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. ), где было хорошо поставлено обучение математике.

В 1915 году Хартри поступил в Кембриджский университет (колледж Святого Джона, см. ), 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 ( 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. ), 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. ) 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. . — 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. // Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. — 1928. — Vol. 24, № 1 . — P. 89—110.
• D. R. Hartree. // Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. — 1929. — Vol. 25, № 1 . — P. 97—120.
• D. R. Hartree. // Nature . — 1935. — Vol. 135. — P. 940—943.
• D. R. Hartree. // Nature . — 1936. — Vol. 138. — P. 1080—1082.
• D. R. Hartree. // Nature . — 1940. — Vol. 146. — P. 319—323.
• D. R. Hartree. // Nature . — 1946. — Vol. 158. — P. 500—506.
• D. R. Hartree. // Reports on Progress in Physics. — 1946. — Vol. 11. — P. 113.

Литература

• // The Times . — 1958.
• C. G. Darwin . // 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 .
• . . — Singapore: World Scientific, 2003.

Ссылки

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