Дуглас Рейнер Хартри
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. Ее 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 нее
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 позицию профессора математической физики (Plummer Professor of Mathematical Physics), которую до него занимал Фаулер. В своей инаугурационной речи он заявил:
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. 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.