历史的回顾与漫谈——中国学者与统计物理学(14)

图28 郝柏林翻译的《统计物理学中的量子场论方法》中文版(1963，2014)封面
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黄祖洽对输运理论的贡献
在运用和发展统计物理学的我国理论物理学家中，黄祖洽先生无疑是杰出的一位20)。黄祖洽在长期科研实践中运用和发展了输运理论，主要表现在：
图29 黄祖洽(1924—2014)
(1)1954年给出中子输运理论中无限长黑圆柱情形下的米尔恩(Milne)问题的球谐函数展开近似解。l955年底至1956年中参加接受苏联援助我国重水反应堆的理论设计时，结合反应堆结构复杂的实际情况，认真考虑了非均匀性对堆中中子输运的影响，发现苏联提供的设计中所给出的临界尺寸数据有误并在该反应堆启动时的临界实验中得到了证实。
(2)在1960—1965年开展氢弹预研时，考虑到对象是一个在极高温度下起核反应的，包含轻核、重核、电子、中子和光子等粒子的混合系统，不能沿用通常气体分子运动论中使用的Boltzmann方程，而必须加以推广，使方程中能正确反映粒子间有可能起各种反应的事实。1961年在《关于起反应的粒子混合系统的运动论》一文中写出包含多体相互作用和反应的广义运动论方程组。并在此基础上导出了带中子的辐射流体力学方程和反应动力学方程组。后者是核弹理论研究中经常用到的重要方程组之一21)。
(3)1982年以后，黄祖洽指导博士研究生丁鄂江对稀薄气体的非平衡输运和弛豫过程进行了研究。发现在与速度变量相应的傅氏空间中，Boltzmann方程可以通过奇异扰动方法求解，而且在所得对小克努森(Knudsen)数的展开式中，可消去久期项，从而解决了Boltzmann方程求解时久期项难以消去这一历史难题。另外，该方法在各级近似中都导致纳维—斯托克斯(Navier—Stokes)流体力学方程组，而不会引到物理意义上有问题的Burnett方程。原则上可利用这一方法去研究非平衡系统随时间的弛豫行为(图30)。