Томас, Люэлин

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Люэлин Хиллет Томас
Llewellyn Hilleth Thomas
Thomas,Llewellyn 1926 Kopenhagen.jpg
Дата рождения:

31 октября 1903({{padleft:1903|4|0}}-{{padleft:10|2|0}}-{{padleft:31|2|0}})

Место рождения:

Лондон

Дата смерти:

20 апреля 1992({{padleft:1992|4|0}}-{{padleft:4|2|0}}-{{padleft:20|2|0}}) (88 лет)

Место смерти:

Роли, Северная Каролина

Страна:

Великобритания, США

Научная сфера:

теоретическая физика
прикладная математика

Место работы:

Университет штата Огайо
Колумбийский университет
Университет Северной Каролины

Альма-матер:

Кембриджский университет

Научный руководитель:

Ральф Фаулер

Известные ученики:

Леонард Шифф
Уолтер Макафи
Р. Р. Ньютон

Известен как:

автор модели Томаса — Ферми, алгоритма Томаса, представлений о прецессии Томаса

Люэлин Хиллет Томас на Викискладе

Лю́элин Хи́ллет То́мас (англ. Llewellyn Hilleth Thomas; 31 октября 1903, Лондон — 20 апреля 1992, Роли, Северная Каролина) — британский и американский физик-теоретик и специалист по прикладной математике.

Биография[править | править вики-текст]

Лондон — Кембридж — Копенгаген (1903—1929)[править | править вики-текст]

Люэлин Хиллет Томас родился в Лондоне и был старшим из пяти детей в семье, имевшей валлийские корни. Его отец Чарльз Джеймс Томас был медицинским инспектором Лондона (Medical Officer of Health for London). До семи лет он воспитывался и обучался дома матерью Уинифред Мэй Томас (до замужества Льюис), а затем поступил в частную начальную школу. С 11 до 18 лет он посещал частную школу Merchant Taylor’s School, где изучал математику, физику и химию, в том числе по книгам Дж. Дж. Томсона (Elements of Electricity and Magnetism) и Джеймса Джинса (Mechanics). В 1919 году Томас сдал вступительные экзамены в Лондонский университет, а в 1921 году — экзамены, предшествующие выпускному (intermediate examination), и получил стипендию на обучение в Тринити-колледже Кембриджского университета. Там он посещал лекции Чарльза Галтона Дарвина, Джона Литтлвуда, Джеффри Тэйлора, Ральфа Фаулера, Артура Эддингтона, Артура Милна и Джозефа Лармора. В 1923 году Томас получил стипендию на обучение в высшем колледже (senior college scholarship), а спустя год, после успешного прохождения математического курса (Mathematical Tripos), он получил степень бакалавра искусств по математике с отличием и стипендию Исаака Ньютона (Isaac Newton Studentship).

К этому времени Томас начал работать под руководством Ральфа Фаулера над вопросами, связанными с квантовой теорией строения атома, в частности над проблемой прохождения заряженных частиц через вещество. Он также написал работу по адиабатическим инвариантам и был награждён за неё премией Смита (Smith's Prize). В 1925 году Томас получил стипендию на прохождение стажировки (traveling fellowship) и отправился в Институт Нильса Бора в Копенгагене, в то время один из центров создания квантовой механики. Здесь молодой учёный получил несколько важных результатов. Он разработал квазиклассическую статистическую модель, описывающую однородный электронный газ и послужившую прототипом теории функционала плотности; эта модель была позже независимо развита Энрико Ферми, который применил её к описанию многоэлектронных атомов, и носит название модели Томаса — Ферми.

Другим достижением Томаса за время нахождения в Копенгагене стало объяснение величины расщепления линий тонкой структуры спектров за счёт так называемой прецессии Томасарелятивистской поправки к спин-орбитальному взаимодействию, которая возникает вследствие некоммутативности сложения скоростей и которую необходимо учитывать при рассмотрении движения частицы со спином (электрона) вокруг ядра. Это позволило получить согласующуюся с экспериментальными данными величину тонкой структуры линий и их расщепления в аномальном эффекте Зеемана. Позже в 1926 году Томас рассмотрел общую задачу о движении вращающегося электрона во внешнем электромагнитном поле и получил уравнения, которые были переоткрыты в 1959 году и известны под названием уравнений Баргмана — Мишеля — Телегди (Bargmann-Michel-Telegdi equation).

По возвращении в Кембридж Томас был избран членом (fellow) Тринити-колледжа, в 1927 году защитил докторскую диссертацию, а ещё год спустя получил степень магистра искусств.

Университет штата Огайо (1929—1946)[править | править вики-текст]

В 1929 году по рекомендации Фаулера Томас получил место доцента (assistant professor) в Университете штата Огайо, в 1936 году он занял должность полного профессора физики. Здесь он преподавал большое количество курсов по различным разделам физики, астрофизики и астрономии. В это время его научные интересы охватывали широкий круг тем: атомная и ядерная физика, астрофизика, квантовая теория сложных молекул и твёрдых тел, физика ускорителей, квантовая теория поля, динамика газов и жидкостей, вычислительная математика. Так, в 1930 году он написал статью, посвящённую радиационной вязкости, то есть излучению электромагнитных волн движущимися потоками вещества, например, в окрестностях звёзд. В другой важной работе (1935) Томас рассмотрел проблему взаимодействия между нуклонами и приложил свои результаты к описанию структуры ядра трития. В 1938 году он показал, что при определённой конфигурации магнитного поля орбиты заряженных частиц оказываются устойчивыми и изохронными. Этот результат лёг в основу идеи изохронного циклотрона, устройства, которое нашло широкое применение в ядерной физике и медицине.

Во время Второй мировой войны, в 1943—1945 годах, Томас работал на Абердинском испытательном полигоне, в Лаборатории баллистики (Ballistic Research Laboratory). Здесь он занимался военными исследованиями в области баллистики и теории взрывов, написал несколько внутренних отчётов и статью, посвящённую ударным волнам. Среди его коллег были Грегори Брейт, Субраманьян Чандрасекар и Эдвин Хаббл. После войны Томас продолжал сотрудничество с этой лабораторией и состоял консультантом в её научном комитете. Учебный 1945—1946 год стал последним, который он провёл в университете Огайо.

Колумбийский университет и IBM[править | править вики-текст]

В 1946 году Томас был приглашён на работу в только что организованную при Колумбийском университете Научную вычислительную лабораторию имени Уотсона (Watson Scientific Computing Laboratory), которая финансировалась корпорацией IBM. Его должность звучала как «техник» (technician). Здесь он занимался проблемой применения вычислительных машин для научных исследований, читал лекции по методам численного решения дифференциальных уравнений. Томас одним из первых предложил идею памяти на магнитных сердечниках, разработал принципы хранения информации при помощи электромагнитной линии задержки, предложил метод решения систем линейных уравнений, известный как алгоритм Томаса. Кроме того, в 1950 году он получил место профессора на физическом факультете университета, где читал лекции по общей теории относительности, теории групп, квантовой механике, магнитогидродинамике. Его работы в области физики были посвящены изучению динамики релятивистских частиц, гидродинамике, рассеянию рентгеновских лучей и т.д.

В 1954 году, когда в США разрабатывались проекты больших спутников, Томас предложил способы защиты от потенциально вражеских космических аппаратов. Это привлекло к нему внимание в разгар маккартизма, поскольку он не был американским гражданином и потому его деятельность вызывала подозрения. Чтобы получить допуск к секретной работе и избавиться от проблем, в 1957 году Томас получил гражданство США. Кроме Лаборатории баллистики, он сотрудничал с Лабораторией морской артиллерии (Naval Ordnance Laboratory) и проектом «Шервуд» (Project Sherwood) Комиссии по атомной энергии. В 1968 году Томас вышел в отставку со своих постов в Уотсоновской лаборатории и Колумбийском университете.

Последние годы (1968—1992). Семья[править | править вики-текст]

После выхода в отставку Томас стал приглашённым профессором физики и математики Университете Северной Каролины, где преподавал и занимался исследованиями до 1976 года. В 1980 году физический факультет этого университета учредил ежегодную Томасовскую лекцию (L. H. Thomas Lecture), которую читают видные учёные. Томас скончался в Роли 20 апреля 1992 года в возрасте 88 лет.

Со своей будущей женой Наоми Эстель Фреч (Naomi Estelle Frech) Томас познакомился осенью 1929 года в университете Огайо, где девушка была аспиранткой. Она получила степень магистра по спектроскопии в 1932 году, а спустя год они поженились. В течение следующих девяти лет у них родилось четверо детей — два мальчика (один из них умер в восьмилетнем возрасте) и две девочки. Наоми Эстель работала учителем математики и физики в Packer Collegiate Institute и пережила мужа почти на 16 лет.

Награды и членства[править | править вики-текст]

Основные публикации[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]