Дуглас Рейнер Хартри

Дуглас Рейнер Хартри (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.

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, где было хорошо поставлено обучение математике.

В 1915 году Хартри поступил в Кембриджский университет, 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, 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, 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, ряд машин в Америке и Австралии.

В 1946 году Хартри вернулся в Кембридж на позицию профессора математической физики, 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 на предмет использования компьютеров для контроля транспортных потоков. Хартри умер в Кембридже от сердечной недостаточности.

Его имя носит атомная единица энергии. Энергия Хартри (обычно обозначаемая E_h) — атомная единица энергии. Энергия Хартри равна абсолютному значению электрической потенциальной энергии атома водорода в основном состоянии.