Хартри, Дуглас Рейнер

Дуглас Рейнер Хартри
англ. Douglas Rayner Hartree
Имя при рождении	англ. Douglas Rayner Hartree
Дата рождения	27 марта 1897(1897-03-27)
Место рождения	Кембридж
Дата смерти	12 февраля 1958(1958-02-12) (60 лет)
Место смерти	Кембридж
Страна	Великобритания
Научная сфера	теоретическая физика математика
Место работы	Манчестерский университет Кембриджский университет
Альма-матер	Кембриджский университет
Учёное звание	Beyer Chair of Applied Mathematics[d]
Научный руководитель	Ральф Фаулер Эрнест Резерфорд
Ученики	Аарон Клуг Джон Крэнк Шарлотта Фишер
Известен как	один из авторов метода Хартри — Фока, один из пионеров вычислительной техники
Награды и премии	Кельвиновская лекция (1943)

Ду́глас Ре́йнер Ха́ртри (англ. Douglas Rayner Hartree; 27 марта 1897, Кембридж — 12 февраля 1958, Кембридж) — английский физик-теоретик и математик. Член Лондонского королевского общества (1932). Работы Хартри в области физики посвящены в основном квантовой теории и атомной физике. Он также известен своей деятельностью в области создания и обслуживания вычислительных систем, являясь одним из пионеров вычислительной техники в Великобритании.

Биография

Образование

Хартри родился в Кембридже в семье потомственных интеллектуалов. Его отец Уильям Хартри, внук знаменитого писателя Сэмюэла Смайлса, был лектором в университете, а мать Ева Рейнер играла видную роль в различных женских организациях и даже в течение некоторого времени занимала посты мэра Кембриджа и президента Национального совета женщин (National Council of Women). Школьное образование Дуглас Хартри получал сначала в Кембридже, а с 1910 года в школе Бедейлс в Питерсфилде (см. Bedales School), где было хорошо поставлено обучение математике.

В 1915 году Хартри поступил в Кембриджский университет (колледж Святого Джона, см. St John’s College), однако к концу первого курса его обучение было прервано в связи с Первой мировой войной. Хартри присоединился к группе ученых под руководством Арчибальда Хилла, которая проводила баллистические расчёты и в которой уже работал его отец. Здесь Дуглас получил первый опыт проведения численных расчетов. Занимаясь интегрированием дифференциальных уравнений для траекторий, он показал преимущество получения зависимостей параметров от времени, а не от угла, как это практиковалось ранее.

После окончания войны Хартри вернулся в Кембридж и в 1921 году закончил обучение, получив отличие первого класса по математике и отличие второго класса по естественным наукам. В 1923 году он женился на Элейн Чарльтон (Elaine Charlton), которая окончила ту же школу Бедейлс, что и Хартри. У них было трое детей, дочь и два сына.

Работа в Кембридже и Манчестере

После окончания университета Хартри продолжал исследовательскую работу под руководством Ральфа Фаулера. Ключевым событием, повлиявшим на направление его работы, стал цикл лекций по квантовой теории, прочитанный Нильсом Бором в Кембридже в 1921 году. Хартри начал применять свои математические знания для расчетов некоторых деталей в боровской модели атома, а также по теории дифракции рентгеновских лучей. С 1925 года он начал проводить расчеты в рамках волновой механики. Результаты исследований составили докторскую диссертацию, защищенную им в 1926 году. В 1928 году он предложил метод самосогласованного поля для квантового описания многих тел (многоэлектронных атомов, молекул), который был в дальнейшем усовершенствован Владимиром Фоком, показавшим необходимость учета обменных сил (метод Хартри — Фока). В том же году Хартри дал математическое определение понятия информации.

В 1929 году Хартри был приглашен на место профессора прикладной математики Манчестерского университета, а в 1937 году занял должность профессора теоретической физики. В это время он занимался расчетом электронного строения тяжелых атомов, проводя большое количество вычислительной работы. Поэтому создание в 1933 году Ванневаром Бушем в США первого дифференциального анализатора сразу привлекло внимание Хартри. Он отправился в Бостон посмотреть на машину, а по возвращении построил первую в Великобритании модель анализатора на основе элементов конструктора Меккано. Позже он создал более мощную модель. Её можно было использовать для решения дифференциальных уравнений, которые возникали в задачах баллистики, гидродинамики, физики атмосферы, распространения радиоволн и, конечно, для расчета состояний многоэлектронных атомов. Хартри внес существенный вклад в разработку численных подходов в этих областях науки (уравнение Эпплтона — Хартри и т. д.).

Деятельность во время войны и после неё

Во время Второй мировой войны Хартри руководил вычислительной группой, проводившей расчеты баллистики снарядов, распространения радиоволн в тропосфере, поведения магнетрона, управления танками и т. д., в том числе с использованием специальных машин. При помощи своего анализатора Хартри решал вопросы автоматизации, например, поведение так называемого трехчленного контроллера (three-term controller), используемого на производстве для управления различными процессами. Вскоре после появления первого цифрового компьютера ЭНИАК в США возникла задача его использования для решения баллистических проблем. Хартри выступил в качестве консультанта по использованию возможностей нового устройства и в дальнейшем активно помогал внедрять подобные вычислительные машины, в частности EDSAC в Кембридже, Ferranti в Манчестере (см. Ferranti Mark 1), ряд машин в Америке и Австралии.

В 1946 году Хартри вернулся в Кембридж на должность профессора математической физики (Plummer Professor of Mathematical Physics), которую до него занимал Фаулер. В своей инаугурационной речи он заявил:

Вполне может случиться, что высокоскоростной цифровой компьютер окажет такое же огромное влияние на цивилизацию, как появление ядерной энергии.

Оригинальный текст (англ.)

It may well be that the high-speed digital computor will have as great an influence on civilization as the advent of nuclear power.

— D. R. Hartree. Calculating machines, recent and prospective developments (Inaugural Lecture). — Cambridge: University Press, 1947.

Хартри продолжал заниматься атомной физикой и гидродинамикой, адаптируя для этих целей электронные машины, руководил работой большого числа молодых сотрудников. Он также консультировал Британское транспортное управление (см. British Transport Commission) на предмет использования компьютеров для контроля транспортных потоков.

Хартри умер в Кембридже от сердечной недостаточности.

Его имя носит атомная единица энергии.

Публикации

Книги

• D. R. Hartree. Calculating Instruments and Machines. — Cambridge: University Press, 1950.
• D. R. Hartree. Numerical Analysis. — Oxford: University Press, 1952.
• D. R. Hartree. The Calculation of Atomic Structures. — New York: Wiley & Sons, 1957. Русскоязычное издание: Д. Хартри. Расчеты атомных структур. — М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1960.

Основные статьи

• D. R. Hartree. The wave mechanics of an atom with a non-Coulomb central field. Part I. Theory and Methods // Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. — 1928. — Vol. 24, № 1. — P. 89—110.
• D. R. Hartree. The propagation of electromagnetic waves in a stratified medium // Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. — 1929. — Vol. 25, № 1. — P. 97—120.
• D. R. Hartree. The Differential Analyser // Nature. — 1935. — Vol. 135. — P. 940—943.
• D. R. Hartree. Theory of Complex Atoms // Nature. — 1936. — Vol. 138. — P. 1080—1082.
• D. R. Hartree. The Bush Differential Analyser and its Applications // Nature. — 1940. — Vol. 146. — P. 319—323.
• D. R. Hartree. The Eniac, an Electronic Computing Machine // Nature. — 1946. — Vol. 158. — P. 500—506.
• D. R. Hartree. The calculation of atomic structures // Reports on Progress in Physics. — 1946. — Vol. 11. — P. 113.

Литература

• Professor D. R. Hartree // The Times. — 1958.
• C. G. Darwin. Douglas Rayner Hartree (1897-1958) // Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. — 1958. — Vol. 4. — P. 103-116.
• Храмов Ю. А. Хартри Дуглас Рейнер (Hartree Douglas Rayner) // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 288. — 400 с. — 200 000 экз.
• Гартри, Дуглас Райнер // А. Н. Боголюбов. Математики и механики: Биографический справочник. — Киев: Наукова думка, 1983. — С. 120—121.
• C. Froese Fischer. Douglas Rayner Hartree: His life in science and computing. — Singapore: World Scientific, 2003.

Ссылки

• J. J. O'Connor, E. F. Robertson. Douglas Rayner Hartree (англ.). MacTutor History of Mathematics archive. Дата обращения: 11 февраля 2010. Архивировано из оригинала 17 апреля 2012 года.