让-皮埃尔·珀蒂传记

biographie

让-皮埃尔·佩蒂:生平简介

……让-皮埃尔·佩蒂生于1937年。1961年,他毕业于巴黎国立高等航空航天学院(流体力学专业)。

……

……在校期间,他完成了一些未发表的关于超音速盘状喷嘴和极薄高超音速平面射流的个人研究,这些研究充满了许多看似矛盾的特性。

……1961年,他受邀前往普林斯顿大学。在前往美国的途中,他登上了名为“毛里塔尼亚号”的轮船,这艘船是在泰坦尼克号之前不久在英国建造的。幸运的是,这是一次愉快的旅程,途中并未遭遇冰山。

……在普林斯顿,他加入了由博加诺夫教授领导的詹姆斯·福雷斯特尔中心,但他的停留时间非常短暂。

……当他到达实验室时,发现那里空无一人,因为所有人都出去吃午饭了。佩蒂的好奇心占了上风,他决定四处看看。他无视了“限制区域,仅限授权人员进入”的标识,发现了一台形状像圆盘、非常奇怪的机器。他决定仔细检查它,于是爬了上去。

……当博加诺夫博士吃完午饭回来时,佩蒂决定和他谈谈自己看到的东西。博加诺夫很生气:

“你疯了吗?”他说,“你知道那是一台绝密机器吗!”

佩蒂回答说:

“别开玩笑了,它永远也飞不起来。那只是一台地效飞行器,你根本不可能用它起飞。”

……谈话不欢而散,佩蒂不得不离开大学,立即离开普林斯顿。身无分文,他在纽约格林威治村卖画谋生,以赚取返回法国的旅费。

……他返回法国时乘坐的轮船是著名的“法国海运公司”旗下的“自由号”,而这将是该船的最后一航,因为它已被卖给一家日本公司,该公司打算将其改造成一座浮动酒店。

……返程途中未见冰山,只有一场伴有极其猛烈西风的秋季风暴。海浪高达30米,海面布满泡沫。几乎每个人都遭受了严重的晕船之苦。相邻两个波峰之间的距离几乎与船身长度相当,接近300米。风和浪都从船的后方和一侧袭来。原本以大致相同速度航行的船只突然开始剧烈摇摆。佩蒂回忆道:

“在所有的起伏中,船身倾斜达43度。船上有两人死亡。一位老妇人在船舱内摔倒,撞到了洗脸盆;一名服务员因未能及时松开手中的托盘,在走廊尽头头部重重撞击,受了重伤。”

佩蒂能够从船上较高的甲板观察到这一现象。

……船长决定转向西方,以迎击极其危险的海浪。佩蒂对这场风暴着迷不已。一天夜里,他想探索通常禁止乘客进入的下层甲板,以便近距离观察汹涌的大海。黑色的巨浪和白色的泡沫遮蔽了地平线。突然,佩蒂意识到一股海浪正涌上船桥,船桥被海水淹没,他自己也险些被海浪卷走,独自留在深夜大西洋的船尾航迹中。他勉强自救。

……佩蒂回到法国后,服兵役,成为陆军中尉,并在德国弗莱堡经营一家军用滑翔俱乐部。业余时间,他进行了200次自由落体跳伞。

……由于在普林斯顿的经历令他略感失望,他做了几年艺术家。他在巴黎以绘画和雕刻铜版及石版画为业。随后,他加入了一家位于法国南部、拥有固体火箭测试场的公司。

……但他很快对此感到厌倦,转而加入了一家国家研究所。他从事磁流体动力(MHD)发电装置的研究,这是一种基于所谓“激波管”(短时激波驱动风洞)的短时系统。后者在200微秒内产生高温高密度氩气流,压力为1巴,温度为一万度,速度为2500米/秒。

……将这种气流与横向2特斯拉的磁场结合,会产生强大的感应电场VB以及流经壁面电极和外部负载的电流。在如此高的温度下,氩气的电导率足够高,从而产生巨大的电功率密度:对于一个啤酒罐大小的MHD通道,功率可达两兆瓦。

……那是1965年。人们关注MHD发电装置的高效率(理论上可达60%)。各国实验室资金充裕,投入了大量资金。

……MHD研究人员梦想将他们的发电机与高温反应堆(HTR)耦合。氩气或氦气等惰性气体将冷却反应堆核心并从中提取热能。添加2%的铯可以提高电导率。

……HTR研究人员拒绝考虑工作温度高于1500度的反应堆。而MHD需要2000或2500度……

……于是,人们开始思考双温系统(在美国是Kerrebock,在俄罗斯是Shendlin及其同事)。这个想法很简单。荧光灯管就是一个双温装置。其中的气体(氖气)是冷的,证据是你可以用手触摸它。但电场赋予自由电子巨大的能量。这些电子撞击玻璃壁内的荧光层,使其反应并发出白光。

……美国和俄罗斯人认为,在某些适当条件下,双温MHD发电机可以工作,例如气体温度为1500度,电子温度为2500-3000开尔文。这样可以获得良好的电导率(取决于电子温度)、良好的效率,事实上,一切都很好。

……但在1964年,一位年轻的俄罗斯人前往英国纽卡斯尔参加国际MHD会议。这位年轻的E.维利霍夫属于俄罗斯团队。作为理论家,他预言:

“你们的双温等离子体将相当不稳定。你们将会出现平面电子密度波,将工作气体变成……电容器,即高电导率和低电导率层的交替序列。电流将无法流动,因此没有电能,什么都没有。‘我已经计算过这一切了’,他说。”

……没有人相信他,但事实证明他是对的。1967年在华沙,位于丰特奈-欧罗斯的“台风”装置法国建造者里科托总结道:“我们遇到了维利霍夫所预言的电热不稳定性这堵墙。”

……1965年,佩蒂加入了由J.瓦朗西教授(现已去世)领导的马赛流体力学研究所。法国人模仿美国的伯特·佐德雷尔,使用激波管在源头产生热气流,并迅速将其推向小型MHD通道。事实证明,这些实验成本相对较低。2特斯拉的磁场由电容器组提供。MHD通道由有机玻璃制成,电极由红铜制成。

……在法国,法国原子能委员会(CEA)几乎垄断了“闭式循环”MHD活动。但他们的大型发电机“台风”在其大厅中被证明是不稳定的,就像世界上其他同类装置一样。电力输出几乎为零。

于是CEA的人说:

“我们为什么不尝试用马赛实验室里的这些小型激波管来模拟它呢?”

……这个想法来自Kerrebrock的一位年轻学生:索尔贝斯。在马赛,合同很快签署,尽管那里没有人知道什么是双温发电机。刚入职不久的佩蒂开始学习等离子体物理。1967年,萨顿和谢尔曼刚刚出版了他们优秀的著作《工程磁流体力学》(麦格劳-希尔出版社)。佩蒂理解了这个问题,建立了自己的理论,发表了关于维利霍夫不稳定性的理论,并提出了一个原创想法。他通过理论研究发现在等离子体变得“完全电离”时,如果速度足够快,不稳定性就不会发生。电离稳定了等离子体。这一现象在十五年后被一位日本人重新发现,他称之为“攀登富士山”(因为不稳定性增长率曲线的特殊形状,看起来像著名的日本火山)。

……1966年,佩蒂计算的实验完全成功。这是世界上首次MHD发电机在稳定条件下以双温模式工作并输出大功率。气体温度:6000度,电子温度:10,000度。输出功率:两兆瓦(持续200微秒……)。

佩蒂的同事们持怀疑态度。但佩蒂说:

“让我们在气体中加入2%的二氧化碳。它将吸收电子气的能量,将其转化为振动能量和辐射输出。由于CO2的大截面,这个过程将非常快,我已经能够计算出这一点。”

……再一次,佩蒂的预测是准确的。他证实了自己是一位优秀的预言家,并能够在1967年华沙国际MHD会议上展示他的工作。后来,气体温度成功地降低到4000开尔文。等离子体的稳定性通过第一台可用的美国电子相机拍摄的照片得到证实。

……实验室主任热情高涨。每个人都认为这就是解决方案,并梦想将气体温度降低到1500度。当然,激波管只是一个模拟器。但人们认为这个想法很棒,应该能解决“大哥”们——全尺寸MHD转换器的问题。

……实验室老板决定像往常一样亲自进行实验。他把自己的人马安排在佩蒂亲手建造的装置上,并将佩蒂排斥在阁楼的一个小房间里。在那里,佩蒂重新计算并笑了:这艘船是一艘漏水的船。理论表明,这种方法无法将气体温度降至4000度以下。所有的兴奋都白费了……

……在接下来的几个月里,佩蒂拼命工作,构建他的“救生艇”:一篇基于电离气体动力论的博士论文。他知道他将不得不放弃在这里七年的艰苦工作,离开实验室。

……楼下,事情进展并不顺利。老板的合作者犯了许多错误,几乎摧毁了MHD转换器。瓦朗西命令佩蒂回来重建几乎被毁的机器。但为时已晚。佩蒂的博士论文已经完成,他离开了实验室,实验室随之沉没。被这一切喧嚣弄得疲惫不堪,佩蒂决定在方程中将电子转化为恒星,加入马赛天文台。(实际上,对于专家来说:将玻尔兹曼方程转化为弗拉索夫方程,其第二项为零。)

他在那里工作了25年多。

……他写了30本书。有些被翻译成英文(《阿奇博尔德·希金斯的冒险》)。这些书在美国、英国、德国、意大利、葡萄牙、俄罗斯、波兰和……伊朗印刷。

……在伊朗阿亚图拉的小故事中,女主角索菲衣着暴露,他们行使权利,按照惯例让她穿着得体,披上恰多尔。一位伊朗艺术家负责为她进行这项操作。伊朗并不是唯一对女主角进行服装修改的国家。第二个国家是美国。当这些书在美国出版时,它们被伯克利大学数学系接收。佩蒂来到这所大学做讲座,并带上了已在英国印刷好的书。他将书赠送给图书馆,图书馆向学生提供两种类型的书,均为英文。有些标有“净化版”字样,另一些标有“原版”字样。

……那是二十年前的事了。这些版本现在无疑很难找到。该系列包括:

  • 看欧几里得
  • 计算机魔法
  • 一切皆相对
  • 黑洞
  • 大爆炸
  • 沉默的屏障
  • 跑,机器人,跑

……法国印刷了18个标题。

……1977年,佩蒂发现了第一台苹果II微型计算机。他编写了第一个计算机辅助3D设计程序(CAO),该程序在小型系统(48K,64K)上高效运行。他售出了1500份该软件。

……在接下来的8年里,他经营一家计算中心。同时,他向著名的盲人数学家伯纳德·莫兰学习现代几何,并绘制了2-球面的外翻。他还发明了一种新的环面外翻,并在法国科学院发表了这项工作。他证明神秘的博伊表面的子午线可以是椭圆。这将使阿佩里后来能够建立该表面的第一个隐式方程,即六次方程。

……1975年,佩蒂隶属于马赛天文台。但旧的MHD思想仍在他脑海中萦绕。1965年,在MHD实验中,等离子体在MHD通道中的减速如此强烈,以至于产生了一个前激波,并向通道入口移动。这是由洛伦兹力JB引起的。产生电能会减慢气体:其动能转化为电能。

……电能产量越高,气体减速效应越大。正如佩蒂所预测的那样,应该会出现激波,事实也确实如此。

……后来,在六十年代末,马赛流体力学研究所的两位研究人员B.丰坦和B.福雷斯捷进行了巧妙且低成本的加速实验。他们表明,将MHD转换器用作加速器,氩等离子体的速度(进入通道时为2750米/秒)可以在10厘米长的MHD加速器中增长到8000米/秒。

……但在七十年代初,各国的MHD研究都停止了。

……在天文台,佩蒂仍在思考奇妙的MHD世界。有一天,他说:

“如果洛伦兹力的效应足够强烈,我能产生激波,为什么我不能通过适当设计的洛伦兹力场吸入气体,从而抵消位于超音速运动物体前部的激波?简而言之,超音速飞行是否可能无激波?”

……这个想法对于传统流体力学专家来说似乎完全愚蠢。他们说:

“你必须有一个激波系统。”

……佩蒂并不信服。当他在巴黎的航空学校学习时,他使用过自由水面流动模拟模拟器。如今,它们已从大学和实验室中完全消失。但在六十年代,人们用它来模拟例如平板翼周围的激波系统:

……如果有些读者感兴趣,可以在该网站上提供有关MHD主题和激波抵消的一些信息。

……简而言之,1976年,佩蒂计算了一个MHD实验的参数,使用1特斯拉磁场、水加盐酸、自由表面流动、电极,并抵消了位于1厘米模型前方的水波。

……后来,他指导了该领域的一篇博士论文,作者是贝特朗·勒布伦。

……对于流体力学专家来说,激波的发生是因为“马赫线聚焦”:

……在马赫线聚集的地方,激波倾向于增长。但洛伦兹力改变了局部马赫角和局部马赫线系统。1982年,佩蒂与他的学生贝特朗·勒布伦证明,通过适当的洛伦兹力场,可以避免马赫线的自相交,从而防止激波形成。

……此外,这一切都可以通过横向磁场和壁面电极组进行实验测试。佩蒂和勒布伦在1987年日本筑波举行的第七届国际会议上展示了这项工作(但由于缺乏资金,他们未能到场)。

……勒布伦使用一组麦金塔计算机计算了该场,这些是佩蒂同事们的旧机器。每晚,每台机器处理场的一部分,每天早上勒布伦骑摩托车经过时收集结果,并在自己的麦金塔上进行综合。这是一个原始的多处理器系统。

……无论如何,计算结果相当令人信服。佩蒂计划像往常一样用激波驱动通道进行测试。这些旧系统几乎过时了,但法国鲁昂的一家实验室仍拥有一台旧设备。佩蒂说服法国国家科学研究中心(CNRS)支持他的研究,并制定了一个MHD计划,提供了一些资金支持。想法很简单。旧的激波管提供短时(200微秒)、高温(10,000开尔文)和高密度(压力:1巴)的氩气流。第一步,基于小型激光的光学纹影系统显示了尖锐边缘平板翼周围的激波系统。

……然后,在另一次测试中,将操作MHD,使用适当的磁场(由电容器组提供的2特斯拉场)和通过壁面电极在等离子体中进行的适当电放电(也由电容器放电提供)。然后,人们可以期望洛伦兹力会抵消波,特别是前波。

佩蒂:

“我确信第一次测试就会成功。一切都被仔细计算过……”

……但法国军队停止了这一切。军方对这个概念非常感兴趣,用于他们自己的目的,但他们背后的想法是……超音速巡航导弹,也许还有别的,谁知道呢。

……八十年代末,佩蒂发现“国家利益”是一个坚实的现实。

……没有人能对抗军队。他最终放弃了,并于1987年转向理论宇宙学。

……1987年,佩蒂来到伯克利流体力学系,其主任、现已退休的他的老朋友托尼·奥本海默邀请他就MHD和激波抵消做一次讲座。

……在同一房间里,坐着另一位名叫昆克尔的同事。他是伯克利大学粒子加速器的主任。在佩蒂讲座期间,他一直大笑。最后,奥本海默对这位同事不同寻常的行为感到困惑,问他:

“亲爱的昆克尔教授,我们做朋友多年了。你扰乱了我朋友佩蒂的会议,为什么?”

“抱歉,对我来说这实在太多了。佩蒂正在用清晰的语言向所有这些年轻学生解释目前在劳伦斯利弗莫尔实验室进行的大量研究。但在那里,它们被视为高度机密。事实上,机密程度之高,以至于我不被允许向你们透露一个字。但它们……非常相似。这就是我能说的全部。”

1987年,对佩蒂来说,MHD的故事结束了。他在1988-89年的《现代物理快报A》上发表了三篇理论宇宙学论文。

……自1977年以来,佩蒂一直对萨哈罗夫的思想(孪生宇宙模型)非常感兴趣。今年,他在法国《科学院院刊》上发表了论文。在MHD插曲被无限期关闭十年后,他重新回到了这个主题。

……1994年,他在《新实验》上发表了一篇新论文,题为“缺失质量问题”(重印于《几何物理A》,1)。另一篇发表在1995年的《天体物理学与空间科学》上(重印于《几何物理A》,2)。然后,麻烦开始了。许多寄给多家期刊的论文未经同行评审就被退回,附带简短的句子,如:

“抱歉,我们不发表推测性作品。”

……1997年2月,终于,《天文学与天体物理学》给出了答复。审稿人回答:“我认为这篇论文具有挑衅性且有趣”,并提出了几十个不同的问题。

……游戏开始了,并持续了十个月。问题切中要害,但大大扩展了论文。初始论文有22页。随着新问题的到来,论文越来越长,最终达到90页。

……审稿人要求一个完整的宇宙学模型,并提出了……六十个问题。佩蒂写了七个连续版本。与这位匿名专家的通信始终友好。佩蒂感谢审稿人提出的相关问题,审稿人感谢他的耐心。

由于论文现在太长,佩蒂建议将其分为两部分。然后突然,在1997年12月,期刊主编詹姆斯·勒克向佩蒂写道:

“到此为止。这永远不会结束。我要停止它。这是我的决定,而且是最终的。”

……没有警告,没有鼓励完成工作,什么都没有。只有这个突然且意外的决定。

……佩蒂请求在《天文学与天体物理学》上发表一些页面的机会,并建议向审稿人提交一个缩短版本,由该人在长期通信中批准的部分组成。勒克拒绝了。

……佩蒂请勒克博士向他的审稿人转交最后一封信,他在信中问道:

“您是否确认《天文学与天体物理学》主编的拒稿决定?如果是,您能否向我发送您最终的学术论点?”

……自1998年1月12日以来,未收到任何答复。在最后一封信(1998年3月26日)中,勒克博士写信给佩蒂(见日志):

“我重申,期刊主编是唯一决定论文是否适合出版的人,审稿人的报告仅具有咨询性质。”

故事结束。

佩蒂创建的网站有几个目标:

  • 向科学家提交过去和新的作品,以便收到他们的意见和评论(如果有的话)。这些意见将被转载。如果意见中肯,论文可能会被修改。如果不中肯,作者将试图解释原因。
  • 传播关于群论、几何学和其他不同主题的一些知识。
  • 告知公众。

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