Джон фон нейман достижения. Биография. Математические основы квантовой механики

1903г.

Джон фон Нейман (англ. John von Neumann ; или Иоганн фон Нейман , нем. Johann von Neumann ; при рождении Янош Лайош Нейман , венг. Neumann János Lajos, IPA: ; 28 декабря 1903, Будапешт - 8 февраля 1957, Вашингтон) - венгеро-американский математик еврейского происхождения, сделавший важный вклад в квантовую физику, квантовую логику, функциональный анализ, теорию множеств, информатику, экономику и другие отрасли науки.

Наиболее известен как человек, с именем которого (спорно) связывают архитектуру большинства современных компьютеров (так называемая архитектура фон Неймана), применением теории операторов к квантовой механике (алгебра фон Неймана), а также как участник Манхэттенского проекта и как создатель теории игр и концепции клеточных автоматов.

Янош Лайош Нейман был старшим из трёх сыновей в состоятельной еврейской семье в Будапеште, бывшем в те времена второй столицей Австро-Венгерской империи. Его отец, Макс Нейман (венг. Neumann Miksa, 1870-1929), переселился в Будапешт из провинциального городка Печ в конце 1880-х годов, получил степень доктора от юриспруденции и работал адвокатом в банке; вся его семья происходила из Серенча. Мать, Маргарет Канн (венг. Kann Margit, 1880-1956), была домохозяйкой и старшей дочерью (во втором браке) преуспевающего коммерсанта Якоба Канна - партнёра в фирме «Kann-Heller», специализирующейся на торговле мельничными жерновами и другим сельскохозяйственным оборудованием. Её мать, Каталина Майзельс (бабушка учёного), происходила из Мункача.

Янош, или просто Янчи, был необыкновенно одарённым ребёнком. Уже в 6 лет он мог разделить в уме два восьмизначных числа и беседовать с отцом на древнегреческом. Янош всегда интересовался математикой, природой чисел и логикой окружающего мира. В восемь лет он уже хорошо разбирался в математическом анализе. В 1911 году он поступил в лютеранскую гимназию. В 1913 году его отец получил дворянский титул, и Янош вместе с австрийским и венгерским символами знатности - приставкой фон (von ) к австрийской фамилии и титулом Маргиттаи (Margittai ) в венгерском именовании - стал называться Янош фон Нейман или Нейман Маргиттаи Янош Лайош. Во время преподавания в Берлине и Гамбурге его называли Иоганн фон Нейман. Позже, после переселения в 1930-х годах в США, его имя на английский манер изменилось на Джон. Любопытно, что его братья после переезда в США получили совсем другие фамилии: Vonneumann и Newman . Первая, как можно заметить, является «сплавом» фамилии и приставки «фон», вторая же - дословным переводом фамилии с немецкого на английский.

Фон Нейман получил степень доктора философии по математике (с элементами экспериментальной физики и химии) в университете Будапешта в 23 года. Одновременно он изучал химическую инженерию в швейцарском Цюрихе (Макс фон Нейман полагал профессию математика недостаточной для того, чтобы обеспечить надёжное будущее сына). С 1926 по 1930 год Джон фон Нейман был приват-доцентом в Берлине.

В 1930 году фон Нейман был приглашён на преподавательскую должность в американский Принстонский университет. Был одним из первых приглашённых на работу в основанный в 1930 году научно-исследовательский Институт перспективных исследований, также расположенный в Принстоне, где с 1933 года и до самой смерти занимал профессорскую должность.

В 1936-1938 годах Алан Тьюринг защищал в институте под руководством Алонзо Чёрча докторскую диссертацию. Это случилось вскоре после публикации в 1936 году статьи Тьюринга «О вычислимых числах в применении к проблеме разрешимости» (англ. On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungs problem ), которая включала в себя концепции логического проектирования и универсальной машины. Фон Нейман, несомненно, был знаком с идеями Тьюринга, однако неизвестно, применял ли он их в проектировании IAS-машины десять лет спустя.

В 1937 году фон Нейман стал гражданином США. В 1938 он был награждён премией имени М. Бохера за свои работы в области анализа.

Первый успешный численный прогноз погоды был произведен в 1950 году с использованием компьютера ENIAC командой американских метеорологов совместно с Джоном фон Нейманом.

В октябре 1954 года фон Нейман был назначен членом Комиссии по атомной энергии, которая ставила своей главной заботой накопление и развитие ядерного оружия. Он был утвержден Сенатом Соединенных Штатов 15 марта 1955 года. В мае он и его жена переехали в Вашингтон, пригород Джорджтаун. В течение последних лет жизни фон Нейман был главным советником по атомной энергии, атомному оружию и межконтинентальному баллистическому оружию. Возможно, вследствие своего происхождения или раннего опыта в Венгрии, фон Нейман решительно придерживался правого крыла политических взглядов. В статье журнала "Жизнь", опубликованной 25 февраля 1957 года, вскоре после его смерти, он представлен приверженцем предупредительной войны с Советским Союзом.

Летом 1954 года фон Нейман ушиб левое плечо при падении. Боль не проходила, и хирурги поставили диагноз: костная форма рака. Предполагалось, что рак фон Неймана мог быть вызван радиоактивным облучением при испытании атомной бомбы в Тихом океане или, может быть, при последующей работе в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико (его коллега, пионер ядерных исследований Энрико Ферми, умер от рака желудка на 54 году жизни). Болезнь прогрессировала, и посещение три раза в неделю совещаний КАЭ (Комиссии по атомной энергии) требовало огромных усилий. Через несколько месяцев после постановки диагноза фон Нейман умер в тяжёлых мучениях. Когда он лежал при смерти в госпитале Вальтера Рида, он попросил встречи с католическим священником. Ряд знакомых учёного полагают, что, поскольку он был агностиком большую часть сознательной жизни, это желание не отражало его реальные взгляды, а было вызвано страданиями от болезни и страхом смерти.

Основания математики

В конце девятнадцатого века аксиоматизация математики по примеру Начал Евклида достигла нового уровня точности и широты. Особенно сильно это было заметно в арифметике (благодаря аксиоматике Ричарда Дедекинда и Чарльза Сандерса Пирса), а также в геометрии (благодаря Давиду Гильберту). К началу двадцатого века было предпринято несколько попыток формализовать теорию множеств, однако в 1901 Бертраном Расселом была показана противоречивость наивного подхода, использовавшегося ранее (парадокс Рассела). Этот парадокс вновь подвесил в воздухе вопрос о формализации теории множеств. Проблема была решена двадцать лет спустя Эрнстом Цермело и Абрахамом Френкелем. Аксиоматика Цермело - Френкеля позволила конструировать множества обычно используемые в математике, однако они не смогли явно исключить из рассмотрения парадокс Рассела.

В докторской диссертации в 1925, фон Нейман продемонстрировал две техники позволяющие исключить из рассмотрения множества из парадокса Рассела: аксиома основания и понятие класс. Аксиома основания требовала чтобы каждое множество можно было сконструировать снизу-вверх в порядке возрастания шага по принципу Цермело и Френкеля, таким образом что если одно множество принадлежит другому, то необходимо, чтобы первое стояло прежде второго таким образом исключая возможность множеству принадлежать самому себе. Для того чтобы показать то, что новая аксиома не противоречит другим аксиомам, фон Нейман предложил метод демонстрации (впоследствии названный методом внутренней модели), который стал важным инструментом в теории множеств.

Второй подход к проблеме выражался в том, чтобы взять за основу понятие класса и определить множество как класс, который принадлежит некоторому другому классу, и одновременно с этим ввести понятие собственного класса (класса, который не принадлежит другим классам). В предположениях Цермело-Френкеля аксиомы препятствуют конструирования множеству всех множеств, которые не принадлежат самим себе. В предположениях фон Неймана класс всех множеств не принадлежащих самим себе может быть построен, но это собственный класс, то есть он не является множеством.

С помощью этой конструкции фон Неймана аксиоматическая система Цермело - Френкеля смогла исключить парадокс Рассела как невозможный. Следующим вопросом стало можно ли определить эти конструкции, или этот объект не подлежит улучшению. Строго отрицательный ответ был получен в сентябре 1930 года на математическом конгрессе в Кенингсберге, на котором Курт Гедель представил его теорему о неполноте.

Математические основы квантовой механики

Фон Нейман был одним из создателей математически строгого аппарата квантовой механики. Свой подход к аксиоматизации квантовой механики он изложил в работе «Математические основы квантовой механики» (нем. Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik ) в 1932 году.

После завершения аксиоматизации теории множеств фон Нейман занялся аксиоматизацией квантовой механики. Он сразу понял, что состояния квантовых систем могут быть рассмотрены как точки в гильбертовом пространстве, подобно тому как в классической механике состояниям сопоставляются точки 6N-мерного фазового пространства. В таком случае обычные для физики величины (такие как позиция и импульсы) могут быть представлены как линейные операторы над гильбертовым пространством. Таким образом изучение квантовой механики было редуцировано к изучению алгебр линейных эрмитовых операторов над гильбертовым пространством.

Надо заметить, что в этом подходе принцип неопределенности, согласно которому точное определение местоположения и импульса частицы одновременно невозможны, выражается в некоммутативности соответствующих этим величинам операторов. Эта новая математическая формулировка включила в себя формулировки Гейзенберга и Шрёдингера как частные случаи.

Теория операторов

Главными работами фон Неймана по теории колец операторов стали работы, связанные с алгебрами фон Неймана. Алгебра фон Неймана - это *-алгебра ограниченных операторов на гильбертовом пространстве, которая замкнута в слабой операторной топологии и содержит единичный оператор.

Теорема фон Неймана о бикоммутанте доказывает, что аналитическое определение алгебры фон Неймана эквивалентно алгебраическому определению как *-алгебры ограниченных операторов на гильбертовом пространстве, совпадающей со своим вторым коммутантом.

В 1949 Джон фон Нейман ввел понятие прямого интеграла. Одной из заслуг фон Неймана считается редукция классификации алгебр фон Неймана на сепарабельных гильбертовых пространствах к классификации факторов.

Клеточные автоматы и живая клетка

Концепция создания клеточных автоматов являлась порождением антивиталистической идеологии (индоктринации), возможности создания жизни из мертвой материи. Аргументация виталистов в XIX веке не учитывала, что в мертвой материи возможно хранение информации - программы, которая может изменить мир (например, станок Жакара - см. Ганс Дриш). Нельзя сказать, что идея клеточных автоматов перевернула мир, но она нашла применение почти во всех областях современной науки.

Нейман ясно видел предел своих интеллектуальных возможностей и чувствовал, что не может воспринять некоторые высшие математические и философские идеи.

Фон Нейман был блестящим, изобретательным, действенным математиком, с потрясающей широты кругом научных интересов, которые простирались и за пределы математики. Он знал о своём техническом таланте. Его виртуозность в понимании сложнейших рассуждений и интуиция были развиты в высшей степени; и тем не менее, ему было далеко до абсолютной самоуверенности. Возможно, ему казалось, что он не обладает способностью интуитивно предугадывать новые истины на самых высших уровнях или даром к мниморациональному пониманию доказательств и формулировок новых теорем. Мне трудно это понять. Может быть, это объяснялось тем, что пару раз его опередил или даже превзошёл кто-то другой. К примеру, его разочаровало то, что он не первым решил теоремы Гёделя о полноте. Ему это было больше чем под силу, и наедине с самим собой он допускал возможность того, что Гильберт избрал ошибочный ход решения. Другой пример - доказательство Дж. Д. Биркгофом эргодической теоремы. Его доказательство было более убедительным, более интересным и более независимым по сравнению с доказательством Джонни.

- [Улам, 70]

Данная проблематика личного отношения к математике была очень близка Уламу, см., например:

Помню, как в четыре года я резвился на восточном ковре, разглядывая дивную вязь его узора. Помню высокую фигуру отца, стоящего рядом, и его улыбку. Помню, что подумал: «Он улыбается, потому как думает, что я ещё совсем ребёнок, но я-то знаю, как удивительны эти узоры!». Я не утверждаю, что тогда мне пришли в голову в точности эти слова, но я уверен, что эта мысль возникла у меня в тот момент, а не позднее. Я определённо чувствовал: «Я знаю что-то, чего не знает мой папа. Возможно, я знаю больше чем он».

- [Улам, 13]

Сравните с «Урожаями и посевами» Гротендика.

Личная жизнь

Фон Нейман был женат дважды. В первый раз он женился на Мариэтте Кёвеши (Mariette Kövesi ) в 1930 году. Брак распался в 1937 году, а уже в 1938 он женился на Кларе Дэн (Klara Dan ). От первой жены у фон Неймана родилась дочь Марина - в последующем известный экономист.

Память

В 1970 г. Международный астрономический союз присвоил имя Джона фон Неймана кратеру на обратной стороне Луны.

Джон фон Нейман - фото

Венгерский еврей Джон фон Нейман был, пожалуй, последним представителем исчезающей ныне породы математиков, одинаково уютно чувствовавших себя в чистой и прикладной математике (как и в других областях науки и искусства). Ему приписывают обогащение или даже создание целых областей математических исследований, в том числе математической логики и теории множеств, теории мер, колец операторов (называемых ныне «алгеброй фон Неймана»), теории игр (в особенности его знаменитой теоремы о минимаксе) и концепций автоматов. Теория игр широко применялась в 1950-е при принятии экономических, военных и политических решений в США. Наибольшее же воздействие фон Нейман оказал на разработку новых методов программирования и механических устройств, служащих основой вычислительных машин. Фон Неймана с полным правом называли «отцом компьютера».

Отец фон Неймана был преуспевающим банкиром, который приобрел благородную приставку «фон» у венгерского правительства. Джон, урожденный Янош, старший из трех братьев, так необычно проявил в очень раннем возрасте удивительные способности к математике, чтоучителя начальной школы приглашали университетских профессоров давать ему уроки. Джон демонстрировал почти Моцартово умение синтезировать в корне отличные концепции с поразительной точностью и молниеносной быстротой. К девятнадцати годам он уже преподавал специальный курс математики в Берлине (где одновременно посещал лекции Альберта Эйнштейна). Джон также навестил в Геттингене великого математика Давида Гильберта, личность и творчество которого стали для фон Неймана, пожалуй, величайшим источником вдохновения.

После изучения машиностроения в Цюрихе и преподавания в Берлине и Гамбурге, в тридцатилетнем возрасте фон Нейман стал самым молодым исследователем Института специальных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси. Во время Второй мировой войны принимал участие в Лос-Аламосе в тайной разработке атомной бомбы. После войны служил в Комиссии атомной энергии. Умер он в 1957 г. от рака.

Разочарованный компьютерами, имевшимися в распоряжении разработчиков атомной бомбы по проекту «Манхэттен» в Лос-Аламосе, фон Нейман изучил работу машин и разработал новые методы вычисления. Он придумал особые коды, запускавшие систему соединений для получения ответов на множество вопросов. Это устройство и разработанное им программирование служат образцами, на которых основаны современные вычислительные машины.

В отличие от Силарда и Бора, искавших пути контроля над распространением ядерного оружия, ярый антикоммунист фон Нейман внес свой вклад в оправдание американской гонки вооружений во времена администрации Эйзенхауэра. Даже противясь наскокам сенатора Джозефа Маккарти (напоминавшим ему фашистские преследования) на Роберта Оппенгеймера и других ученых, фон Нейман в последние годы жизни усиленно помогал оборонному ведомству, применяя свою теорию игр и поразительные математические способности в разработке более смертоносных схем военной стратегии.

В середине 40-х годов имелось несколько возможных путей для создания электронных компьютеров. Нельзя сбрасывать со счетов гарвардскую архитектуру; она сложнее в реализации, чем фон-неймановская, но может обеспечить существенно более высокую производительность, поэтому она сохранилась во встраиваемых процессорах, где скорость обработки сигналов наиболее критична. Но судьба распорядилась так, что в широком масштабе была однозначно и безоговорочно принята архитектура фон Неймана. В ней постулировались три основных принципа.

Программное управление. Программа состоит из последовательности машинных команд, выбираемых из памяти с помощью счетчика команд. Счетчик — это обычный регистр, он либо автоматически увеличивается на единицу по завершении текущей команды, либо его состояние меняется принудительно при выполнении команд условного или безусловного переходов.

Однородность памяти. И программы, и данные хранятся в общей памяти; над кодами команд можно выполнять такие же действия, что и над кодами данных. Следовательно, программу можно модифицировать в процессе выполнения, например можно управлять выполнением циклов и подпрограмм; программа может быть результатом действия другой программы, на этом основаны методы компиляции.

Адресация. Память состоит из перенумерованных ячеек, и процессору в любой момент времени доступна любая ячейка.

У этих положений есть чрезвычайно важное следствие: аппаратура является неизменной частью вычислительной машины, а программы — переменной.

Современные и программное, и аппаратное обеспечение за самым малым исключением являются производными от этого выбора. Но фон-неймановская архитектура, как и все в этом мире, не вечна; незаметно для большинства происходит ее моральное старение. Критику этой архитектуры и неизбежный со временем отказ от нее не следует рассматривать как критику в адрес самого фон Неймана — скорее, справедливая критика может быть направлена в адрес тех, кто десятилетиями догматизировал его взгляды.

Анекдоты и факты из биографии Джона фон Неймана.

Нейман обладал почти абсолютной памятью, так что мог через много лет пересказывать страницы некогда прочитанных книг, тут же переводя текст на английский или немецкий языки, а с небольшими задержками и на французский или итальянский.

Когда Нейман выступал у доски, то он очень быстро покрывал всю ее поверхность различными формулами, а затем очень быстро все стирал, так что не все успевали понять ход его рассуждений. Однажды один из его коллег, наблюдая за манипуляциями Неймана у доски, пошутил: "Все понятно, это доказательство методом стирания с доски".

Еще в 1928 году Нейман написал статью "К теории стратегических игр". В ней он доказал знаменитую теорему о минимаксе, которая послужила одной из основ созданной позднее теории игр. Эта статья получилась в результате исследования игры в покер двух партнеров и обсуждения оптимальной стратегии для каждого из игроков. Однако эта работа мало помогла самому Нейману при игре в покер. Так в 1944 году в Лос-Аламосе он проиграл 10 долларов Н. Метрополису сразу же после того, как разъяснил ему эту теорию. Получив выигрыш, Метрополис купил за 5 долларов книгу Неймана и Моргенштерна "Теория игр и экономическое поведение", наклеил на нее другие 5 долларов и заставил автора расписаться об истории этого проигрыша на книге.

В 1936 году С. Улам спросил у Неймана, как он смотрит на положение в Европе и оценивает роль Франции. Нейман пророчески ответил: "Что вы, Франция не будет иметь никакого значения!"

Рассказывают, что во время работ над созданием водородной бомбы фон Нейман и С. Улам разработали метод независимых статистических испытаний, известный теперь, как метод Монте-Карло. Одной из главных сложностей при разработке этого метода было отсутствие в то время генераторов случайных чисел. Тогда Нейман предложил использовать для выработки последовательностей случайных чисел одну из рулеток в казино Монте-Карло, где были лучшие рулетки, а следовательно, и вырабатывались лучшие последовательности случайных чисел. Военное ведомство согласилось на аренду одного из таких устройств, Улам и Нейман вдоволь наигрались за государственный счет в рулетку, а свой метод в память об этом они назвали методом Монте-Карло.

Когда Нейман предложил Уламу участвовать в атомном проекте, тот несколько засомневался и сказал, что он ничего не понимает в технике, что он даже не знает, как работает бачок унитаза, хотя и не сомневается, что там происходят какие-то гидродинамические процессы. Нейман рассмеялся и сказал, что он тоже этого не знает.

Нейман не мог себе представить, что математика кому-то может казаться сложной: "Если люди не полагают, что математика проста, то только потому, что они не понимают, как на самом деле сложна жизнь".

Обсуждая сложную проблему выработки случайных чисел, Нейман говорил: "Человек, рассматривающий арифметические методы создания случайных чисел, пребывает, конечно, в греховном состоянии".

Про Неймана писали, что он мог лечь спать с нерешенной проблемой, а в три часа ночи проснуться с готовым ответом. После чего он шел к телефону и звонил своим сотрудникам. Поэтому одним из требований Неймана к своим сотрудникам была готовность быть разбуженным среди ночи.

Нейман слыл непревзойденным знатоком и рассказчиком анекдотов и часто вставлял их даже в самые серьезные и ответственные выступления.

Во время поездки в автомобиле Нейман мог за рулем так увлечься решением какой-нибудь проблемы, что терял ориентацию в пространстве и нуждался в уточнениях. Его жена рассказывала, что он мог позвонить и спросить, например, следующее: "Я доехал до Нью-Брансуика, видимо, еду в Нью-Йорк, но забыл, куда и зачем".

В театры Нейман не ходил, а в кино с женой засыпал сразу же после киножурнала, с первыми кадрами фильма. Когда та с упреком будила его перед окончанием фильма, он в свое оправдание придумывал такие сюжеты картин, которые часто были увлекательнее увиденных, но не имели с ними ничего общего.

Следует заметить, что Нейман с детства привык к обеспеченной жизни, и поэтому любил повторять слова одного из своих дядюшек: "Недостаточно быть богатым, надо еще иметь деньги в Швейцарии".

Известно, что Нейман был трудоголиком, он начинал работать еще до завтрака. Часто во время званых вечеров он мог покинуть гостей на некоторое время, чтобы записать пришедшие в голову мысли.

Теллер как-то в шутку сказал о Неймане, что тот является одним из немногих математиков, способных снизойти до уровня физика.

Свою энергичность и работоспособность Нейман объяснял так: "Только человек, родившийся в Будапеште, может, войдя во вращающиеся двери после вас, выйти из них первым".

Однажды во время работы над атомным проектом в Лос-Аламосе потребовалось произвести какой-то очень сложный расчет. За дело взялись Энрико Ферми, Ричард Фейнман и Джон фон Нейман. Ферми взял свою любимую логарифмическую линейку, карандаш и кучу листов бумаги. Фейнман обложился различными справочниками, включил электрический калькулятор (самый быстрый из существовавших в то время) и углубился в расчеты. Нейман считал в уме. Результаты, которые практически совпали, они получили одновременно.

Знаменитый венгерский математик Л. Фейер (1880-1959) назвал Неймана "самым знаменитым Яношем за всю историю страны".

Основоположником и отцом всех вирусов можно считать Джона Фон Неймана. Именно он придумал теорию самовоспроизводящихся механизмов и впервые описал метод создание такого механизма.

НЕОБЫЧНЫЕ СПОСОБНОСТИ

Как уже говорилось, Джон фон Нейман обладал неординарными способностями.Содержание прочитанных когда-то художественных или научно-популярных книг он помнил наизусть.процитировать любую страницу этого сборника. Благодаря абсолютной памяти ученый свободно говорил на немецком, английском, французском, итальянском, испанском языках. Владел греческим и латынью. Например, прочитав «Всемирную историю» в 44 томах, Джон фон Нейман через много лет мог

Его способности производить сложные математические вычисления в уме были поразительны. Однажды, в исследовательском центре по разработке ядерного оружия в Лос-Аламосе (США), у ученых возникла необходимость срочно рассчитать какой-то процесс. За эту работу взялись трое - Джон фон Нейман и не менее именитые физики Ричард Фейнман и Энрико Ферми. Ричард Фейнман использовал самым быстрый в то время электрический калькулятор, Энрико Ферми логарифмическую линейку, а Джон фон Нейман считал в уме. Все трое закончили вычисления одновременно!

Конечно, Джон фон Нейман не был единственным человеком в истории, обладающим такими феноменальными способностями. Время от времени появляются уникумы, удивляющие «простых смертных» своими возможностями. Однако многие из них не продвинулись дальше выступлений в цирке на потеху публике. Джон фон Нейман - редкое исключение. Его способности служили делу науки. Первая печатная работа ученого была написана совместно с сотрудником Будапештского университета Фекете, она называлась «О расположении нулей некоторых минимальных полиномов». Фон Нейману было тогда всего 18 лет. Еще одной из необыкновенных способностей выдающегося ученого был также дар находить практическое применение абстрактным математическим теориям. Если бы не этот дар человечество значительно позже стало бы использовать компьютеры, управлять экономикой, а США обладать ядерным оружием.

Джон фон Не́йман (John von Neumann, 28 декабря 1903, Будапешт — 8 февраля 1957, Вашингтон) — венгеро-американский математик еврейского происхождения, сделавший важный вклад в квантовую физику, квантовую логику, функциональный анализ, теорию множеств, информатику, экономику и другие отрасли науки.

Наиболее известен как человек, с именем которого связывают архитектуру большинства современных компьютеров (так называемая архитектура фон Неймана), применение теории операторов к квантовой механике (алгебра фон Неймана), а также как участник Манхэттенского проекта и как создатель теории игр и концепции клеточных автоматов.

Янош Лайош Нейман родился старшим из трёх сыновей в состоятельной еврейской семье в Будапеште, бывшем в те времена второй столицей Австро-Венгерской империи.

Фон Нейман получил степень доктора философии по математике (с элементами экспериментальной физики и химии) в университете Будапешта в 23 года. Одновременно он изучал химические технологии в швейцарском Цюрихе (Макс фон Нейман полагал профессию математика недостаточной для того, чтобы обеспечить надёжное будущее сына). С 1926 по 1930 год Джон фон Нейман был приват-доцентом в Берлине.

В октябре 1954 года фон Нейман был назначен членом Комиссии по атомной энергии, которая ставила своей главной заботой накопление и развитие ядерного оружия. Он был утвержден Сенатом Соединенных Штатов 15 марта 1955 года. В мае он и его жена переехали в Вашингтон, пригород Джорджтаун. В течение последних лет жизни фон Нейман был главным советником по атомной энергии, атомному оружию и межконтинентальному баллистическому оружию. Возможно, вследствие своего происхождения или раннего опыта в Венгрии, фон Нейман решительно придерживался правого крыла политических взглядов. В статье журнала «Жизнь», опубликованной 25 февраля 1957 года, вскоре после его смерти, он представлен приверженцем предупредительной войны с Советским Союзом.

«Математик» (изначально это, вероятно, лекция или доклад) даёт читателю редкую возможность познакомиться с концепцией математики, сложившейся у человека, чьи труды во многом определили её современный облик. Отвечая в 1954 г. на анкету Национальной академии США, фон Нейман (кстати говоря, он был членом этой академии с 1937 г.) назвал три своих наивысших научных достижения: математическое обоснование квантовой механики, теорию неограниченных операторов и эргодическую теорию. В этой оценке не только проявление личных вкусов фон Неймана, но и щедрость гения: многое из того, что фон Нейман не включил в список своих лучших достижений, вошло в золотой фонд математической науки и по праву обессмертило имя своего создателя. Достаточно сказать, что среди «отвергнутых» работ оказались и частичное решение (для локально-компактных групп) знаменитой пятой проблемы Гильберта, и основополагающие работы по теории игр и по теории автоматов.

Статья фон Неймана интересна ещё и тем, что её автор принадлежит к редкому в наши дни типу математика-универсала, презирающего искусственные перегородки между отдельными областями своей древней, но вечно юной науки, воспринимающего её как единый живой организм и свободно переходящего от одного её раздела к другому, на первый взгляд весьма далёкому от предыдущего, но в действительности связанному с ним нерасторжимыми узами внутреннего единства.

Не только историки науки, но и многие активно работающие математики пытались найти объяснение этому уникальному явлению. Вот что, например, говорит по этому поводу известный математик С. Улам, лично знавший фон Неймана и проработавший с ним многие годы: «Странствия фон Неймана по многочисленным разделам математической науки не были следствием снедавшего его внутреннего беспокойства. Они не были вызваны ни стремлением к новизне, ни желанием применить небольшой набор общих методов к множеству различных частных случаев. Математика в отличие от теоретической физики не сводится к решению нескольких центральных проблем. Стремление к единству, если оно зиждется на чисто формальной основе, фон Нейман считал обречённым на заведомую неудачу. Причина его неуёмной любознательности крылась в некоторых математических мотивах и в значительной мере была обусловлена миром физических явлений, который, насколько можно судить, ещё долго не будет поддаваться формализации...

Своими неустанными поисками новых областей применения и общим математическим инстинктом, одинаково безошибочно действующим во всех точных науках, фон Нейман напоминает Эйлера, Пуанкаре или, если обратиться к более поздней эпохе, Германа Вейля. Не следует, однако, упускать из виду, что разнообразие и сложность современных проблем во много раз превосходят то, с чем сталкивались Эйлер и Пуанкаре» .

Мир физических явлений был для фон Неймана тем компасом, по которому он выверял свой курс в безбрежном океане современной математики, тонкая интуиция позволяла ему предугадывать, в каком направлении надлежит искать неизвестные земли, а высокий научный потенциал и виртуозное владение техникой преодолевать трудности, которые в изобилии встречаются на пути каждого открывателя нового.

Но великолепно разбираясь в проблемах современной ему физики, фон Нейман всегда оставался прежде всего математиком. Математики в своей работе имеют дело с абстракцией более высокого порядка, чем физики-теоретики, предмет их рассмотрении отдалён от реальности на ещё большее «расстояние», и могло бы показаться, что математики в большей степени, чем физики-теоретики, склонны считать реальностью порождения своего разума. Но, обратившись к трудам фон Неймана, мы увидим иную картину:

Испытав в молодые годы сильное влияние гильбертовской аксиоматической школы, фон Нейман, как правило, начинал свою работу, к какой бы области она ни относилась, с составления перечня аксиом. Наглядные представления о предмете заменялись при этом схематическим описанием наиболее существенных его свойств, и только эти свойства использовались в последующих рассуждениях и доказательствах.

Фон Нейман свободно парил в разреженной атмосфере абстракций, не прибегая в отличие от многих других математиков к наглядным образам. Абстракция была его стихией. Отмечая эту особенность творческого почерка фон Неймана, С. Улам писал: «Небезынтересно заметить, что во многих математических разговорах на темы, связанные с теорией множеств и родственными ей областями математики, явственно ощущалось формальное мышление фон Неймана. Большинство математиков, обсуждая подобные проблемы, исходят из интуитивных представлений, основанных на геометрических или почти осязаемых картинах абстрактных множеств, преобразований и т.д. Слушая фон Неймана, вы живо ощущали, как последовательно он оперирует с чисто формальными умозаключениями. Этим я хочу сказать, что основа его интуиции, позволявшей ему формулировать новые теоремы и отыскивать доказательства (как, впрочем, и основа его «наивной» интуиции), принадлежала к типу, который встречается гораздо реже. Если бы мы, следуя Пуанкаре, разделили математиков на два типа на обладающих зрительной и слуховой интуицией, то Джонни, по всей видимости, принадлежал бы ко второму типу. Однако его «внутренний слух» был весьма абстрактным. Речь шла скорее о некоей дополнительности между формальными наборами символов и игрой с ними, с одной стороны, и интерпретацией их смысла с другой. Различие между тем и другим в какой-то мере напоминает мысленное представление реальной шахматной доски и мысленное представление последовательности ходов на ней, записанных в шахматной нотации» .

Тонкое взаимодействие между абстракцией и эмпирическими по своему происхождению основами современной математики, неразрывные узы, связывающие «царицу и служанку всех наук» с неисчерпаемым поставщиком чисто математических проблем естественными науками, традиционно дедуктивное изложение математических теорий, дополняемое индуктивными, как и во всём естествознании, поисками истины, таков далеко не полный перечень тем, затронутых в небольшом по объёму, но значительном произведении «Математике» фон Неймана.

Специфика математического мышления тема интересная сама по себе. Фон Неймана она интересовала ещё и потому, что он размышлял над широким кругом проблем, связанных с созданием искусственного интеллекта и самовоспроизводящихся автоматов. В конце 40-х годов, накопив колоссальный практический опыт в создании математического обеспечения, разработке логических схем и конструировании быстродействующих вычислительных машин, фон Нейман приступил к разработке общей (или, как предпочитал называть он сам, логической) теории автоматов. Именно тогда (в 1947 г.) и была впервые опубликована в сборнике, выпущенном Чикагским университетом под выразительным названием «Работа разума», статья «Математик».

Чуждая всякой риторике, простая и ясная речь фон Неймана по-прежнему покоряет красотой мысли, силой убеждения, доказательностью суждений. И в этом неподдельное свидетельство подлинности «Математика», его адекватности существу и духу математики. Мы надеемся, что математики, открывая первый из шести томов «Собрания научных трудов» фон Неймана, ещё долго будут начинать своё знакомство с наследием выдающегося математика современности со сжатого изложения философии математики статьи «Математик», публикуемой теперь в русском переводе.

Примечания

1.	Имя фон Неймана транскрибировалось по-разному в различные периоды его жизни. В детские и юношеские годы, проведённые в Будапеште, его звали Янош. В Цюрихе, где фон Нейман учился на химическом факультете Высшей политехнической школы, в Гамбурге и Гёттингене фон Неймана называли Иоганном. После переезда в США в 1932 г. (с 1933 г. он профессор Принстонского института перспективных исследований, с 1940 г. консультант различных армейских и морских учреждений, с 1954 г. член Комиссии по атомной энергии) фон Нейман избрал английский вариант имени Джон.
2.	John von Neumann . Bull. Amer. Math. Soc., 1958, v. 64, № 3 (part 2), p. 8.
3.

Джон фон Нейман краткая биография венгеро-американского математика, сделавшего вклад в функциональный анализ, квантовую логику, квантовую физику, теорию множеств, экономику и информатику.

Джон фон Нейман биография кратко

Годы жизни Джона фон Неймана 1903 – 1957

Будущий ученый появился на свет в столице Венгрии Будапеште. Еще с юного возраста мальчик интересовался природой математической логики и чисел. Кроме этого Нейман любил историю и прочитал 40 томов всемирной истории. В 10 лет его отдали в лучшую лютеранскую гимназию Будапешта. А в 1922 году он уже публиковался в журнале математического сообщества Германии.

По настоянию отца Джон фон Нейман сначала добывал высшее образование в будапештском Католическом университете Петера Пазманя, параллельно заканчивая базовый курс по химическому машиностроению в технической школе Цюриха в Швейцарии. Католический университет юноша закончил с докторской степенью по математике в 22 года, точно также, как и школу Цюриха.

Получив две научные степени, Нейман в 1926 посещал немецкий Геттингенский университет, где изучал квантовую механику и задался целью улучшить и упорядочить ее теории. Ученый искал общие черты матричной и волновой механик, изучал правила абстрактного пространства Гильберта.

Личная жизнь Неймана

В период 1927 – 1929 годов, когда он представил свою теорию квантовой механики, то стал посещать коллоквиумы и конференции. На его счету уже было 32 хорошо структурированные работы. Нейман стал настоящей звездой в кругах академиков, так его подходы к инновационным теориям были свежи и творческие. В 1929 году его взяли на должность преподавателя Принстонского университета. Тогда же он женится на Мариэтте Кевеши, которая в 1935 году родила ему дочь Марину. Но их брак не был долговечным – они расстались в 1936 году. Нейман отправляется в путешествие по Европе. Возвратившись в Америку, ученый знакомится с некой Кларой Дэн, впоследствии ставшей его женой в 1938 году.

Но самым его главным вкладом в науку является то, что он брал участие в создании ЭВМ, а также он был первым человеком, который создал принципы, по которым работает компьютер. Основные принципы Джона фон Неймана актуальны и сегодня: все современные электронно-вычислительные машины работают на этих принципах:

Принцип двоичной системы вычисления команд и данных.
Принцип программного управления. Программа являет собой набор команд, выполняемых процессором в определенной последовательности.
Принцип однородности памяти. Все данные хранятся и кодируются в одной памяти.
Принцип адресуемости памяти. Память состоит из нумерованных ячеек, и процессор имеет произвольный доступ к любой из них.
Принцип последовательного программного управления. Команды, хранящиеся в памяти, выполняются поочередно после того, как завершилась предыдущая команда.
Принцип условного перехода. Он был сформулирован Чарльзом Бэббиджем и Адой Лавлейс. Фон Нейман добавил его в свою общую архитектуру.

Причина смерти Джона фон Неймана

Известному ученому врачи поставили неутешительный диагноз – рак. Но, несмотря на то, что Джон сидел в каталке, математик вел активную жизнь. Умер великий ученый 8 февраля 1957 года.