Neumann, John von

John von Neumann
John von Neumann
John von Neumann på 1940 -talet
Namn vid födseln	hängde. Neumann Janos Lajos
Födelsedatum	28 december 1903( 1903-12-28 ) [1] [2] [3] […]
Födelseort	Budapest , Österrike-Ungern [4]
Dödsdatum	8 februari 1957( 1957-02-08 ) [4] [1] [2] […] (53 år)
En plats för döden	Walter Reed Army Medical Center [d] ,Washington,USA[5][6]
Land	Ungern  USA [7]
Vetenskaplig sfär	matematiker , fysiker
Arbetsplats	Princeton University [1] Friedrich Wilhelms universitet [1] USA:s atomenergikommission [7] Universitetet i Hamburg [1] Institutet för avancerade studier [1] Försvarsmaktens specialvapenprojekt [d] [1] Ballistiskt forskningslaboratorium [d] [1] Naval ammunitionslaboratorium [d] [1] Los Alamos National Laboratory [1]
Alma mater	Fashiri Gymnasium ( 1921 ) [1] Friedrich Wilhelm University ( 1923 ) [1] WTS Zürich ( 1925 ) Budapest universitet ( 1926 ) [1] Högskolan i Göttingen ( 1927 ) [1]
vetenskaplig rådgivare	Lipot Fejer
Utmärkelser och priser	Bocher-priset (1938) Gibbs-föreläsning (1944) Silliman-föreläsning (1955) Enrico Fermi-priset (1956)
Citat på Wikiquote
Mediafiler på Wikimedia Commons

John von Neumann ( eng.  John von Neumann /vɒn ˈnɔɪmən/ ; eller Johann von Neumann , tysk  Johann von Neumann ; vid födseln Janos Lajos Neumann , Hung. Neumann János Lajos , IPA: [ nojmɒn ˈjaːnoʃ ˈjaːnoʃ  ˈ2012-02-20 ] , 19 februari 8, 1957 , Washington ) - Ungersk - amerikansk matematiker , fysiker och lärare av judiskt ursprung, som gjorde viktiga bidrag till kvantfysik , kvantlogik , funktionsanalys , mängdteori , datavetenskap , ekonomi och andra vetenskapsgrenar.

Han är mest känd som den person som förknippas med arkitekturen hos de flesta moderna datorer (den så kallade von Neumann-arkitekturen ), tillämpningen av operatorteori på kvantmekanik ( von Neumann algebra ), samt deltagare i Manhattan Project och som skaparen av spelteorin och konceptet med cellulära automater .

Biografi

Janos Lajos Neumann föddes i en rik judisk familj i Budapest , som vid den tiden var den andra huvudstaden i det österrikisk-ungerska riket [8] . Han var den äldste av tre bröder, följt av senioritet Mihai ( Hung. Neumann Mihály , 1907-1989) och Miklós ( Hung. Neumann Miklós , 1911-2011) [9] . Fader, Max Neumann ( Hung. Neumann Miksa , 1870-1929), flyttade till Budapest från provinsstaden Pécs i slutet av 1880-talet, tog doktorsexamen i juridik och arbetade som advokat på en bank; hela hans familj kom från Serench [10] . Mamma, Margaret Kann ( Hung. Kann Margit , 1880-1956), var hemmafru och äldsta dottern (i sitt andra äktenskap) till en framgångsrik affärsman Jacob Kann, delägare i företaget Kann-Heller, som specialiserat sig på handel med kvarnstenar och annan jordbruksutrustning. Hennes mamma, Katalina Meisels (forskarens mormor), kom från Munkács .

Janos, eller helt enkelt Janczy, var ett utomordentligt begåvat barn. Redan vid 6 års ålder kunde han dela upp två åttasiffriga tal i sinnet och prata med sin far på antik grekiska . Janos har alltid varit intresserad av matematik, talens natur och omvärldens logik. Vid åtta års ålder var han redan väl insatt i kalkyl . 1911 kom han in på den lutherska gymnastiksalen.

1913 fick hans far en adelstitel och Janos blev tillsammans med de österrikiska och ungerska adelssymbolerna - prefixet bakgrund ( von ) till det österrikiska efternamnet och titeln Margittai ( Margittai ) i det ungerska namnet Janos von Neumann eller Neumann Margittai Janos Lajos. När han undervisade i Berlin och Hamburg kallades han Johann von Neumann. Senare, efter att ha flyttat till USA på 1930 -talet , ändrades hans engelska namn till John. Det är konstigt att hans bröder, efter att ha flyttat till USA, fick helt andra efternamn: Vonneumann och Newman . Den första, som du kan se, är en "legering" av efternamnet och prefixet "fon", medan den andra är en bokstavlig översättning av efternamnet från tyska till engelska.

Von Neumann tog sin doktorsexamen i matematik (med inslag av experimentell fysik och kemi ) från universitetet i Budapest vid 23. Samtidigt studerade han kemisk teknik i Zürich , Schweiz (Max von Neumann ansåg att yrket som matematiker var otillräckligt för att säkerställa en trygg framtid för sin son). Från 1926 till 1930 var John von Neumann privatdozent vid universitetet i Berlin .

1930 blev von Neumann inbjuden till en lärartjänst vid American Princeton University . Han var en av de första inbjudna att arbeta vid Institute for Advanced Study , grundat 1930 , också beläget i Princeton , där han innehade en professur från 1933 till sin död.

1936-1938 arbetade Alan Turing vid Princeton University under överinseende av Alonzo Church och försvarade sin doktorsavhandling . Detta hände strax efter publiceringen 1936 av Turings artikel On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungsproblem , som inkluderade begreppen logisk design och en universell maskin. Von Neumann var utan tvekan bekant med Turings idéer, men det är inte känt om han tillämpade dem på designen av IAS-maskinen tio år senare.  

1937 blev von Neumann amerikansk medborgare . 1938 tilldelades han M. Bocher -priset för sitt arbete inom analysområdet.

År 1946 bevisade John von Neumann ett teorem om tätheten av tal i dubbla kombinerade exponentiella positionstalssystem [11] . Den första framgångsrika numeriska väderprognosen gjordes 1950 med hjälp av ENIAC -datorn av ett team av amerikanska meteorologer i samarbete med John von Neumann [12] .

I oktober 1954 utsågs von Neumann till Atomenergikommissionen , som gjorde ackumulering och utveckling av kärnvapen till sitt främsta angelägenhet. Han bekräftades av den amerikanska senaten den 15 mars 1955. I maj flyttade han och hans fru till Washington, en förort till Georgetown. Under de sista åren av sitt liv var von Neumann chefsrådgivare för atomenergi, atomvapen och interkontinentala ballistiska vapen. Möjligen på grund av sin bakgrund eller tidiga erfarenhet i Ungern, var von Neumann starkt på högerkanten av sina politiska åsikter. I en artikel i tidningen Life publicerad den 25 februari 1957 , kort efter hans död, presenteras han som en anhängare av ett förebyggande krig med Sovjetunionen.  

Sommaren 1954 fick von Neumann blåmärken på vänster axel vid ett fall. Smärtan försvann inte, och kirurgerna ställde diagnosen: sarkom . Det har spekulerats i att maligniteten kan ha orsakats av strålningsexponering från atombombtestet i Stilla havet, eller möjligen från efterföljande arbete i Los Alamos , New Mexico (hans kollega, kärnkraftspionjären Enrico Fermi , dog i magcancer vid 54- m levnadsår). Sjukdomen fortskred och att delta i tre möten i veckan för AEC ( Commission on Atomic Energy ) krävde stor ansträngning. Några månader efter diagnosen dog von Neumann i stor vånda. När han låg döende på Walter Reed Hospital bad han att få träffa en katolsk präst . Ett antal av vetenskapsmannens bekanta tror att eftersom han var agnostiker under större delen av sitt medvetna liv, återspeglade denna önskan inte hans verkliga åsikter, utan orsakades av att han led av sjukdom och rädsla för döden [13] .

Enligt von Neumanns biograf, "Johnny var en stor logiker och mindre passionerad agnostiker än mindre logiker. "Förmodligen måste det finnas en Gud", sa han till sin [troende] mamma mot slutet av sitt liv, "för mycket är svårare att förklara om han inte finns." [fjorton]

Matematikens grunder

I slutet av artonhundratalet nådde axiomatiseringen av matematiken, efter exemplet med Euklids Principia, en ny nivå av precision och bredd. Detta märktes särskilt i aritmetiken (tack vare Richard Dedekinds och Charles Sanders Peirces axiomatik ), såväl som i geometrin (tack vare David Hilbert ). I början av 1900-talet gjordes flera försök att formalisera mängdteorin, men 1901 visade Bertrand Russell på inkonsekvensen i det naiva tillvägagångssätt som användes tidigare ( Russells paradox ). Denna paradox hängde återigen i luften frågan om formaliseringen av mängdläran. Problemet löstes tjugo år senare av Ernst Zermelo och Abraham Frenkel . Zermelo-Fraenkels axiomatik gjorde det möjligt att konstruera mängder som vanligtvis används i matematik, men de kunde inte uttryckligen utesluta Russells paradox från övervägande.

I sin doktorsavhandling 1925 visade von Neumann två sätt att eliminera uppsättningar från Russells paradox: grundaxiomet och begreppet klass . Grundaxiomet krävde att varje uppsättning kunde konstrueras från botten till toppen i ordningsföljd av ökande steg enligt principen om Zermelo och Frenkel på ett sådant sätt att om en uppsättning tillhör en annan, då är det nödvändigt att den första kommer före den andra, och därigenom utesluter uppsättningens möjlighet att tillhöra sig själv. För att visa att det nya axiomet inte motsäger andra axiom föreslog von Neumann en demonstrationsmetod (senare kallad internmodellmetoden), som blev ett viktigt verktyg inom mängdläran.

Det andra tillvägagångssättet på problemet var att ta begreppet klass som grund och definiera en mängd som en klass som tillhör någon annan klass, och samtidigt introducera begreppet sin egen klass (en klass som inte tillhör till andra klasser). Under Zermelo-Fraenkels antaganden förhindrar axiomen konstruktionen av en uppsättning av alla uppsättningar som inte tillhör dem själva. Under von Neumanns antaganden kan en klass av alla mängder som inte tillhör dem själva konstrueras, men den är en egen klass, det vill säga den är inte en mängd.

Med denna von Neumann-konstruktion kunde Zermelo-Fraenkels axiomatiska system utesluta Russells paradox som omöjlig. Nästa problem var frågan om dessa strukturer kan bestämmas, eller om detta objekt inte är föremål för förbättring. Ett starkt negativt svar mottogs i september 1930 vid en matematisk kongress i Köningsberg, där Kurt Gödel presenterade sin ofullständighetsteorem .

Infördes i matematikklasser, kallade Schatten-von Neumann-klasser.

Matematiska grunder för kvantmekanik

Von Neumann var en av skaparna av kvantmekanikens matematiskt rigorösa apparat . Han beskrev sitt förhållningssätt till kvantmekanikens axiomatisering i verket "Matematical Foundations of Quantum Mechanics" ( tyska:  Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik ) 1932.

Efter att ha avslutat axiomatiseringen av mängdteorin tog von Neumann upp axiomatiseringen av kvantmekaniken. Han insåg omedelbart att tillstånden i kvantsystem kan betraktas som punkter i Hilbert-rymden , precis som punkter i ett 6N-dimensionellt fasutrymme är associerade med tillstånd i klassisk mekanik . I det här fallet kan kvantiteter som är gemensamma för fysiken (som position och momentum) representeras som linjära operatorer över ett Hilbertrum. Sålunda reducerades studiet av kvantmekanik till studiet av algebror av linjära hermitiska operatorer över ett Hilbertrum.

Det bör noteras att i detta tillvägagångssätt uttrycks osäkerhetsprincipen , enligt vilken det är omöjligt att exakt bestämma platsen och momentet för en partikel samtidigt, i icke-kommutativiteten hos de operatörer som motsvarar dessa kvantiteter. Denna nya matematiska formulering införlivade Heisenbergs och Schrödingers formuleringar som specialfall.

Operatörsteori

Von Neumanns huvudsakliga arbete med teorin om operatorringar var arbetet med von Neumanns algebra. Von Neumann-algebra är en *-algebra av avgränsade operatorer på ett Hilbert-utrymme som är stängt i den svaga operatortopologin och innehåller identitetsoperatorn.

Von Neumanns bikommutantsats bevisar att den analytiska definitionen av en von Neumann-algebra är likvärdig med den algebraiska definitionen som en *-algebra av avgränsade operatorer på ett Hilbert-rum som sammanfaller med dess andra kommutator.

1949 introducerade John von Neumann konceptet med en direkt integral. En av fördelarna med von Neumann är reduktionen av klassificeringen av von Neumann-algebror på separerbara Hilbert-rum till klassificeringen av faktorer.

Cellulära automater och den levande cellen

Konceptet att skapa cellulära automater var en produkt av den anti-vitalistiska ideologin (indoktrinering), möjligheten att skapa liv från död materia. Vitalisternas argument på 1800-talet tog inte hänsyn till att det är möjligt att lagra information i död materia – ett program som kan förändra världen (till exempel Jaccards maskinverktyg – se Hans Driesch ). Detta är inte att säga att idén om cellulära automater vände upp och ner på världen, men den har hittat tillämpning inom nästan alla områden av modern vetenskap.

Neumann såg tydligt gränsen för sina intellektuella förmågor och kände att han inte kunde uppfatta några av de högsta matematiska och filosofiska idéerna.

Von Neumann var en briljant, fyndig, effektiv matematiker, med ett häpnadsväckande utbud av vetenskapliga intressen som sträckte sig bortom matematik. Han visste om sin tekniska talang. Hans virtuositet att förstå de mest komplexa resonemang och intuition utvecklades i högsta grad; och ändå var han långt ifrån absolut självförtroende. Kanske verkade det för honom som om han inte hade förmågan att intuitivt förutse nya sanningar på högsta nivå, eller gåvan för en pseudo-rationell förståelse av bevisen och formuleringarna av nya teorem. Det är svårt för mig att förstå. Kanske berodde detta på att han ett par gånger var före eller till och med överträffad av någon annan. Han var till exempel besviken över att han inte var den första som löste Godels fullständighetsteorem. Han var mer än kapabel att göra detta, och ensam med sig själv erkände han möjligheten att Hilbert hade valt fel handlingssätt. Ett annat exempel är JD Birkhoffs bevis på den ergodiska satsen. Hans bevis var mer övertygande, mer intressant och mer oberoende än Johnnys.

Denna fråga om personlig inställning till matematik låg Ulam mycket nära , se till exempel:

Jag minns hur jag vid fyra års ålder lekte på en orientalisk matta och tittade på den underbara ligaturen i dess mönster. Jag minns min fars höga gestalt, som stod bredvid mig, och hans leende. Jag minns att jag tänkte: "Han ler för att han tror att jag fortfarande bara är ett barn, men jag vet hur fantastiska dessa mönster är!". Jag påstår inte att just dessa ord kom upp för mig då, men jag är säker på att den här tanken slog mig i det ögonblicket, och inte senare. Jag kände definitivt: "Jag vet något som min pappa inte vet. Jag kanske vet mer än han."

Jämför med Grothendiecks "Harvests and Crops" .

Deltagande i Manhattan-projektet och bidrag till datavetenskap

En expert på matematiken för stötvågor och explosioner, tjänstgjorde von Neumann som konsult till Army Ballistics Research Laboratory vid US Army Ordnance Department under andra världskriget. På inbjudan av Oppenheimer fick Von Neumann i uppdrag att arbeta i Los Alamos på Manhattanprojektet med början hösten 1943 [15] där han arbetade med beräkningar för komprimering av en plutoniumladdning till kritisk massa genom implosion .

Beräkningar för detta problem krävde stora beräkningar, som till en början utfördes på Los Alamos på handräknare, sedan på IBM 601 mekaniska tabulatorer , där hålkort användes. Von Neumann, som fritt reste runt i landet, samlade in information från olika källor om pågående projekt för att skapa elektronisk-mekanisk (Bell Telephone Relay-Computer, Howard Aikens Mark I-dator vid Harvard University användes av Manhattan Project för beräkningar våren 1944 ) och helt elektroniska datorer ( ENIAC användes i december 1945 för beräkningar av termonukleära bombproblem).

Von Neumann hjälpte till med utvecklingen av ENIAC- och EDVAC -datorerna och bidrog till utvecklingen av datavetenskap i sitt arbete " EDVAC First Draft Report ", där han introducerade för den vetenskapliga världen idén om en dator med ett program lagrat i minne. Denna arkitektur kallas fortfarande von Neumann-arkitekturen och implementerades i alla datorer och mikroprocessorer under många år.

Efter krigets slut fortsatte von Neumann att arbeta inom detta område och utvecklade en höghastighetsforskningsdator, IAS-maskinen , vid Princeton University, som var tänkt att användas för att påskynda beräkningar av termonukleära vapen.

JOHNNIAC-datorn, skapad 1953 på RAND Corporation , döptes efter Von Neumann .

Personligt liv

Von Neumann var gift två gånger. Han gifte sig först med Mariette Kövesi 1930 . Äktenskapet sprack 1937 och redan 1938 gifte han sig med Clara Dan ( Klara Dan ). Från sin första fru fick von Neumann dottern Marina  , senare en välkänd ekonom.

Minne

1970 döpte International Astronomical Union en krater på månens bortre sida efter John von Neumann . Följande utmärkelser har instiftats till hans minne:

• John von Neumann-medaljen ,
• Von Neumann teoretiska pris ,
• Föreläsning av John von Neumann .

Kompositioner

• Neumann J. Datormaskinen och hjärnan . - New Haven: Yale University Press , 1958.
• Neumann J. Kvantmekanikens matematiska grunder. — M.: Nauka , 1964.
• Neiman J, Morgenstern O. Spelteori och ekonomiskt beteende . — M.: Nauka, 1970. Per. från engelska. ed. och med ext. N. N. Vorobyova . - Moskva: Nauka, 1970. - 707 sid.

Se även

• Von Neumann arkitektur
• Von Neumann sond
• Elefant von Neumann
• von Neumanns universum
• Von Neumanns hypotes
• Von Neumann-Bernays-Gödel system av axiom
• Operatörsalgebra
• Dualitet (optimering)
• Von Neumann entropy
• Von Neumann programmeringsspråk

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 MacTutor History of Mathematics Archive
2. ↑ 1 2 John von Neumann // Biografisch Portaal - 2009.
3. ↑ John Von Neumann // Internet Philosophy Ontology  Project
4. ↑ 1 2 Neumann John von // Great Soviet Encyclopedia : [i 30 volymer] / ed. A. M. Prokhorov - 3:e uppl. — M .: Soviet Encyclopedia , 1969.
5. ↑ Neumann John von // Neumann John von / ed. A. M. Prokhorov - 3:e uppl. — M .: Soviet Encyclopedia , 1969.
6. ↑ Macrae N. John von Neumann: Det vetenskapliga geniet som banade väg för den moderna datorn, spelteori, kärnavskräckning och mycket mer - 1992. - P. 380. - ISBN 0-679-41308-1
7. ↑ 1 2 John von Neumann - US National Academy of Sciences .
8. ↑ Vetenskaplig biografi (otillgänglig länk) . Hämtad 25 november 2008. Arkiverad från originalet 13 juli 2007. (obestämd) 
9. ↑ Dyson, 1998 , sid. xxi.
10. ↑ [www.geni.com/people/Miksa-Maximilian-Max-Maxi-Neumann-von-Margitta/6000000010081484368 Genealogi av familjen Neumann]
11. ↑ Ternär digital teknik. Retrospektiv och närvarande. 28.10.05 Alexander Kushnerov, universitet. Ben Gurion, Beersheba . Hämtad 2 november 2009. Arkiverad från originalet 7 oktober 2013. (obestämd)
12. ↑ American Institute of Physics. Atmosfärisk allmän cirkulationsmodellering. Arkiverad 22 mars 2010 på Wayback Machine 2008-01-13.
13. ↑ Abraham Pais. J. Robert Oppenheimer: Ett  liv . - Oxford University Press , 2006. - S. 109. - ISBN 9780195166736 . . "Han var helt agnostisk hela tiden jag kände honom. Såvitt jag kan se var denna handling inte förenlig med de tankar och åsikter som han haft under nästan hela sitt liv. Den 8 februari 1957 dog Johnny på sjukhus vid 53 års ålder.
14. ↑ Norman Macrae . John Von Neumann: Det vetenskapliga geniet som banade väg för den moderna datorn, spelteori, kärnkraftsavskräckning och mycket mer. AMS, 2000, sid. 43. "Johnny var också den store logikern och mindre ivrigt agnostiker än mindre logiker är. 'Det måste nog finnas en Gud' - sa han till sin mamma sent i livet, - för det är svårare att förklara många saker om det inte finns'".
15. ↑ Igniting the Light Elements: Los Alamos Thermonuclear Weapon Project, 1942-1952 - av Anne C. Fitzpatrick, 2013, s.66

Litteratur

• Steve Heims. John Von Neumann och Norbert Wiener: från matematik till livets och dödens teknologier . - MIT Press , 1980. - 568 sid. — ISBN 0262081059 .  (Engelsk)
• Danilov Yu. A. John von Neumann. - M . : Kunskap, 1981. (ryska)
• William Aspray. John von Neumann och ursprunget till modern datoranvändning . - MIT Press, 1990. - 376 sid. — ISBN 0262011212 .  (Engelsk)
• Dyson, George. Darwin bland maskinerna utvecklingen av global  intelligens . - Cambridge, Massachusetts: Perseus Books, 1998. - ISBN 978-0-7382-0030-9 .
• Norman Macrae. John von Neumann. — 1992.  (engelska)
• Monastyrsky M.I. John von Neumann är en matematiker och en man // Historisk och matematisk forskning . - M. : Janus-K, 2006. - Nr 46 (11) . - S. 240-266 .
• Ulam S. M. Äventyr av en matematiker. — Izhevsk: R&C Dynamics, 272 sid. ISBN 5-93972-084-6 .
• Wigner E. Studies on symmetry, trans. från engelska. - M. , 1971. - S. 204-209.
• Bulletin of the American Mathematical Society, 1958, v. 64, nr 3, punkt 2

Länkar

• Perelman M., Amusya M. Tidens snabbaste sinne (vid John von Neumanns hundraårsminne) // Network journal Notes on Jewish History.
• Khramov, Yu . A. I. Akhiezer . - Ed. 2:a, rev. och ytterligare — M  .: Nauka , 1983. — S. 195. — 400 sid. - 200 000 exemplar.
• Neumann John von // Stora sovjetiska encyklopedin  : [i 30 volymer]  / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
• Günter Albrecht Buehler. Cellintelligens.
• D. Petz och MR Redi, John von Neumann And The Theory of Operator Algebras, i The Neumann-kompendium, World Scientific, 1995, sid. 163-181 ISBN 9810222017 .

Tematiska platser	Google Scholar Matematisk släktforskning zbMATH Öppna Helrysk matematisk portal Arkiv för matematikens historia MacTutor Internet filmdatabas
Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor norsk Stor ryss runt världen Litauisk universal Kroatisk Amerikansk nationalbiografi Britannica (online) Brockhaus Anmärkningsvärda namndatabas Treccani Universalis Moderna Ukraina
Släktforskning och nekropol	Hitta en grav WikiTree
I bibliografiska kataloger BIBSYS: 90111628 BNC : a11192665 BNE : XX1047593 BNF : 11917576c BPN : 99135541 CiNii : DA00720746 CONOR : 60932707 GND : 118770314 ISNI : 0000 0001 1031 6592 J9U : 987007269637905171 LCCN : n50021202 LNB : 000133423 NDL : 00459885 NKC : jn20030402008 NLA : 35584389 NLG : 237840 NLP : A21303265 NSK : 000461016 NTA : 06909280X NSZL : 000000007021 NUKAT : n97086056 PTBNP : 150980 , 575689 LIBRIS : rp3520p92cw1kgx SUDOC : 027046605 VIAF : 99899730 WorldCat VIAF : 99899730 RNB : 7722253 , 7796162