradunk a fizikában általánosan használt, variációs elveken alapuló, módszertannal és erős numerikus módszereket használhatunk. Más csoportok más célokat tartva fontosabbnak szintén remek eredményeket érnek el.
Miért vállalkozik egy kutató ilyen szervezőmunkára manapság, ahelyett, hogy minden energiáját új tudományos eredmények elérésére és azok publikálására fordítaná?
Sok oka lehet, az újság kiválóan összefoglalja ezeket: https://royalsociety.org/journals/authors/benefits/theme-issue/
Az én fő motivációm a pályázat beadására az volt, hogy ezek a divergens kutatások összehangoltabbá váljanak, a különféle iskolák jobban figyeljenek egymásra és használják egymás eredményeit. A különszám segítség ahhoz, hogy a részek összeálljanak egy egésszé. Úgy érzem, hogy közel vagyunk hozzá, hogy egységes módszertan alakuljon ki a disszipatív és ideális rendszerek dinamikájának származtatására. A közös erőfeszítés és az együttműködés az elméleti területeken is nagyon javíthatja egy kutatás hatékonyságát és itt az egymás iránt általában nagyon kritikus irányzatokat egymás mellett olvasni bevilágító. Maga a cél pedig hihetetlen érdekes, hiszen a természettörvények mögötti metaelvekről eddig variációs elvként gondolkodott a fizika. Most ezzel kapcsolatban többet megérthetünk. Nekem személy szerint szerkesztőként alaposabban el kellett olvasnom a kollégák írásait mint a különszám nélkül megtettem volna. Ez már most segít a közvetlen kutatásban, Kovács Róbert kollégámmal itt publikált cikkünket is többször átfogalmaztuk ennek hatására. Mi a mellett érvelünk, hogy variációs elvek nem is kellenek, ha jól használjuk, a második főtétel elég lehet disszipatív és ideális mozgástörvények levezetéséhez egyaránt.
Az Philosophical Transactions of the Royal Society aktuális száma itt érhető el: https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2020/378/2170
A tartalomjegyzék pdf-ben itt érhető el.
