Архитектура жизни фон Неймана

08.02.2016

Он пугал всех скоростью вычисления в уме и пророческими высказываниями, а в перерывах закладывал основы теории игр и совершал прорывы в изучении квантовой механики. Он же заставил военных США арендовать казино в Монте-Карло, чтобы побыстрее создать ядерное оружие, но в процессе придумал архитектуру большинства современных компьютеров. В этот день в 1957 году ушел из жизни выдающийся физик и математик Джон фон Нейман.

Способности к точным наукам проявились у Джона Неймана еще в детстве. Будучи шестилетним ребенком, он с успехом проводил арифметические действия с восьмизначными числами, а к восьми годам освоил и высшую математику. Заметив способности сына, родители старались выбирать для него только лучшие учебные заведения, только лучших учителей. Благо финансовое положение семьи это позволяло.

Дело в том, что будущий ученый родился в богатой еврейской семье. Произошло это 28 декабря 1903 года в Будапеште. Джоном его станут называть лишь после переезда в Америку, а при рождении он был наречен Яношем Лайошем Нейманом. Приставка «фон» добавилась к фамилии через десять лет, когда его отец получил дворянский титул. И хотя еврейские традиции в семье не соблюдались, образование Яноша началось с того, что к нему приходил раввин, обучающий его древнееврейскому языку и Танаху. При всем этом родители крестили его в раннем детстве. Однако, по воспоминаниям его друзей, «он никогда не скрывал своего еврейского происхождения»: «Он испытывал сильную гордость за рождение государства Израиль в 1948 году и радовался победам евреев над соседними арабскими странами, демонстрируя национализм, который вряд ли был уместен... Общаясь, он часто “приправлял” беседу еврейскими словечками или шутками».

С десяти лет Янош начал обучение в гимназии Будапешта, где учителя сразу отметили его выдающиеся способности. Янош обладал феноменальной памятью. Содержание прочитанных им книг он помнил наизусть и мог процитировать на выбор любую страницу. А его способность моментально производить сложные математические вычисления поражала всех окружающих. Много лет спустя в исследовательском центре по разработке ядерного оружия в Лос-Аламосе (США) произошла история, которую впоследствии передавали из уст в уста все очевидцы. Тогда во время опытов у ученых возникла срочная необходимость рассчитать какой-то процесс. За эту работу принялись трое – Джон фон Нейман и не менее заслуженные физики Ричард Фейнман и Энрико Ферми. Точный результат был рассчитан всеми одновременно. Только вот Фейнман использовал самый быстрый в то время калькулятор, Ферми – логарифмическую линейку, а Джон фон Нейман считал в уме.

Однако до работы в исследовательском центре Нейман с успехом закончил гимназию и два университета, одновременно отучившись на математическом факультете университета в Будапеште и на факультете химического машиностроения в Технологическом институте Цюриха. В этих учебных заведениях Нейман продолжал восхищать своих педагогов, а кого-то даже и пугать. Так, один из преподавателей Неймана в Цюрихе рассказывал: «Я пришел к одной теореме и сказал, что она не доказана и доказать ее может быть трудно. Фон Нейман ничего не сказал, но через пять минут он поднял руку. Когда я вызвал его, он вышел к доске и написал доказательство. После этого я очень боялся этого студента». Окончив в 1926 году оба учебных заведения, Янош фон Нейман совершенствовал свои знания в Геттингенском, Берлинском и Гамбургском университетах. В конце 20-х годов он уже получил широкую известность в научном мире, и ему предложили читать лекции в Принстонском университете США. На фоне складывающейся политической обстановки в Германии через год Янош решил переехать в США навсегда и стал профессором Принстонского института перспективных исследований.

Будучи гениальным математиком, он как будто бы просчитывал не только математические, но и жизненные аспекты. Позже его близкий друг, известный математик Станислав Улам будет вспоминать, что Нейман предсказывал развитие ситуации в Европе еще задолго до начала Второй мировой: «Он, по-видимому, очень ясно представлял себе картину надвигающейся катастрофы. В России он видел главного противника нацистской Германии. Полагая, что французская армия очень сильна, я спросил его: “А как же Франция?” На что он ответил мне: “Что Вы! Франция не будет иметь никакого значения!” И это были действительно пророческие слова».

Хотя многие доказывают и его скептическое отношение к Советскому Союзу. Более того, считают его приверженцем предупредительной атомной войны с Советским Союзом. Правда, при жизни такие суждения за ним замечены не были, но вот после смерти в статье журнала Life от 25 февраля 1957 года приводятся слова данного им якобы незадолго до смерти интервью о возможной атомной войне с СССР: «Если вы говорите, почему бы не бомбить Советы завтра, я говорю, почему не сегодня. Если вы говорите, сегодня в 5:00, я говорю, почему не в 1:00?» Был ли он автором слов на самом деле, выяснить уже не удастся. Но вот в «Манхэттенском проекте» по созданию атомного оружия он действительно принимал самое активное участие с первых дней его создания в июне 1942 года. В ходе проекта Нейман математически доказал возможность взрывного способа детонации атомной бомбы.

Было у Неймана и много других разработок. Так как создание атомной бомбы требовало огромного количества расчетов, с которыми не справлялась техника того времени, появились две задачи. Необходимо было создать новое быстродействующее счетное устройство и разработать ускоренные методы численных расчетов. Совместно с другими учеными такой метод был Нейманом найден. В двух словах суть его заключалась в просчете вероятности удачных исходов в огромном количестве комбинаций. Но так как в то время подобного «генератора случайных чисел» не было, Нейман предложил арендовать казино в Монте-Карло, где на рулетках, дающих случайные числа, и просчитывались возможные варианты. Военное ведомство согласилось на эксперимент, а метод был назван впоследствии методом «Монте-Карло».

К слову сказать, высшие военные чины США всегда прислушивались к словам Неймана. Про него говорили, что «для Пентагона он представляет такое же значение, как и целая армейская дивизия». Но так как постоянно крутить рулетку и арендовать казино было все же проблематично, Нейман принял и самое активное участие в разработке первых компьютеров. В 1943 году началось строительство компьютера «ЭНИАК» в Пенсильванском университете, следующей ЭВМ был «ЭДВАК», а в 1945 году по принципам, предложенным фон Нейманом, началось строительство компьютера «ДЖОННИАК», названного в честь самого ученого. Именно с помощью этого компьютера были проведены необходимые расчеты для создания водородной бомбы.

Позже этот компьютер использовался для прогнозирования погоды, а принципы, заложенные в компьютере Неймана, используются и в современных машинах. На основе опыта в создании компьютеров Нейман разработал и теорию автоматов – науку об основных принципах для искусственных автоматов. Говорят, в его записях была и теория самовоспроизводящихся механизмов, где такая возможность их к самовоспроизведению была доказана. Правда, до сих пор никем, кроме создателей фильма «Терминатор», она в жизнь не воплощена.

Последние годы жизни Джон фон Нейман провел на посту научного руководителя Комиссии США по атомной энергии. Работоспособность у него была поразительной. Даже сон являлся частью работы. Он ложился с нерешенной проблемой, а просыпался ночью с готовым ответом. Открывавшиеся в связи с новой должностью возможности в исследованиях занимали все его мысли. Но одновременно с назначением на эту должность у него был обнаружен и быстро развивающийся рак. Многие уверены, что началась болезнь еще в годы работы над созданием атомного оружия, когда воздействие радиации еще не было изучено до конца.

Он умер в больничной палате, прожив всего 53 года. Адмирал Штраус, председатель Комиссии по атомной энергии, позже вспоминал: «В один их драматических моментов, незадолго до его смерти, у его постели в больнице Уолтера Рида собрались министр обороны США и его заместители, министры сухопутных войск, военно-морского флота и военно-воздушных сил, а также все начальники военных штабов, чтобы послушать его последние слова совета и мудрости». Мудрости человека, написавшего за свою жизнь более 150 исследований в различных областях науки и всегда искренне удивлявшегося тому, что математика воспринимается людьми как сложная наука. Он же утверждал, что математика проста, а некоторые просто не понимают, «что на самом деле сложна жизнь».