Пользователь:Брюс Батерст

Брюс Батерст был геологом .

В сферу его интересов входят общая геология , петрология , классическая термодинамика , философия , математика , многолетнее садоводство , работа с камнями и старыми книгами, а также помол кофе .

Магистерские и докторские диссертации Брюса предложили новые теоремы в равновесной термодинамике и применили их к магматической и метаморфической петрологии. Его наиболее удовлетворяющим предметом является применение термодинамики к петрологии, и для этого он читает в основном физическую и химическую литературу, опубликованную в Европе в конце 19 века. Брюс считает, что большая часть современной петрологической теории является интерпретацией классической термодинамики (нестабильное, метастабильное и стабильное локальное равновесие). Брюс считает, что ряд реакций Боуэна и классификация минералов Эсколы нашли магматическую и метаморфическую петрологию соответственно; и он рассматривает их как термодинамические теоремы. Они, а также геометрические интерпретации теорем, сильно влияют на точку зрения Брюса.

Брюс получил образование в Соединенных Штатах. Его интересы мало отклонились от его курсов в качестве стипендиата NSF в 17 лет, в Колорадской горной школе , в Голдене, Колорадо: геология, термодинамика и философия науки. Получив диплом по геологии в Маккейской горной школе , в Рино, Невада, Брюс провел год, обучаясь в Германии и Франции. Той весной он изучил все участки в Тектонических эссе Э. Б. Бейли, в основном Альпийские . Ученые степени Брюса получены в Дартмутском колледже , в Нью-Гемпшире , и Принстонском университете , в Нью-Джерси , где он снова завершил свой академический опыт в качестве стипендиата NSF. Однако эти учреждения никоим образом не разделяют его мнения (или, скорее всего, согласятся с ним по поводу цвета апельсина).

Брюс картировал для горнодобывающих компаний, университетов и для себя в Центральной Сьерра-Неваде (США) в Калифорнии, нижней части долины Оуэнс в Калифорнии, Северной Центральной долине (Калифорния) , большей части Западной и Центральной Невады , Скалистых горах в Колорадо , Шварцвальде в Германии , Альпах Австрии и Швейцарии , горах Юра во Франции и Швейцарии, активных вулканах в Центральной Америке , Белых горах (Нью-Гэмпшир) , Зеленых горах Вермонта , горах Беркшир в Массачусетсе , горах Адирондак в Нью - Йорке и различных регионах Центральных Аппалачей в Нью-Джерси и Пенсильвании . Брюс также изучал старые полевые журналы избранных геологов в архивах Геологической службы США (USGS) недалеко от Денвера, штат Колорадо .

Брюс до сих пор владеет жильным золотым рудником своего прадеда около Плейсервилла, Калифорния , областью, которая в последний раз была нанесена на карту Вальдамиром Линдгреном (рядом с типом области для « гранодиорита »). Его изучение таких карт, во время промывки золота, пробудило в нем ранний интерес к геологии.

Геометрическая термодинамика для геологов

Из-за многочисленных доказательств локального равновесия в Земле и из-за того, что метаморфические породы имеют много термодинамических фаз, Брюс давно интересовался термодинамикой. Равновесная термодинамика описывает состояния, которых достигли (или стремились достичь) породы без знания того, как они это сделали (выбранные механизмы). Например, структуру гнейсоза легко объяснить термодинамически, хотя ее механизм даже не предполагается. Термодинамическая теория (в свою очередь) предлагает ценные, хотя и необычные виды информации: предсказания без объяснений. Состояния локального равновесия, сохраняющиеся в породах, включают стабильное, нестабильное и безразличное состояние (возможно, самое важное и наименее изученное). Брюс классифицировал термодинамику геометрически, причем геометрия определяется выбранными аксиомами.

Геометрии позволяют рисовать красивые картины термодинамики, и они классифицируют термодинамику в соответствии с абстракциями ее данных. Например, ее проективная геометрия позволяет точнее описывать ориентацию путей, чем просто пересекающиеся топологические изограды. Проективный путь связан с пучком направлений, принимаемых породой, относительно dT, d(-p) и dμ _i . Фактические направления обрабатываются аффинной геометрией и требуют больше данных, чем те, которые видны в полевых условиях. (Топологические изограды требуют идентификации минералов с помощью лупы, проективные сектора требуют ориентации конечной зональности, измеренной с помощью лупы или петрографического микроскопа, и направления пути из относительной величины зональности, измеренной с помощью микроскопа или электронного зондового микроанализатора.) Этот подход к классификации термодинамики как последовательности геометрических интерпретаций был принят, потому что, как видно, меры убывания абстрактности удивительно хорошо соответствуют аналогичной последовательности мер, сделанных геологами. Это также полезно, поскольку геологи, как правило, не знают, как извлекать полезные выводы из более абстрактных измерений, которые они обычно проводят.

Наконец, классифицируя термодинамические величины как интенсивности, плотности, экстенсивности и энергии, Брюс может описать необходимые и достаточные условия для справедливости теоремы. Большинство текстов должны довольствоваться извлечением из большого количества наборов данных, делая теоремы только достаточными. Например, часто можно увидеть доказательство уравнения Клапейрона, которое молчаливо предполагает, что система закрыта, однако утверждается, что оно применимо к открытым системам. Доказательство предлагало только достаточные условия. Лучше, считает Брюс, писать геометрические доказательства, которые предлагают как необходимые, так и достаточные условия для применения теоремы. Обратите внимание, что когда акцент делается на геометрии, а не на анализе, уравнение Клапейрона записывается как ΔSdT + ΔVd(-p) = 0: здесь ориентации (знаки) однородных касательных векторов не теряются, как это происходит, когда уравнение записывается как dp/dT = ΔS/ΔV.

Геометрии выражены на языках Грассмана, Клейна и Картана.