Джон фон Нейман

редактировать
математик и физик

Джон фон Нейман
JohnvonNeumann-LosAlamos.gif Джон фон Нейман в 1940-х годах
РодилсяНойман Янош Лайош. (1903-12-28) 28 декабря 1903. Будапешт, Королевство Венгрия
Умер8 февраля 1957 (1957-2002) -08) (53 года). Вашингтон, округ Колумбия, США
ГражданствоВенгерский
ГражданствоВенгрия. США
Alma materPázmány Péter University. ETH Zürich. Геттингенский университет
Известныйабелевой алгеброй фон Неймана.

Аффилированный оператор. Подходящая группа. Арифметико-логический блок. Искусственная вязкость. Аксиома регулярности. Аксиома ограничения размера. Обратная индукция. Взрывная волна (гидродинамика). Ограниченное множество (топологическое пространство). Сумматор Carry-save. Клеточные автоматы. Класс (теория множеств). Компьютерный виру с. Теорема коммутации. Непрерывная геометрия. Константы связи. Теория декогеренции (квантовая механика).

+68 подробнее
(а)Мариетта Кевеси. Клара Дан
ДетиМарина фон Нейман (W) Hitman
НаградыМемориальная премия Бохера ( 1938). Приз за выдающиеся гражданские заслуги на флоте (1946). Медаль за заслуги (1946). Медаль Свободы (1956). Премия Энрико Ферми (1956)
Научная карьера
ПоляМатематика, физика, статистика, экономика, информатика
УчрежденияБерлинский университет. Принстонский университет. Институт перспективных исследований. Лос-Аламосская лаборатория
Диссертация Az általános halmazelmélet axiomatikus felépítése ( Аксиоматическая конструкция общей теории множеств) ( 1925)
Докторант Липот Фейер
Другие академические консультантыЛас1031 Дэвид Хилберт
ДокторантыДональд Б. Гиллис. Израиль Гальперин. Фридрих Маутнер
Другие известные студентыПол Халмос. Клиффорд Хью Даукер. Бенуа Мандельброт
Подпись
Johnny von Neumann sig.gif

Джон фон Нейман (; венгерский : Нойман Янош Лайош, произносится ; 28 декабря 1903 - 8 февраля 1957) был венгерско- американским математиком, физиком, компьютерным ученым, инженером и эрудит. Фон Неймана обычно считали выдающимся математиком своего времени и считали «последним представителем великих математиков»; он объединил чистые и прикладные науки.

Фон Нейман внес значительный во многие, включая математику (основы математики, функциональные анализ, эргодическая теория, теория представлений, операторные алгебры, геометрия, топология и численный анализ ), физика (квантовая механика, гидродинамика и квантовая статистическая механика ), экономика (теория игр ), вычисления (архитектура фон Неймана, линейное программирование, самовоспроизводящиеся машины, стохастические вычисления ) и статистика.

Он был пионером в применении теории операторов в квантовой механике в развитии функционального анализа и ключевой фигурой. в развитии теории игр и концепций клеточных автоматов, универсального конструктора и цифрового компьютера.

Vo n Нейман опубликовал более 150 работ за свою жизнь: около 60 по чистой математике, 60 по прикладной математике, 20 по физике, а остальные по специальным математическим или нематематическим предметам. Его последняя работа, незаконченная рукопись, написанная во время его пребывания в больнице, была опубликована в виде книги под названием Компьютер и мозг.

Его анализ структуры самовоспроизведения предшествовал открытие структуры ДНК. Он представляет собой список фактов своей краткой жизни, представленный в Национальной академии наук, он написал: «Я являюсь частью своей работы по квантовой механике, разработанной в Геттингене в 1926 году. а затем в Берлине в 1927–1929 гг. Также моя работа по различным формам теории операторов, Берлин 1930 г. и Принстон 1935–1939 гг.; по эргодической теореме, Принстон, 1931–1932 гг. "

В течение Вторая мировая война, фон Нейман работал над Манхэттенским проектом с физиком-теоретиком Эдвардом Теллером, математ Станиславом Уламом и другие, решающие ключевые шаги в ядерная физика, вовлеченная в термоядерные реакции и водородную бомбу, лежащие в основе взрывных линз, используется в ядерном оружии имплозионного типа, и ввел термин «килотонна» (из TNT ) в качестве меры создаваемая взрывная сила.

После войны он служил в Генеральном консультативном комитете Комиссия по атомной энергии США и консультировал ряд организаций, включая ВВС США, армейской лаборатории баллистических исследований, проекта вооруженных сил по специальному оружию и Ливерморской национальной лаборатории. Как венгерский эмигрант, не связанный тем, что Советский Союз достиг ядерного превосходства, он разработал и п родвигал политику взаимно гарантированного уничтожения, чтобы ограничить гонку вооружений.

Содержание
  • 1 Ранняя жизнь и образование
    • 1.1 Семейное происхождение
    • 1.2 Вундеркинд
    • 1.3 Университетское образование
  • 2 Ранняя карьера и личная жизнь
  • 3 Математика
    • 3.1 Теория множеств
      • 3.1.1 Парадокс фон Неймана
    • 3.2 Эргодическая теория
    • 3.3 Теория операторов
    • 3.4 Теория меры
    • 3.5 Геометрия
    • 3.6 Теория решеток
    • 3.7 Математическая формулировка квантовой механики
      • 3.7. 1 Энтропия фон Неймана
      • 3.7.2 Квантовая взаимная информация
      • 3.7.3 Матрица плотности
      • 3.7.4 Схема измерения фон Неймана
    • 3.8 Квантовая логика
    • 3.9 Теория игр
    • 3.10 Математическая экономика
    • 3.11 Линейное программирование
    • 3.12 Математическая статистика
    • 3.13 Гидродинамика
    • 3.14 Владение математикой
  • 4 Ядерное оружие
    • 4.1 Манхэттенский проект
    • 4.2 Комиссия по атомной энергии
    • 4.3 Взаимный гарантированное разрушение
  • 5 Вычислительная техника
    • 5.1 Клеточные автоматы, ДНК и универсальный конструктор
    • 5.2 Погодные системы и глобальное потепление
    • 5.3 Гипотеза технологической сингулярности
  • 6 Co Гинитивные способности
  • 7 Математическое наследие
  • 8 Болезнь и смерть
  • 9 Почести
  • 10 Избранные труды
  • 11 См. также
  • 12 Примечания
  • 13 Ссылки
  • 14 Дополнительная литература
  • 15 Ссылки
Ранние годы и образование

Семейное прошлое

Место рождения фон Неймана, улица Батори, 16, Будапешт. С 1968 года здесь размещается Компьютерное общество Джона фон Неймана..

Фон Нейман родился Нойман Янош Лайош в богатой, культурной и небезразличной еврейской семье (на венгерском языке фамилия стоит на первом месте).

Фон Нейман родился в Будапеште, Венгерское королевство, которое тогда входило в Австро-Венгерскую империю. Он был старшим из трех братьев; его двумя младшими братьями и сестрами были Михай (англ. Michael von Neumann; 1907–1989) и Миклош (Николас фон Нейман, 1911–2011). Его отец, Нойман Микса (Макс фон Нейман, 1873–1928), был банкиром, имевшим степень доктора права. Он переехал в Будапешт из Печ в конце 1880-х годов. Отец и дед Миксы оба родились в Онде (ныне часть города Серенч ), Графство Земплен, северная Венгрия. Матерью Джона была Канн Маргит (английский язык: Маргарет Канн); ее родителями были Якаб Канн и Каталин Майзельс из семьи Майзельс. Три поколения семьи Канн-Хеллер в Будапеште; Семья фон Неймана занимала 18-комнатную квартиру на верхнем этаже.

20 февраля 1913 г. император Франц Иосиф возвел отца Джона в венгерскую знать за его службу австро-венгерской Империи. Таким образом, семья Нойманн получила наследственное наименование Маргиттай, что означает «Маргитта» (сегодня Маргита, Румыния ). Семья не имеет никакого отношения к городу; название было выбрано со ссылкой на Маргарет, как и выбранный ими герб с изображением маргариток. Нойман Янош стал маргиттаем Нойманом Яношом (Джон Нойман де Маргитта), которого позже сменил на немца Иоганна фон Неймана.

Вундеркинд

Фон Нейман был вундеркиндом. Когда ему было шесть лет, он мог мысленно разделить два восьмизначных числа и разговаривать на древнегреческом. Когда шестилетний фон Нейман заметил, что его мать бесцельно смотрит, он ее: «На что ты рассчитываешь?»

Дети не начинали формальное обучение в Венгрии, пока им не исполнилось десять лет; гувернантки учили фон Неймана, его братьев и кузенов. Макс считал, что знание языков помимо венгерского необходимо, поэтому детей обучали английскому, французскому, немецкому и итальянскому языкам. К восьми годам фон Нейман был знаком с дифференциальным и интегральным исчислением, но особенно интересовался историей. Он прочел 46-томную книгу «Allgemeine Geschichte» Вильгельма Онкена в «Einzeldarstellungen». Копия хранилась в частной библиотеке, которую купил Макс. Одна из комнат в квартире была преобразована в библиотеку и читальный зал с книжными полками от потолка до пола.

Фон Нейман вошел в лютеранский Fasori Evangélikus Gimnázium в 1911 году. Евгений Вигнер был на год раньше фон Неймана в лютеранской школе и ближайшим его другом. Это была одна из лучших школ Будапешта и часть блестящей системы образования, разработанной для избранных. По венгерской системе все свое образование дети в одной гимназии. Система венгерской школы породила поколение, известное своими интеллектуальными достижениями, в том числе Теодор фон Карман (родился в 1881 году), Джордж де Хевеши (родился в 1885 году), Майкл Поланьи (родился 1891), Лео Сцилард (родился 1898), Деннис Габор (родился 1900), Юджин Вигнер ( родился в 1902 году), Эдвард Теллер (родился в 1908 году) и Пол Эрдёш (родился в 1913 году). В совокупности их иногда называли «марсиане ".

первые несколько порядковых чисел фон Неймана
0= Ø
1= {0}= {Ø}
2= {0, 1}= {Ø, {Ø}}
3= {0, 1, 2}= {Ø, {Ø}, {Ø, {Ø}}}
4= {0, 1, 2, 3}= {Ø, {Ø}, {Ø, {Ø}}, {Ø, {Ø}, {Ø, {Ø}}} }

Хотя Макс настаивал на том, чтобы он подтвердил свои знания в школе на соответствующем уровне, он согласился нанять частных репетиторов, чтобы они давали ему продвинутые инструкции в тех областях, в которых он проявил способности. В возрасте 15 лет он начал изучать сложные математические методы у известного аналитика Габора Сегу. При их первой встрече Сегу был поражен математическим талантом мальчика, что его довели до слез. Некоторые из работ фон Неймана мгновенные решения задач, которые поставлены в области математического анализа, нарисованы на канцелярских принадлежностях его отца и до сих пор выставлены в архиве фон Неймана в Будапеште. К 19 годам фон Нейман опубликовал две математические теории. во втором из которых дано современное определение порядковых чисел, которое заменило определение Георга Кантора. По завершении учебы в гимназии фон Нейман сел и выиграл премию Этвёша, национальную премию по математике.

Университетское образование

По словам его друга Теодора фон Кармана., отец Неймана хотел, чтобы он поступил так, как поступил с финансовой точки зрения дела, чем математика. Фактически, его попросил фон Кармана убедить сына не брать математику в качестве своей специализации. Фон Нейман и его отец решили, что лучший карьерный путь - стать инженером-химиком. Фон Нейман мало что знал об этом, поэтому было предложено пройти двухгодичный курс химии без получения степени в Берлинском университете, после чего он сел на экзамен на престижный ETH Zurich, он сдал в сентябре 1923 года. В то же время фон Нейман также поступил в Университет Пазмани Петер в Будапеште на степень доктора философии. кандидат математики. Для своей диссертации он решил произвести аксиоматизацию теории множеств Кантора . Он окончил ETH Zurich в 1926 году по специальности инженер-химик (хотя Вигнер говорит, что фон Нейман никогда не был очень привязан к предмету химии) и сдал выпускные экзамены на степень доктора философии. по математике одновременно с получениемстепени химического инженера, которая Вигнер писал: «Очевидно, докторская диссертация и экзамен не потребовали значительных усилий». Затем он поступил в Геттингенский университет на грант Фонд Рокфеллера для изучения математики у Дэвида Гильберта.

Ранняя карьера и личная жизнь
Отрывок из университетских календари на 1928 и 1928 / 29 Берлинского университета Фридриха Вильгельма, объявляющие о лекциях Неймана по аксиоматической теории множеств и математической логике, новой работе по квантовой механике и специальным функциям математической физики.

Фон Неймана хабилитация была завершена 13 декабря 1927 года, и он начал свои лекции как приват-доцент в Берлинском университете в 1928 году. Он был самым молодым человеком, когда-либо избранным приват-доцентом в истории университета в любой предмет. К концу 1927 года фон Нейман опубликовал 12 крупных статей по математике, а к концу 1929 года - 32, то есть почти одну крупную статью в месяц. Его способность вспоминать позволяла ему быстро запоминать страницы телефонных справочников и произносить в них имена, адреса и номера. В 1929 году он ненадолго стал приват-доцентом в Гамбургском университете, где перспективы стать штатнымором были лучше, но в октябре того же года представилось более выгодное предложение, когда его пригласили в Принстонский университет.

В первый день Нового года в 1930 году фон Нейман женился на Мариетте Кёвеси, изучавшей экономику в Будапештском университете. У фон Неймана и Мариетты был один ребенок, дочь Марина, родившаяся в 1935 году. По состоянию на 2017 год она является выдающимся профессором делового администрирования и государственной политикой в ​​Мичиганском университете. Пара развелась в 1937 году. В Октябрь 1938 года фон Нейман женился на Кларе Дан, с помощью которого он познакомился во время своих последних поездок в Будапешт перед началом Второй мировой войны.

. Прежде чем жениться на Мариетте, Фон Нейман был крещен католиком в 1930 году. Отец фон Неймана, Макс, умер в 1929 году. Никто из семьи не обратился в христианство, пока был жив, но все сделали это задействовано.

В 1933 году ему предложили пожизненную профессуру в Институте перспективных исследований в Нью-Джерси, когда план этого учреждения по назначению Германа Вейля провалился. Там он оставался профессором математики до самой смерти, хотя объявил о своем намерении уйти в отставку и статьором профессии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Его мать, братья и родственники последовали за фон Нейманом в Соединенных Штатах в 1939 году. Фон Нейман англизировал свое имя Джону, сохранил немецко-аристократическую фамилию фон Нейман. Его братья поменяли свои на «Неймана» и «Воннеймана». Фон Нейман стал натурализованным гражданином Соединенных Штатов в 1937 году и сразу же попытался стать лейтенантом в офицерском резервном корпусе армии США. Он легко сдал экзамены, но был отклонен из-за возраста. Его довоенный анализ того, как Франция противостоит Германии, часто цитируется: «О, Франция не имеет значения».

Клара и Джон фон Нейман были социально активными в местном академическом сообществе. Его белый обшитый вагонкой дом на Уэсткотт-роуд 26 был одним из крупнейших частных домов Принстона. Он всегда носил строгие костюмы. Однажды он надел полосатый тройник, катаясь по Гранд-Каньону верхом на муле. Сообщается, что Гильберт спросил: «Молитесь, а кто портной кандидата?» на докторском экзамене фон Неймана в 1926 году, поскольку он никогда не видел такой красивой вечерней одежды.

Фон Нейман всю жизнь страстно любил древнюю историю и был известен своими историческими познаниями. Профессор византийской истории в Принстоне однажды сказал, что фон Нейман имел больший опыт в византийской истории, чем он сам.

Фон Нейман любил есть и пить; его жена Клара сказала, что он может считать все, кроме калорий. Он любил идиш и «неприличный» юмор (особенно лимерики ). Он не курил. В Принстоне он получил жалобы на то, что он регулярно проигрывал очень громкую немецкую мартовскую музыку на своем фонографе, что отвлекало всех в соседних офисах, в том числе Альберта Эйнштейна, от их работы.. Фон Нейман проделал одни из своих лучших работ в шумной, хаотичной обстановке и однажды предостерег свою жену за то, что она приготовила для него тихий кабинет. Он никогда не использовал его, предпочитая гостиную пары с громко играющим телевизором. Несмотря на то, что он был заведомо плохим водителем, ему нравилось водить машину - часто во время чтения книги - что приводило к многочисленным арестам и авариям. Когда Катберт Херд нанял его в качестве консультанта в IBM, Херд часто незаметно платил штрафы за свои штрафы за нарушение правил дорожного движения.

Ближайшим другом фон Неймана в США былно если третий фильтр добавлен между двумя другими фотоны действительно пройдут. Этот экспериментальный факт переводится в логику как некоммутативность конъюнкции (A ∧ B) ≠ (B ∧ A) {\ displaystyle (A \ land B) \ neq (B \ land A)}(A \ land B) \ neq (B \ land A) . Также было установлено, что правила распределения классической логики: P ∨ (Q ∧ R) = (P ∨ Q) ∧ (P ∨ R) {\ displaystyle P \ lor (Q \ land R) = (P \ lor Q) \ земля (P \ lor R)}P \ lor (Q \ land R) = (P \ lor Q) \ land (P \ lor R) и P ∧ (Q ∨ R) = (P ∧ Q) ∨ (P ∧ R) {\ displaystyle P \ land (Q \ lor R) = (P \ land Q) \ lor (P \ land R)}P \ land ( Q \ lor R) = (P \ земля Q) \ lor (P \ land R) , не подходят для квантовой теории.

Причина в том, что квантовая дизъюнкция, в отличие от классической дизъюнкции, может быть истинным, если даже оба дизъюнкта ложны, и это, в свою очередь, связано с тем, что в квантовой механике часто бывает, что пара альтернативно семантически детерминирована, в то время как каждый из ее членов обязательно неопределенно. Последнее свойство можно проиллюстрировать на простом примере. Предположим, мы имеем дело с частями (такими как электроны) полуцелого спина (спинового углового момента), для которых есть только два значения: положительное или отрицательное. Затем неопределенность устанавливает, что вращение относительно двух разных направлений (например, x и y) приводит к паре несовместимых величин. Предположим, что состояние ɸ определенного электрона подтверждение утверждения «спин электрона в направлении x положительный». По принципу неопределенности значение вращения в направлении y будет полностью неопределенным для ɸ . Следовательно, ɸ не может проверить ни утверждение «вращение в направлении y положительно», ни утверждение «вращение в направлении y положительно». Тем не менее, дизъюнкция утверждений «вращение в направлении y положительно или вращение в направлении y отрицательно» должно быть истинным для ɸ . Таким образом, в случае распределения возможна ситуация, когда A ∧ (B ∨ C) = A ∧ 1 = A {\ displaystyle A \ land (B \ lor C) = A \ land 1 = A}A \ land (B \ lor C) = A \ land 1 = A , а (A ∧ B) ∨ (A ∧ C) = 0 ∨ 0 = 0 {\ displaystyle (A \ land B) \ lor (A \ land C) = 0 \ lor 0 = 0}(A \ земля B) \ lor (A \ land C) = 0 \ lor 0 = 0 .

Как пишет Хилари Патнэм, фон Нейман заменил классическую логику логикой, построенной на ортомодулярных решетках (изоморфных решетках подпространств гильбертова пространства данной физической системы).

Теория игр

Фон Нейман основал теорию игр как математическую дисциплину. Он доказал свою теорему о минимаксе в 1928 году. Она устанавливает, что в играх с нулевой суммой с точной информацией (т. Е. Когда игроки знают каждый раз все ходы, которые до сих пор), существует пара стратегий для обоих игроков, которая позволяет каждому минимизировать свои максимальные потери. Исследуя возможную стратегию. Игрок затем разыгрывает стратегию, которая приведет к минимизации его проигрыша.

Такие стратегии, которые минимизируют максимальные проигрыш для каждого игрока, называются оптимальными. Фон Нейман показал, что их минимаксы равны (по модулю) и противоположны (по знаку). Он улучшил и расширил теорему о минимаксе, включил в нее несовершенную информацию и игры с более чем двумя игроками, опубликовав этот результат в своей книге 1944 Theory of Games and Economic Behavior, написанной с Оскаром Моргенштерном. Моргенштерн написал статью по теории игр и думал, что покажет ее фон Нейману из-за его интереса к этой теме. Он прочитал его и сказал Моргенштерну, чтобы он добавил в него больше. Это было повторено пару раз, а затем фон Нейман стал соавтором, и статья стала 100 страниц. Потом это стало книгой. Общественный интерес к работе был таков, что The New York Times разместила эту статью на первой полосе. В этой книге фон Нейман заявил, что в экономической теории необходимо использовать функциональный анализ, особенно выпуклые числа и топологическую теорему о фиксированной точке, а не традиционное дифференциальное исчисление, поскольку оператор максимума не имеет дифференцируемые функции.

Независимо, Леонид Канторович в своей функционально-аналитической работе по математической экономике также сосредоточил внимание на теории оптимизации, недифференцируемость и на решетки. Функционально-аналитические методы фон Неймана - использование пар двойственности реального векторных пространств для представления и количеств, использование поддержки и разделяющих гиперплоскостей, выпуклые теория и теория фиксированной точки - с тех пор использованием инструментами математической экономики.

Математическая экономика

Фон Нейман поднял интеллектуальный и математический уровень экономики в несколько влиятельные издания. Для своей модели расширяющейся экономики он доказал существование и уникальность равновесия, используя свое обобщение теоремы Брауэра о неподвижной точке. Модель фон Неймана расширяясь рассматривала матричный карандаш A- λ B с неотрицательными матрицами A и B ; фон Нейман искал развития вероятностей p и q и положительное число λ, которые решали бы уравнение дополнительных возможностей

p T (A - λ B) q = 0 {\ displaystyle p ^ {T} (A- \ lambda B) q = 0}{\ displaystyle p ^ {T} (A- \ lambda B) q = 0}

вместе с двумя системами неравенства, выражающими экономическую эффективность. В этой модели (транспонированный ) вектор вероятности представленных цен товаров, вектор вероятности q представляет «интенсивность», которая будет идти производственный процесс. Уникальное решение λ представляет фактор роста, равный 1 плюс темп роста экономики; скорость роста равна процентной ставке.

Результаты фон Неймана рассматривались как частный случай линейного программирования, где его модель использует только неотрицательные матрицы. Изучение его модели расширяющейся экономики продолжает интересовать экономистов-математиков, интересующихся вычислительной экономикой. Эта статья была названа величайшей системы математической экономики, которая признает введение теорем о фиксированной точке, линейных неравенств, дополнительная вости и двойственности седловой точки. В ходе конференции, посвященной модели роста фон Неймана, многие математики разработали методы, полезные для экономистов, но что внес значительный вклад в саму экономическую теорию.

Знаменитая работа фон Неймана 9-страничная газета началась с доклада в Принстоне, превратилась в газету на немецком языке, которая в конечном итоге была переведена на английский. Его интерес к экономике, который привел к написанию этой статьи, начался, когда он читал лекции в Берлине в 1928 и 1929 годах. Летом он проводил дом в Будапеште, как и экономист Николас Калдор, они нашли общий язык. Калдор рекомендовал фон Нейману прочитать книгу экономиста-математика Леона Вальраса. Фон Нейман обнаружил в книге некоторые недостатки и исправил их - например, заменив уравнения неравенствами. Он заметил, что теория общего равновесия Вальраса и, которая привела к системам согласованных линейных уравнений, может дать абсурдный результат, заключенный в том, что прибыль может быть максимизирована путем производства и продажи отрицательного количества продукта. Он заменил уравнения неравенствами, среди прочего ввел динамическое равновесие и, в конце концов, написал статью.

Линейное программирование

Основываясь на своих результатах по матричной игрем и на своей модели расширяющейся экономики Фон Нейман изобрел теорию двойственности в линейном программировании, когда Джордж Данциг описал свою работу через несколько минут, и нетерпеливый фон Нейман попросил его прийти к сути. Затем Данциг ошеломленно слушал, как фон Нейман читал часовую лекцию о выпуклых множествах, теории неподвижной точки и двойственности, предполагая эквивалентность матричных игр и линейного программирования.

Позже фон Нейман использует новый метод линейное программирование с использованием однородной линейной системы Пола Гордана (1873 г.), которая позже была популяризирована с помощью алгоритма Кармаркара. В методе фон Неймана использовался алгоритм поворота между симплексами, при этом решении поворота определялось неотрицательной подзадачей наименьших квадратов с ограничением выпуклости (проецирование нулевого вектора на выпуклую оболочку активного симплексного ). Алгоритм фон Неймана был первым методом внутренней точки линейного программирования.

Математическая статистика

Фон Нейман внес фундаментальный вклад в математическую статистику. В 1941 году он поставил распределение отношений среднего квадрата последовательных разностей к дисперсии выборки независимых и идентично распределенных переменных. Это независимое соотношение применяется к остаткам из регрессионных моделей и широко известно как статистика Дарбина - Ватсона для проверки нулевой гипотезы о том, что ошибки серийноы от альтернативы, согласно которой они следуют стационарному первому порядку авторегрессия.

Вперед Денис Сарган и Алок Бхаргава расширили результаты для проверки, следуют ли ошибки регрессионной модели гауссовскому случайному блужданию (т.е. единичный корень ) против альтернативы.

Гидродинамика

Фон Нейман внесет фундаментальный вклад в гидродинамику.

Вклад фон Неймана в гидродинамику включил открытие классического потока решений для взрывных волн и совместное открытие (независимо от Якова Борисовича Зельдовича и Вернер Деринг ) модели взрыва ЗНД взрывчатых веществ. В течение 1930-х годов фон Нейман стал авторитетом в математике кумулятивных зарядов.

. Позже, с Робертом Д. Рихтмайером, фон Нейман разработал алгоритм,рассчитывающий искусственную вязкость, улучшил понимание который ударных волн. Когда компьютеры решали гидродинамические или аэродинамические задачи, они пытались соединить слишком много точек расчетной сетки в областях резких разрывов (ударные волны). Математика искусственной вязкости сгладила ударный переход, не жертвуя основами физики.

Фон Нейман вскоре применил компьютерное моделирование в области, разработав программное обеспечение для своих баллистических исследований. Во время Второй мировой войны он однажды прибыл в офис Р. Х. Кента, директора Лаборатории баллистических исследований армии США, с компьютерной программой, которую он создал для расчета одномерной модели из 100 молекул для имитации ударная волна. Затем фон Нейман провел семинар по своей компьютерной программе для аудитории, в которую входил его друг Теодор фон Карман. После того, как фон Нейман закончил, фон Карман сказал: «Что ж, Джонни, это очень интересно. Вы, конечно,аете, Лагранж также понимал цифровые модели для моделирования механики сплошной среды ». По лицу фон Неймана было очевидно, что он не знал о аналитической механике.

Лагранжа

. Стэн Улам, который хорошо знал фон Неймана, описал свое мастерство в математике следующим образом: "Большинство математиков знают один метод. Например, Норберт Винер освоил преобразование Фурье. Джон фон Нейман знал, что этими методами будет:

  • средство с символическим манипулированием линейными операторами;
  • интуитивное ощущение. Логической структуры любой новой математической теории;
  • интуитивное ощущение комбинаторной надстройки новых теорий.

Эдвард Теллер писал, что «Никто не знает всей науки, даже фон Нейман. ее части, кроме теории чисел и топологии. То есть, Я думаю, что-то уникальное ».

Фон Неймана попросили написать для непрофессионала эссе, описывающее, что такое математика, и он произвел прекрасный анализ. Он объя снил, что математика колеблется в мире между эмпирическим и логическим, утверждая, что геометрия изначально была эмпирической, но Евклид построил логическую дедуктивную теорию. Однако он утверждал, что всегда существует опасность отклониться слишком далеко от реального мира и стать неуместной софистикой.

Ядерное оружие
военное время фон Неймана Лос-Аламос фото на удостоверение личности

Манхэттенский проект

Начиная с конца 1930-х годов, фон Нейман приобрел опыт во взрывах - явлениях, которые трудно моделировать математически. В этот период фон Нейман был ведущим специалистом в области математики кумулятивных зарядов. Это привело его к большому количеству военных консультантов, в первую очередь для ВМФ, что, в свою очередь, привело к его участию в Манхэттенском проекте. Участие в нем включало частые поездки на поезде в секретные исследовательские центры проекта в лаборатории Лос-Аламоса в отдаленной части Нью-Мексико.

Фон Нейман внес свой основной вклад в атомную бомба в концепции и конструкции линз взрывчатого вещества, которые были необходимы для сжатия плутониевого ядра оружия Fat Man, которое позже было сброшено на Нагасаки. Хотя фон Нейман не был автором концепции «имплозии », он был одним из ее самых стойких сторонников, поощряя ее дальнейшее развитие вопреки инстинктам многих своих коллег, которые считали такой дизайн неработоспособным. В конце концов он также придумал идею использования более мощных кумулятивных зарядов и менее расщепляющегося материала, чтобы значительно увеличить скорость «сборки».

Когда выяснилось, что урана-235 не хватит. для создания более чем одной бомбы проект имплозивной линзы был значительно расширен, и идея фон Неймана была реализована. Имплозия была единственным методом, который можно было использовать с плутонием-239, который был доступен на Хэнфордской площадке. Он определил конструкцию требуемых линз для взрывчатых веществ, но оставались опасения по поводу "краевых эффектов" и несовершенства взрывчатых веществ. Его расчеты показали, что имплозия сработает, если она не отклонится более чем на 5% от сферической симметрии. После серии неудачных попыток с моделями это было достигнуто Джорджем Кистяковским, а создание бомбы Trinity было завершено в июле 1945 года.

Во время визита в Лос-Аламос в сентябре 1944 года. фон Нейман показал, что увеличение давления в результате отражения ударной волны взрыва от твердых объектов было больше, чем считалось ранее, если угол падения ударной волны находился между 90 ° и некоторым предельным углом. В результате было определено, что эффективность атомной бомбы будет увеличиваться при взрыве на высоте нескольких километров над целью, а не на уровне земли.

Механизм взрыва

Фон Нейман, четыре других ученых и различные военные. были включены в комитет по отбору целей, который отвечал за выбор японских городов Хиросима и Нагасаки в качестве первых целей для атомной бомбы. Фон Нейман руководил расчетами, связанными с ожидаемым размером взрывов бомб, оценкой числа погибших и расстоянием над землей, на котором бомбы должны быть взорваны для оптимального распространения ударной волны и, следовательно, максимального эффекта. Культурная столица Киото, которая избежала бомбардировок важных в военном отношении городов, была первым выбором фон Неймана, выбранным лидером Манхэттенского проекта генералом Лесли Гровсом. Однако эта цель была отклонена военным министром Генри Л. Стимсоном.

16 июля 1945 года фон Нейман и многие другие сотрудники Манхэттенского проекта стали свидетелями первого испытания атомной бомбы. детонация, получившая кодовое название Тринити. Мероприятие было проведено как испытание устройства методом имплозии на дальности бомбардировки около армейского аэродрома Аламогордо, в 35 милях (56 км) к юго-востоку от Сокорро, Нью-Мексико. Основываясь только на своих наблюдениях, фон Нейман оценил, что испытание привело к взрыву, эквивалентному 5 килотоннам TNT (21 TJ ), но Энрико Ферми произвел больше точная оценка 10 килотонн, если бросить клочки разорванной бумаги, когда ударная волна прошла мимо его местоположения, и посмотреть, как далеко они разлетелись. Фактическая мощность взрыва составляла от 20 до 22 килотонн. Выражение «килотонны» впервые появилось в статьях фон Неймана 1944 года. После войны Роберт Оппенгеймер заметил, что физики, участвовавшие в Манхэттенском проекте, «знали грех». Фон Нейман ответил, что «иногда кто-то признается в грехе, чтобы отдать ему должное».

Фон Нейман невозмутимо продолжал свою работу и стал, вместе с Эдвардом Теллером, одним из тех, кто поддерживал проект водородной бомбы. Он сотрудничал с Клаусом Фуксом над дальнейшей разработкой бомбы, и в 1946 году они оба подали секретный патент на «Улучшение методов и средств использования ядерной энергии», в котором изложена схема использования бомбы деления для сжать термоядерное топливо, чтобы инициировать ядерный синтез. В патенте Фукса-фон Неймана использовалась радиационная имплозия, но не так, как это было в окончательной конструкции водородной бомбы, конструкции Теллера-Улама. Однако их работа была включена в кадр «Джордж» из Operation Greenhouse, который был поучительным при проверке концепций, которые вошли в окончательный дизайн. Работа Фукса-фон Неймана была передана Советскому Союзу Фуксом как часть его ядерного шпионажа, но она не использовалась в собственном, независимом развитии Советов по проекту Теллера-Улама. Историк Джереми Бернштейн указал, что по иронии судьбы «Джон фон Нейман и Клаус Фукс сделали в 1946 году блестящее изобретение, которое могло бы изменить весь ход разработки водородной бомбы, но не было полностью осознано. до тех пор, пока бомба не была успешно изготовлена ​​».

За свои услуги в военное время фон Нейман был награжден премией за выдающиеся гражданские заслуги на флоте в июле 1946 года и медалью за заслуги в октябре 1946 года.

Комиссия по атомной энергии

В 1950 году фон Нейман стал консультантом Группы оценки систем вооружения (WSEG), чья функция заключалась в консультировании Объединенный комитет начальников штабов и министр обороны США по вопросам разработки и использования новых технологий. Он также стал советником Проекта специального оружия вооруженных сил (AFSWP), который отвечал за военные аспекты ядерного оружия. В течение следующих двух лет он стал консультантом Центрального разведывательного управления (ЦРУ), членом влиятельного члена Комиссии по атомной энергии, консультантом недавно созданного Ливерморская национальная лаборатория и член Научно-консультативной группы ВВС США.

. В 1955 году фон Нейман стал комиссаром AEC. Он принял эту позицию и использовал ее для дальнейшего производства компактных водородных бомб, пригодных для доставки межконтинентальных баллистических ракет (МБР). Он сам участвовал в устранении острой нехватки трития и лития 6, необходимых для этого компактного оружия, и возражал против использования ракет средней дальности, которые нужны армии. Он был непреклонен в том, что водородные бомбы, доставленные в самое сердце вражеской территории с помощью межконтинентальных баллистических ракет, будут наиболее эффективным оружием, и что относительная неточность ракеты не будет проблемой для водородной бомбы. Он сказал, что русские, вероятно, будут строить аналогичную систему вооружения, что, как оказалось, имело место. Несмотря на свое несогласие с Оппенгеймером по поводу необходимости экстренной программы для разработки водородной бомбы, он дал показания от именипоследней на слушаниях по безопасности Оппенгеймера в 1954 , на которых он утверждал, что Оппенгеймер был лоялен, и хвалил его за его готовность помочь, когда программа будет запущена.

Незадолго до своей смерти от рака фон Нейман возглавил сверхсекретный комитет правительства США по межконтинентальным баллистическим ракетам, который иногда собирался в его доме. Его цель заключалась в том, чтобы принять решение о возможности создания достаточно большой межконтинентальной баллистической ракеты, способной нести термоядерное оружие. Фон Нейман давно утверждал, что, хотя технические препятствия были значительными, их можно было преодолеть вовремя. SM-65 Atlas прошел первые полностью функциональные испытания в 1959 году, через два года после его смерти. Возможность создания межконтинентальной баллистической ракеты во многом была обусловлена ​​улучшенными боеголовками меньшего размера, а также разработками в области ракетной техники, и его понимание первой сделало его совет бесценным.

Гарантированное взаимное уничтожение

Операция «Редвинг» ядерная Испытание в июле 1956 г.

Фон Нейману приписывают разработку равновесной стратегии гарантированного взаимного разрушения (MAD). Он также «сдвинул небо и землю», чтобы вызвать МАД. Его цель состояла в том, чтобы быстро разработать межконтинентальные баллистические ракеты и компактные водородные бомбы, которые они могли бы доставить в СССР, и он знал, что Советы занимались аналогичной работой, потому что ЦРУ опросило немецких ученых-ракетчиков, которым было разрешено вернуться в Германию. а фон Нейман посадил в ЦРУ дюжину технических специалистов. Советы считали, что бомбардировщики скоро станут уязвимыми, и они разделяли мнение фон Неймана о том, что водородная бомба в межконтинентальной баллистической ракете была новым и ультра оружием; они верили, что тот, кто обладал превосходством в этом оружии, захватит мир, не обязательно его применяя. Он боялся «ракетного бреши» и предпринял еще несколько шагов, чтобы достичь своей цели - не отставать от Советов:

  • Он модифицировал ENIAC, сделав его программируемым, а затем написал программы для него, чтобы выполнять вычисления водородной бомбы, подтверждающие что конструкция Теллера-Улама осуществима, и развивать ее дальше.
  • Через Комиссию по атомной энергии он способствовал разработке компактной водородной бомбы, которая могла бы поместиться в межконтинентальную баллистическую ракету.
  • Он лично вмешался, чтобы ускорить производство лития-6 и трития, необходимых для компактных бомб.
  • Он инициировал запуск нескольких отдельных ракетных проектов, поскольку считал, что конкуренция в сочетании с сотрудничеством дает наилучшие результаты.

Оценка фон Неймана о том, что Советский Союз является лидером в области ракетных технологий, считавшаяся в то время пессимистичной, вскоре оказалась верной во время кризиса со спутником.

Фон Нейман поступил на государственную службу в первую очередь потому, что он считал, что если свобода и цивилизация были чтобы выжить, это должно быть потому что Соединенные Штаты одержат победу над тоталитаризмом от нацизма, фашизма и советского коммунизма. Во время слушаний комитета Сената он охарактеризовал свою политическую идеологию как «яростно антикоммунистическую и гораздо более милитаристскую, чем обычно». Его цитировали в 1950 году, когда он заметил: «Если вы говорите, почему бы не бомбить [Советы] завтра, я говорю, почему не сегодня? Если вы говорите сегодня в пять часов, я говорю, почему не в час?»

15 февраля 1956 года фон Нейман был награжден Медалью свободы президентом Дуайтом Д. Эйзенхауэром. Его цитата гласила:

Dr. фон Нейман в серии научных исследований, имеющих важное национальное значение, существенно увеличил научный прогресс этой страны в области вооружений. Работая над различными строго засекреченными миссиями, выполняемыми за пределами континентальных границ США в сочетании с критически важными международными программами, доктор фон Нейман решил некоторые из наиболее сложных технических проблем национальной обороны.

Вычислительная техника

Фон Нейман был одним из основателей вычислений. Фон Нейман был изобретателем в 1945 году алгоритма сортировки слиянием, в котором первая и вторая половины массива рекурсивно сортируются, а затем объединяются. Фон Нейман написал чернилами программу сортировки на 23 страницы для EDVAC. На первой странице все еще видны следы фразы «СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНО», написанной карандашом, а затем стертой. Он также работал над философией искусственного интеллекта с Аланом Тьюрингом, когда последний посетил Принстон в 1930-х гг.

Работа фон Неймана с водородной бомбой была разыграна в реальных условиях. вычислительной техники, где он и Станислав Улам разработали моделирование на цифровых компьютерахфон Неймана для гидродинамических вычислений. За это время он внес свой вклад в план метода Монте-Карло, который позволил аппроксимировать сложные решения проблем с использованием случайных чисел.

Блок-схема из книги фон Неймана «Планирование и кодирование ». задач для электронного вычислительного прибора », опубликованной в 1947 году.

Алгоритм фон Неймана для моделирования честной монеты с помощью смещенной монеты используется на этапе «отбеливания программного обеспечения» некоторых случайных аппаратных средств генераторов чисел. Использование псевдослучайных чисел, используя метод среднего квадрата. Хотя этот метод критиковали как грубый, фон Нейман знал об этом: он оправдал его как более быстрый, чем любой другой метод в его распоряжении, написав, что «всякий, кто рассматривает арифметические методы получения случайных чисел, конечно, находится в состоянии греха». Фон Нейман также отметил, что, когда этот метод наперекосяк, он, очевидно, сработал, в отличие от других методов, которые могли быть слегка некорректными.

Во время консультации для Школы электротехники Мура в Пенсильванский университет по проекту EDVAC, фон Нейман написал неполный Первый проект отчета по EDVAC. Документ, преждевременное распространение которого аннулировало патентные притязания разработчиков EDVAC Дж. Преспер Эккерт и Джон Мочли описали компьютерную архитектуру, в которой данные и программа хранятся в памяти компьютера в одном и том же адресном пространстве. Эта архитектура является основой большинства современных компьютерных разработок, в отличие от электронных самые искусные компьютеры, которые были «запрограммированы» с использованием отдельного запоминающего устройства, такого как бумажная лента или plugboard. Хотя архитектура хранимых программ с одной памятью обычно называется архитектурой фон Неймана в результате работы фон Неймана, архитектура была основана на работах Эккерта и Мочли, изобретателей ENIAC компьютер в Университете Пенсильвании.

Джон фон Нейман консультировал Армейскую Лабораторию баллистических исследований, особенно по проекту ENIAC, в качестве члена ее Научного консультативного комитета. Электроника нового ENIAC работала на одной шестой скорости, но это никоим образом не ухудшало производительность ENIAC, поскольку она все еще была полностью привязана к вводу-выводу. Сложные программы можно было разработать и отладить за несколько дней, а не за недели, необходимые для подключения старого ENIAC. Некоторые из ранних компьютерных программ фон Неймана были сохранены.

Следующим компьютером, разработанным фон Нейманом, была машина IAS в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси. Он организовал его финансирование, и компоненты были спроектированы и изготовлены в Исследовательской лаборатории RCA поблизости. Джон фон Нейман рекомендовал, чтобы IBM 701, получивший прозвище «защитный компьютер», содержал магнитный барабан. Это была более быстрая версия машины IAS и легла в основу коммерчески успешных IBM 704.

Стохастических вычислений, впервые представленных в новаторской статье фон Неймана в 1953 году. Однако теория не могла быть обоснованной. реализовано до достижений в области вычислительной техники 1960-х.

Клеточные автоматы, ДНК и универсальный конструктор

Первая реализация самовоспроизводящегося универсального конструктора фон Неймана. Показаны три поколения машин: второе почти закончило постройку третьего. Строки, идущие справа, - это ленты генетических инструкций, которые копируются вместе с телом машин. Простая конфигурация клеточного автомата фон Неймана. Бинарный сигнал передается повторно вокруг синей проволочной петли, используя возбужденные и спокойные обычные состояния передачи. Конфлюэнтная ячейка дублирует сигнал на отрезке красного провода, состоящего из особых условий передачи. Сигнал проходит по этому проводу и в конце создает новую ячейку. Этот конкретный сигнал (1011) кодирует особое состояние передачи, направленное на восток, таким образом, каждый раз удлиняя красный провод на одну ячейку. Во время строительства новая клетка проходит через несколько сенсибилизированных состояний, управляемых бинарной последовательностью.

Строгий математический анализ фон Неймана структуры саморепликации (семиотических отношений между конструктором, описанием и этим который построен), предшествовало открытию структуры ДНК.

Фон Нейман создал поле клеточных автоматов без помощи компьютеров, построив первые самовоспроизводящиеся автоматы карандашом и миллиметровая бумага.

Подробное предложение небиологической самовоспроизводящейся системы было впервые выдвинуто в лекциях Неймана, прочитанных в 1948 и 1949 годах, когда он впервые использовался кинематический самовоспроизводящийся автомат.. Несмотря на то, что она была качественно разумной, фон Нейман, очевидно, был недоволен этой моделью саморепликатора из-за сложности ее анализа с математической строгостью. Вместо этого он разработал более абстрактную модель саморепликатора, основанную на его первоначальной концепции базовых автоматов.

. Впечатляющая концепция универсального конструктора фон Неймана на основе фон Неймана Клеточный автомат Неймана был конкретизирован в его посмертно опубликованных лекций «Теория самовоспроизведения автоматов». Улам и фон Нейман создали метод расчета движения жидкости в 1950-х годах. Основная идея заключается в том, чтобы рассматривать жидкость как дискретные инструменты. Подобно сети Улама, клеточные автоматы фон Неймана двумерны, а его саморепликатор решетан алгоритмически. Результатом стал универсальный копировальный аппарат и конструктор, работающий в клеточном автомате с небольшим набором (только те клетки, которые касаются соседями; для клеточных автоматов, фон Неймана только ортогональных клеток), и с 29 Состояниеми на ячейку. Фон Нейман представил доказательство существования того, что конкретный паттерн будет создавать бесконечные копии самого себя в конфигурации из 200000 ячеек, которая могла бы это сделать.

[T] здесь существует критический размер, ниже которого процесс синтеза дегенеративным, но выше которого он устроен, может стать взрывным, другими словами, когда синтезатор может протекать таким образом, что каждый автомат будет вызывать другие автоматы, которые более сложны и обладают более высокими возможностями, чем он сам.

- фон Нейман, 1948 г.

Фон Нейман обратился к эволюционному росту сложности среди его самовоспроизводящихся машин. Его проекты «принципа принципа» показывают, как возможно, используя программируемый («универсальный») конструктор общего назначения, показать бесконечно большой класс самовоспроизводящихся, охватывающий широкий диапазон сложности, связанный между собой сетью задействования путей мутации, включая пути от самых простых до самых сложных. Это важный результат, поскольку до этого можно было предположить, что существует фундаментальный логический барьер для существования таких путей; в этом случае биологические организмы, поддерживающие такие пути, не могут быть «машинами» в традиционном понимании. Фон Нейман рассматривает возможность конфликта между своими самовоспроизводящимися машинами, заявляет, что «наши модели вызывают такую ​​конфликтную ситуацию», рассматривает возможность конфликта как на область дальнейшего изучения.

Движение кибернетика выдвинул на первый план вопрос о том, что нужно для самовоспроизведения, чтобы происходить автономно, и в 1952 году Джон фон Нейман разработал сложный двумерный клеточный автомат, который автоматически копировал исходную конфигурацию клеток. Окрестность фон Неймана, в каждой ячейке в двумерной сетке имеет четыре ортогонально смежных ячеек сетки в качестве соседей, заведующей для других клеточных автоматов. Фон Нейман доказал, что эффективными методами выполнения крупномасштабных операций по добыче полезных ископаемых, таких как разработка всей луны или пояса астероидов, было бы самовоспроизводящихся космических кораблей, пользуясь преимуществами экспоненциального роста.

Фон Нейман исследовал вопрос о том, может ли моделировать их эволюции на цифровом компьютере решить проблему сложности программирования.

Начиная с 1949 года, дизайн фон Неймана для себя -воспроизводящая компьютерная программа считается первым в мире компьютерным вирусом, и он считается теоретическим отцом компьютерной вирусологии.

Погодные системы и глобальное потепление

Как часть В своих исследований в области прогнозирования погоды фон Нейман основал «Метеорологическую программу» в Принстоне в 1946 году, заручившись финансированием своего проекта ВМС США. Фон Нейман и его назначенный помощник в этом проекте Джул Грегори Чарни написали первое в мире программное обеспечение для моделирования климата и использовали его для выполнения первых в мире числовых прогнозов погоды на компьютере ENIAC; Фон Нейман и его команда опубликовали результаты как «Численное интегрирование уравнения баротропной завихренности» в 1950 году. Вместе они сыграли ведущую роль в интеграции энергии и влагой между морем и воздухом в исследованиях климата. Фон Нейман использует в исследовательской программе для моделирования климата: «Подход в том, чтобы сначала опробовать краткосрочные прогнозы, долгосрочные прогнозы тех циклов циркуляции, которые сохраняться в течение сколь угодно длительных периодов времени, и только наконец-то прогнозировать на средне-долгосрочные» периоды времени, которые слишком велики, чтобы их можно было рассматривать с помощью принципа теории равновесия ».

Исследования фон Неймана в области погодных и метеорологических прогнозов привели его к предложению манипулирования средой нанесения красителей на полярные ледяные шапки для увеличения увеличения солнечной радиации (за счет уменьшения альбедо ), тем самым вызывая глобальное потепление. Фон Нейман использовал теорию глобального потепления в результате деятельности людей, отметив, что Земля была всего на 6 ° F (3,3 ° C) холоднее во время последнего ледникового периода, он писал в 1955 году: «Углекислый газ» », Выбрасываемый в атмосферу в результате сжигания угля и нефти промышленностью - более половины из них в последнем поколении - мог бы изменить состав атмосферы в достаточной степени, чтобы общее потепление мира примерно на один градус по Фаренгейту». Предложено использовать определенную осторожность в любой программе любого общего охлаждения: «То, что можно сделать, конечно, не является эффективным средством, которое должно быть сделано... Фактически, чтобы оценить конечные последствия любого общего охлаждения. или общее нагревание было бы сложным вопросом. Изменения повлияли бы на уровень моря и, следовательно, обитаемость континентальных прибрежных шельфов; испарение морей и, следовательно, общие уровни осадков и оледенения; и так далее... Нет никаких сомнений, что можно провести необходимый анализ, необходимый для прогнозирования результатов, вмешаться в любом желаемом масштабе и в конечном итоге достичь довольно фантастических результатов ».

«Технология, которая сейчас развивается и будет доминировать в следующие десятилетия. находится в противоречии с традиционными и, в основном, на данный момент все еще действующими, географическими и политическими единицами и концепциями. Это назревающий кризис технологий... Самый обнадеживающий ответ заключается в том, что человеческий вид уничтожен подвергался подобным испытаниям раньше и, кажется, имеет врожденную способность преодолевать различные неприятности ».

- фон Нейман, 1955

Гипотеза технологической сингулярности

Первое использование концепции сингулярности в технологическом контексте приписывается фон Нейману, по словам Улама, обсуждается «развивающийся прогресс технологий и постоянно изменения в образе жизни человека, который дает видимость приближения к некоторой существенной сингулярности в истории расы, за пределами которой человеческие дела, какими мы их знаем, не могли продолжаться, эта концепция была конкретизирована позже в книге Шок будущего Элвином Тоффлером.

Когнитивные способности

Нобелевский лауреат Ганс Бете сказал: «Иногда я задавался вопросом, указывает ли мозг, подобный мозгу фон Неймана, на вид, превосходящий человеческий», а позже Бете писал, что "мозг [фон Неймана] указывает на новый вид, эволюцию за пределами человека". Наблюдая за работой ума, фон Неймана, Юджин Вигнер писал: «У меня сложилось впечатление идеального инструмента шестерни которого были. обработаны с точностью до одной тысячи дюймов ». Пауль Халмос утверждает, что «скорость фон Неймана была внушает трепет». Исраэль Гальперин сказал: «Догонять его было... невозможно. Было ощущение, что ты на трехколесном велосипеде гоняешься за гоночной машиной ». Эдвард Теллер признал, что он «никогда не мог угнаться за ним». Теллер также сказал, что «фон Нейман продолжил разговор с моим 3-летним сыном, и они оба были на равных, и я иногда задавался вопросом, использовал ли он тот же принцип, когда разговаривал с остальными из нас». Питер Лакс писал: «Фон Нейман был склонен к мышлению, в частности к размышлениям о математике».

Когда Джордж Данциг принес фон Нейману нерешенную проблему в линейном программировании «как я поступил бы с обычным смертным», о котором не было опубликованной литературы, он был удивлен, когда фон Нейман сказал «О, это! », Прежде чем небрежно прочитать лекцию продолжительностью более часа, объясняя, как решить проблему, используя доселе неосознанная теория двойственности.

Лотар Вольфганг Нордхайм описал фон Неймана как« самый быстрый ум, которого я когда- либо встречал », а Якоб Броновски писал: «Он был самым умным человеком, которого я когда-либо знал, без исключения. Он был гением ". Джордж Полиа, чьи лекции в ETH Zürich фон Нейман посещений в качестве студента, s помощь" Джонни был единственным учеником, которого я когда-либо боялся. В ходе лекции я обозначил нерешенную проблему, велика, что он придет мне в конце лекции с полным решением, нацарапанным на листке бумаги ». Юджин Вигнер пишет: «Jancsi, - могу сказать я, - всегда ли угловой момент целым числом h ? «Он вернется через день с решительным ответом:« Да, если все частицы находятся в состоянии покоя »... Мы все трепетали перед Янси фон Нейман». Энрико Ферми сказал физику Герберт Л. Андерсон : «Знаешь, Херб, Джонни может выполнять вычисления в своей головев десять раз быстрее, чем я!" И я могу сделать их на десять раз быстрее, чем ты, Херб, так что ты увидишь, насколько впечатляющий Джонни! "

Халмос пересказывает историю, рассказанную Николасом Метрополисом, о скорости Вычисления фон Неймана, когда кто-то попросил фон Неймана решить знаменитую загадку о мухах:

Два велосипедиста начинают движение на расстоянии 20 миль друг от друга и направляются друг к другу, каждый со стабильной скоростью 10 миль в час. В то же время муха, летящая со скоростью стабильная скорость 15 миль в час начинается с переднего велосипеда, идущего на юг, и летит к переднему колесу велосипеда Какое общее расстояние проходит между двумя передними колесами, пока он не оказывается раздавленным между колесами, движущимся на север, затем разворачивается и снова летит к переднему колесу. вычислить, какое расстояние муха вычислить на первом, южном, отрезке пути, затем на втором, северном, отрезке пути, на третьем и т. д. и т. д. и, наконец, суммировать бесконечный ряд так, чтобы получить d.

Самый быстрый способ схода - заметить, что велосипеды идут ровно через час после старта, так что у мухи был всего час на дорогу; поэтому должен быть 15 миль.

Когда вопрос был задан фон Нейману, он решил его в одно мгновение и тем самым разочаровал спрашивающего: «О, вы, должно быть, слышали этот трюк раньше!» "Какая уловка?" - спросил фон Нейман: «Все, что я сделал, это суммировал геометрический ряд."

Юджин Вигнер рассказалую историю, только с ласточкой вместо мухи, и сказал, что это Макс Борн Нейману в 1920-х.

Фон Нейман также известен своей элитной памятью (иногда называемой фотографической памятью). Герман Голдстайн писал:

Один из его замечательных способностей была его способность к полному припоминанию.Насколько я мог судить, фон Нейман умел однажды прочитав книгу или статью дословно процитировать ее; более того, он мог сделать это спустя годы без колебаний. Он также умел переводить его скорость не снижалась с исходного языка на английский. Однажды я проверил его способности, попросив его рассказать мне, как началась Повесть о двух городах. После этого, без всякой паузы, он немедленно начал читать первую главу и продолжать, пока не попросят остановиться примерно через десять или пятнадцать минут.

Как сообщается, фон Нейман был в состоянии запомнить слова наизусть. ges телефонных справочников. Он развлекал друзей, прося их наугад называть номера страниц; затем он перечислил имена, адреса и числа в них.

Математическое наследие

«Будет справедливо сказать, что если влияние ученого интерпретируется достаточно широко, чтобы влияние на области, выходящие за рамки собственно науки, тогда Джон фон Нейман был вероятно самым влиятельным математиком» из когда-либо живших », - писал Миклош Редей в книге« Джон фон Нейман: избранные письма ». Джеймс Глим писал: «он считается одним из гигантов современной математики».. Математик Жан Дьедонне сказал, что фон Нейман «может быть последним представителем некогда процветающей и многочисленной группы великих математиков, которые одинаково хорошо разбираются в чистой и прикладной математике и которые на протяжении всей своей карьеры поддерживают стабильное производство в обоих направлениях», а Питер Лакс описал его как обладателя «самого блестящего интеллекта этого столетия». В предисловии к «Избранным письмам Миклоша Редеи» Питер Лакс писал: «Чтобы получить представление о достижениях фон Неймана, примите во внимание, если бы он прожил нормальный период лет, он, несомненно, был бы лауреатом Нобелевской программы по экономике. были Нобелевские программы по информатике и математике, он тоже был бы удостоен ими этой награды. Так что автора этих писем следует рассматривать как трехкратного нобелевского лауреата или, возможно, 3 ⁄ 2 многократный победитель за его работы в области физики, в частности, квантовой механики ".

Болезнь и смерть
Надгробие фон Неймана

В 1955 году фон Нейману был поставлен диагноз кости, рак поджелудочной железы или рак предстательной железы после того, как он был осмотрен Рак, возможно, вызван его радиационным воздействием во время его пребывания в Национальной лаборатории Лос-Аламоса. Сообщается, что фон Нейман сказал: «Пока существует возможность вечного проклятия для неверующих, в» конце более ло гично быть верующим », имея в виду пари Паскаля . Ранее он признался своей матери: «Вероятно, должен быть Бог. Многие вещи легче объяснить, если он есть, чем если его нет ». Отец Стритматтер провел с ним последний обряд. Некоторые друзья фон Неймана (такие как Авраам Паис и Оскар Моргенштерн) говорили, что всегда считали его «абсолютным агностиком». Об этом обращении на смертном одре Моргенштерн сказал Хаймсу: «Он, конечно, был полностью агностиком всю свою жизнь, а затем он внезапно стал католиком - это не согласуется ни с чем в его отношении, мировоззрении и мышлении, когда он был здоров». Отец Стритматтер вспоминал, что даже после своего обращения фон Нейман не получал от этого ни покоя, ни утешения, так как он все еще боялся смерти.

Фон Нейман был на смертном одре, когда он развлекал своего брата, читая наизусть и дословно первые несколько строк каждой страницы Фауста Гете. Наном одре его умственные способности стали намного меньше, чем раньше, что доставляло ему много страданий; временами фон Нейман даже забывал строки, которые его брат цитировал из Фауста Гете. Он умер в возрасте 53 лет 8 февраля 1957 года в Армейском медицинском центре Уолтера Рида в Вашингтоне, округ Колумбия, под военной охраной, чтобы не раскрыть военные секреты, находясь под сильным лекарством. Он был похоронен на Принстонском кладбище в Принстоне, округ Мерсер, Нью-Джерси.

Почести
Кратер фон Неймана на обратной стороне Луны.
Избранные произведения
См. Также
  • Портал биографии
  • icon Портал экономики
  • image Портал истории науки
  • flagПортал Венгрии
  • icon Математический портал
  • Портал ядерных технологий
  • icon Физический портал
  • Портал Второй мировой войны

аспиранты

Заметки
Ссылки
Дополнительная литература
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-25 14:57:00
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте