Биография
Джон фон Нейман – прославленный ученый и эрудит, специализировавшийся в математике, физике, экономике, статистике и вычислительной технике. Автор 150 работ стал пионером в применении теории операторов к квантовой механике и центральной фигурой в развитии концепций клеточных автоматов, универсального конструктора и цифрового компьютера. Будучи участником Манхэттенского проекта, фон Нейман создал математические модели, используемые в ядерном оружии, а позже стал консультантом правительственной группы по оценке системы вооружений.
Детство и юность
Человек, знакомый ученому миру под именем Джон фон Нейман, родился 28 декабря 1903 года в столице Венгрии, Будапеште, в благополучной еврейской семье. Отец Макс Нейман, доктор юриспруденции, работал в банке, а мать Маргарет Канн вела хозяйство и воспитывала троих детей. Будущий ученый с детства проявлял невероятные способности: в 6-тилетнем возрасте он свободно делил и умножал в уме длинные числа и говорил на древнегреческом языке.
Получив первые уроки у гувернанток, мальчик познакомился с дифференциальным и интегральным исчислением и изучил несколько томов истории, написанной Вильгельмом Онкеном. Когда фон Нейману исполнилось 10 лет, родители отправили его в лучшую школу Будапешта, воспитавшую не одно поколение великих умов, и наняли частных репетиторов, чтобы развить и укрепить знания сына.
К 19 годам юноша выпустил публикацию, в которой дал современное определение порядковых чисел, заменившее формулировку Георга Кантора, и выиграл национальную премию Eötvös. Отец восхищался умом юного фон Неймана, но не видел продуктивного применения его знаниям. Пойдя на компромисс, юноша согласился стать инженером-химиком и в течение 2-х лет изучал необходимые предметы в университете Берлина. В 1923 году он поступил в Высшую техническую школу Цюриха, одновременно став кандидатом математических наук в ELTE.
Окончив оба учебных заведения, молодой человек продолжил совершенствоваться и сдал вступительные экзамены в Гёттингенский университет имени Георга-Августа, получил стипендию Фонда Рокфеллера и попал на кафедру Давида Гильберта, прославившегося аксиоматикой евклидовой геометрии и созданием функционального анализа.
В 1926 году фон Нейман получил докторскую степень по математике и стал лектором Берлинского университета. Судя по фото, начинающий преподаватель органично вписался в обстановку колледжа и вел занятия, постоянно находясь у доски, покрытой формулами и вычислениями. К концу 1929 года молодой приват-доцент напечатал 32 научных статьи и перешел в коллектив высшего учебного заведения города Принстона, США, где проработал до конца жизни.
Научная деятельность
Первым крупным трудом фон Неймана стала диссертация, описывающая новый подход к формализации теории множеств. Ученый сформулировал 2 способа избавления от парадокса Рассела, введя термины "аксиома основания" и "класс".
Аксиома основания подразумевала построение множеств снизу вверх и организацию последовательности, где каждое множество предшествовало другому или шло за ним. Для демонстрации отсутствия противоречий Джон применил понятие метода внутренней модели, которое стало основополагающим орудием в работе над теорией множеств.
Для описания 2-го способа исключения математического парадокса фон Нейман отождествил множество с понятием класса и продемонстрировал вероятность построения группы множеств, которые не принадлежат сами себе.
В статьях, выпущенных в конце 1920-х годов, фон Нейман отличился вкладом в эргодическую теорию, а затем перешел к вопросам квантовой механики и ее математического обоснования. Он написал ряд научных сочинений в этой области и доказал, что квантовые системы - это не что иное, как точки в гильбертовом пространстве, над которым расположены линейные операторы, состоящие из обычных физических величин.
Доказательство фон Неймана дало старт исследованиям, приведшим к утверждению, что квантовая физика либо нуждается в понятии реальности, либо должна включать нелокальность в явное нарушение специальной теории относительности.
Рассуждая о математических началах квантовой механики, Джон фон Нейман проанализировал так называемую теорию измерения и сделал вывод, что физическая вселенная может быть обусловлена универсальной волновой функцией.
Это подтолкнуло исследователя к открытию фундаментальных принципов функционального анализа, созданию теории ограниченных операторов и введению понятия «прямого интеграла», что принесло Джону мемориальную премию имени Бохера в 1938 году.
Одной из многочисленных заслуг венгерского математика стало доказательство «теоремы о минимаксе», необходимого элемента зарождавшейся теории игр. Ученый понял, что в играх с нулевой суммой присутствует пара стратегий, позволяющая каждому участнику минимизировать собственные максимальные потери. Игрок обязан учесть все существующие реакции противника и разыграть оптимальную стратегию, которая станет гарантом минимизации его максимального убытка.
Между 1937 и 1939 годами фон Нейман изучал теорию решеток, где объектом исследования являлись частично упорядоченные множества, в которых каждые 2 элемента имели наибольшую нижнюю границу и наименьшую верхнюю, и в процессе доказал следующую основную теорему представления.
Кроме того, фон Нейман вложился в развитие экономики, напечатав труды об интеллектуальном и математическом уровне этой дисциплины. Опираясь на результаты, Джон изобрел теорию двойственности в линейном программировании и стал автором первого внутреннего точечного метода, базировавшегося на системе Гордана.
Очередной заслугой Джона фон Неймана считается работа в сфере науки информатики, посвященная созданию и описанию архитектуры ЭВМ, где в основании лежало двоичное кодирование, однородность и адресуемость памяти, условный переход и последовательное программирование управления. Используя компьютеры первого поколения, Джон в сотрудничестве с Аланом Тьюрингом исследовал проблемы философии искусственного интеллекта, но в этом вопросе далеко не продвинулся.
В гидродинамике основным изобретением фон Неймана признан алгоритм определения искусственной вязкости, который помог в понимании феномена ударных волн. Ученый открыл классическое решение потока и применил компьютерное моделирование для баллистических исследований в этой области.
С конца 1930-х годов Джон стал главным специалистом по математике кумулятивных зарядов, консультировавшим вооруженные силы Соединенных Штатов. Являясь одним из создателей атомной бомбы, ученый разработал концепцию и дизайн взрывных линз, применяемых для сжатия плутониевого ядра оружия, которое вскоре было сброшено на Хиросиму и Нагасаки.
Будучи участником Манхэттенского проекта, фон Нейман входил в комитет по отбору целей атомной бомбы и расчетов, связанных с прогнозированием размеров взрывов и количества погибших людей. Математик, не расценивавший эту страницу биографии как позорную, стал очевидцем первых взрывных испытаний на полигоне вблизи армейского аэродрома Аламогордо под кодовым названием «Тринити».
В середине 1940-х годов Джон поддерживал идею конструкции водородной бомбы и вместе с теоретиком Клаусом Фуксом подал секретный патент на совершенствование методов и средств применения ядерной энергии.
В послевоенное время фон Неймана сделали консультантом группы по оценке системы вооружений, работавшей на правительство, военных и ЦРУ. В 1955 году ученый стал комиссаром АЭК и участвовал в производстве компактных водородных бомб, пригодных для транспортировки на межконтинентальных баллистических ракетах.
Личная жизнь
В 1930 году Джон принял католицизм и взял в жены девушку по имени Мариэтта Кёвеши, которая изучала экономику в Будапештском университете. В 1935 году у пары родилась дочь Марина, ставшая профессором делового администрирования и государственной политики в Мичигане. Во время визитов на родину фон Нейман увлекся Кларой Дан, которая вскоре заняла центральное место в личной жизни математика и в 1938 году стала его 2-ой женой.
Новая семья переехала в Принстон и поселилась в шикарном поместье, расположенном неподалеку от начальной школы Community Park, став центром академического общества университетского городка.
Ученый жил на широкую ногу, уделяя пристальное внимание внешнему виду и домашней обстановке, любил вкусную еду и дорогие напитки. Интересен тот факт, что, работая дома, фон Нейман включал телевизор на полную громкость и мешал окружающим. Сосед по помещению Альберт Эйнштейн регулярно жаловался на шумную немецкую музыку, доносившуюся из кабинета Джона.
Кроме того, математик приобрел репутацию плохого водителя, позволявшего себе читать книгу, находясь за рулем машины. Это спровоцировало несколько аварий и бесконечные разбирательства с дорожной полицией.
Смерть
Проблемы со здоровьем у фон Неймана начались в 1954 году, когда врачи обнаружили костный рак. Реальные причины возникновения болезни неизвестны, но биографы предполагают, что опухоль могло вызвать облучение, полученное в ходе работы над атомным проектом в годы Второй мировой войны.
Последние годы и месяцы жизни венгерского математика прошли в мучениях, связанных с рецидивами заболевания. Зимой 1957 года физическое состояние фон Неймана потребовало срочной госпитализации, но лечение не помогло, и 8 февраля ученый скончался в палате медицинского центра имени Уолтера Рида. Причиной смерти стала злокачественная опухоль костной ткани.
