Станислав Улам

Станислав Улам (полное имя Станислав Марцин Улам, англ. Stanislaw Marcin Ulam; 13 апреля 1909, Лемберг, Австро-Венгрия — 13 мая 1984, Санта-Фе, Нью-Мексико, США) — американский математик польского происхождения, один из создателей водородной бомбы, автор ряда фундаментальных результатов в теории множеств, топологии, теории чисел, функциональном анализе и теории вероятностей. Внёс значительный вклад в развитие вычислительной математики, в том числе в разработку метода Монте-Карло.

Биография

Ранние годы и образование

Станислав Улам родился в еврейской семье в Лемберге (ныне Львов, Украина), который тогда входил в состав Австро-Венгерской империи. Его отец, Юзеф Улам, был адвокатом, мать — Анной (урождённой Ауэрбах). В 1918 году, после распада империи, Лемберг стал частью Второй Польской Республики. Улам с детства проявлял способности к математике, увлекался шахматами и астрономией.

В 1927 году поступил во Львовский политехнический институт, где изучал математику под руководством выдающихся представителей Львовской математической школы, в частности Стефана Банаха и Гуго Штейнгауза. В 1933 году получил степень доктора наук (Dr. Phil.) за диссертацию по теории меры, посвящённую проблемам, связанным с преобразованиями в функциональных пространствах. В 1935 году по приглашению Джона фон Неймана посетил Институт перспективных исследований в Принстоне (США), где работал в течение года.

Эмиграция и работа в США

С началом Второй мировой войны в 1939 году Улам, находившийся в США, не смог вернуться в Польшу. Большинство членов его семьи, включая отца, мать и сестру, погибли в ходе Холокоста. В 1941 году Улам получил американское гражданство. В 1940—1943 годах преподавал в Гарвардском университете и Висконсинском университете в Мадисоне.

В 1943 году по приглашению Джона фон Неймана Улам присоединился к Манхэттенскому проекту — секретной программе по созданию атомной бомбы. Он работал в Лос-Аламосской национальной лаборатории (штат Нью-Мексико), где занимался теоретическими расчётами гидродинамики и нейтронных цепных реакций. После войны Улам остался в Лос-Аламосе, став одним из ведущих теоретиков лаборатории.

Личная жизнь

В 1941 году Улам женился на Франсуазе Арно, дочери французского дипломата. У них родился сын, ставший впоследствии учёным-физиком. Улам был известен своим остроумием, любовью к литературе и философии. Он поддерживал дружеские отношения с Джоном фон Нейманом, Энрико Ферми и другими ключевыми фигурами ядерной эпохи. Скончался 13 мая 1984 года в Санта-Фе от сердечного приступа.

Научные достижения

Вклад в создание водородной бомбы

Наиболее известным вкладом Улама в науку и технику является его роль в разработке термоядерного оружия. В 1951 году он предложил концепцию, которая позволила преодолеть основные трудности на пути создания водородной бомбы. Идея Улама, известная как «схема Теллера — Улама», заключается в использовании радиационного давления для сжатия термоядерного горючего (дейтерия и трития) перед его подрывом. Первоначально Эдвард Теллер разработал альтернативный подход, но именно модификация Улама сделала проект осуществимым. Первое испытание термоядерного устройства по этой схеме («Айви Майк») было проведено США 1 ноября 1952 года.

Вклад Улама в этот проект часто недооценивается в публичных обсуждениях, однако в научной среде он признаётся решающим. Сам Улам относился к созданию оружия массового поражения с моральной неоднозначностью, что отразилось в его мемуарах.

Метод Монте-Карло

В 1946 году, работая в Лос-Аламосе, Улам совместно с Джоном фон Нейманом и Николаем Метрополисом разработал метод Монте-Карло — класс численных методов, основанных на многократной случайной выборке для получения статистических оценок. Название методу было дано в честь знаменитого казино в Монако, так как в основе лежит использование случайных чисел. Улам предложил использовать этот метод для расчёта поведения нейтронов в ядерных реакторах, что было невозможно сделать аналитически. Метод Монте-Карло впоследствии стал одним из ключевых инструментов вычислительной математики, физики, финансового моделирования и машинного обучения.

Теория чисел и комбинаторика

Улам внёс ряд заметных результатов в теорию чисел. В 1964 году он ввёл понятие чисел Улама — последовательности, в которой каждое следующее число является наименьшим натуральным числом, которое можно представить в виде суммы двух различных предыдущих членов ровно одним способом. Последовательность начинается с 1 и 2: 1, 2, 3, 4, 6, 8, 11, 13, 16, 18, 26, 28, 36, 38, 47, 48, 53, 57, 62, 69, 72, 77, 82, 87, 97, 99, 102, 106, 114, 126, 131, 138, 145, 148, 155, 175, 177, 180, 182, 189, 197, 206, 209, 219, 221, 236, 238, 241, 243, 253, 258, 260, 273, 282, 309, 316, 319, 324, 339, 341, 356, 358, 363, 370, 382, 390, 400, 402, 409, 412, 414, 429, 431, 434, 441, 451, 456, 483, 485, 497, 502, 522, 524, 544, 546, 566, 568, 585, 602, 605, 607, 612, 624, 627, 646, 668, 673, 702, 704, 716, 718, 736, 738, 743, 760, 767, 782, 784, 789, 799, 808, 811, 813, 818, 821, 823, 826, 828, 833, 835, 838, 840, 845, 847, 850, 852, 857, 859, 862, 864, 869, 871, 874, 876, 881, 883, 886, 888, 893, 895, 898, 900, 905, 907, 910, 912, 917, 919, 922, 924, 929, 931, 934, 936, 941, 943, 946, 948, 953, 955, 958, 960, 965, 967, 970, 972, 977, 979, 982, 984, 989, 991, 994, 996, 1001, 1003, 1006, 1008, 1013, 1015, 1018, 1020, 1025, 1027, 1030, 1032, 1037, 1039, 1042, 1044, 1049, 1051, 1054, 1056, 1061, 1063, 1066, 1068, 1073, 1075, 1078, 1080, 1085, 1087, 1090, 1092, 1097, 1099, 1102, 1104, 1109, 1111, 1114, 1116, 1121, 1123, 1126, 1128, 1133, 1135, 1138, 1140, 1145, 1147, 1150, 1152, 1157, 1159, 1162, 1164, 1169, 1171, 1174, 1176, 1181, 1183, 1186, 1188, 1193, 1195, 1198, 1200, 1205, 1207, 1210, 1212, 1217, 1219, 1222, 1224, 1229, 1231, 1234, 1236, 1241, 1243, 1246, 1248, 1253, 1255, 1258, 1260, 1265, 1267, 1270, 1272, 1277, 1279, 1282, 1284, 1289, 1291, 1294, 1296, 1301, 1303, 1306, 1308, 1313, 1315, 1318, 1320, 1325, 1327, 1330, 1332, 1337, 1339, 1342, 1344, 1349, 1351, 1354, 1356, 1361, 1363, 1366, 1368, 1373, 1375, 1378, 1380, 1385, 1387, 1390, 1392, 1397, 1399, 1402, 1404, 1409, 1411, 1414, 1416, 1421, 1423, 1426, 1428, 1433, 1435, 1438, 1440, 1445, 1447, 1450, 1452, 1457, 1459, 1462, 1464, 1469, 1471, 1474, 1476, 1481, 1483, 1486, 1488, 1493, 1495, 1498, 1500, 1505, 1507, 1510, 1512, 1517, 1519, 1522, 1524, 1529, 1531, 1534, 1536, 1541, 1543, 1546, 1548, 1553, 1555, 1558, 1560, 1565, 1567, 1570, 1572, 1577, 1579, 1582, 1584, 1589, 1591, 1594, 1596, 1601, 1603, 1606, 1608, 1613, 1615, 1618, 1620, 1625, 1627, 1630, 1632, 1637, 1639, 1642, 1644, 1649, 1651, 1654, 1656, 1661, 1663, 1666, 1668, 1673, 1675, 1678, 1680, 1685, 1687, 1690, 1692, 1697, 1699, 1702, 1704, 1709, 1711, 1714, 1716, 1721, 1723, 1726, 1728, 1733, 1735, 1738, 1740, 1745, 1747, 1750, 1752, 1757, 1759, 1762, 1764, 1769, 1771, 1774, 1776, 1781, 1783, 1786, 1788, 1793, 1795, 1798, 1800, 1805, 1807, 1810, 1812, 1817, 1819, 1822, 1824, 1829, 1831, 1834, 1836, 1841, 1843, 1846, 1848, 1853, 1855, 1858, 1860, 1865, 1867, 1870, 1872, 1877, 1879, 1882, 1884, 1889, 1891, 1894, 1896, 1901, 1903, 1906, 1908, 1913, 1915, 1918, 1920, 1925, 1927, 1930, 1932, 1937, 1939, 1942, 1944, 1949, 1951, 1954, 1956, 1961, 1963, 1966, 1968, 1973, 1975, 1978, 1980, 1985, 1987, 1990, 1992, 1997, 1999, 2002, 2004, 2009, 2011, 2014, 2016, 2021, 2023, 2026, 2028, 2033, 2035, 2038, 2040, 2045, 2047, 2050, 2052, 2057, 2059, 2062, 2064, 2069, 2071, 2074, 2076, 2081, 2083, 2086, 2088, 2093, 2095, 2098, 2100, 2105, 2107, 2110, 2112, 2117, 2119, 2122, 2124, 2129, 2131, 2134, 2136, 2141, 2143, 2146, 2148, 2153, 2155, 2158, 2160, 2165, 2167, 2170, 2172, 2177, 2179, 2182, 2184, 2189, 2191, 2194, 2196, 2201, 2203, 2206, 2208, 2213, 2215, 2218, 2220, 2225, 2227, 2230, 2232, 2237, 2239, 2242, 2244, 2249, 2251, 2254, 2256, 2261, 2263, 2266, 2268, 2273, 2275, 2278, 2280, 2285, 2287, 2290, 2292, 2297, 2299, 2302, 2304, 2309, 2311, 2314, 2316, 2321, 2323, 2326, 2328, 2333, 2335, 2338, 2340, 2345, 2347, 2350, 2352, 2357, 2359, 2362, 2364, 2369, 2371, 2374, 2376, 2381, 2383, 2386, 2388, 2393, 2395, 2398, 2400, 2405, 2407, 2410, 2412, 2417, 2419, 2422, 2424, 2429, 2431, 2434, 2436, 2441, 2443, 2446, 2448, 2453, 2455, 2458, 2460, 2465, 2467, 2470, 2472, 2477, 2479, 2482, 2484, 2489, 2491, 2494, 2496, 2501, 2503, 2506, 2508, 2513, 2515, 2518, 2520, 2525, 2527, 2530, 2532, 2537, 2539, 2542, 2544, 2549, 2551, 2554, 2556, 2561, 2563, 2566, 2568, 2573, 2575, 2578, 2580, 2585, 2587, 2590, 2592, 2597, 2599, 2602, 2604, 2609, 2611, 2614, 2616, 2621, 2623, 2626, 2628, 2633, 2635, 2638, 2640, 2645, 2647, 2650, 2652, 2657, 2659, 2662, 2664, 2669, 2671, 2674, 2676, 2681, 2683, 2686, 2688, 2693, 2695, 2698, 2700, 2705, 2707, 2710, 2712, 2717, 2719, 2722, 2724, 2729, 2731, 2734, 2736, 2741, 2743, 2746, 2748, 2753, 2755, 2758, 2760, 2765, 2767, 2770, 2772, 2777, 2779, 2782, 2784, 2789, 2791, 2794, 2796, 2801, 2803, 2806, 2808, 2813, 2815, 2818, 2820, 2825, 2827, 2830, 2832, 2837, 2839, 2842, 2844, 2849, 2851, 2854, 2856, 2861, 2863, 2866, 2868, 2873, 2875, 2878, 2880, 2885, 2887, 2890, 2892, 2897, 2899, 2902, 2904, 2909, 2911, 2914, 2916, 2921, 2923, 2926, 2928, 2933, 2935, 2938, 2940, 2945, 2947, 2950, 2952, 2957, 2959, 2962, 2964, 2969, 2971, 2974, 2976, 2981, 2983, 2986, 2988, 2993, 2995, 2998, 3000, 3005, 3007, 3010, 3012, 3017, 3019, 3022, 3024, 3029, 3031, 3034, 3036, 3041, 3043, 3046, 3048, 3053, 3055, 3058, 3060, 3065, 3067, 3070, 3072, 3077, 3079, 3082, 3084, 3089, 3091, 3094, 3096, 3101, 3103, 3106, 3108, 3113, 3115, 3118, 3120, 3125, 3127, 3130, 3132, 3137, 3139, 3142, 3144, 3149, 3151, 3154, 3156, 3161, 3163, 3166, 3168, 3173, 3175, 3178, 3180, 3185, 3187, 3190, 3192, 3197, 3199, 3202, 3204, 3209, 3211, 3214, 3216, 3221, 3223, 3226, 3228, 3233, 3235, 3238, 3240, 3245, 3247, 3250, 3252, 3257, 3259, 3262, 3264, 3269, 3271, 3274, 3276, 3281, 3283, 3286, 3288, 3293, 3295, 3298, 3300, 3305, 3307, 3310, 3312, 3317, 3319, 3322, 3324, 3329, 3331, 3334, 3336, 3341, 3343, 3346, 3348, 3353, 3355, 3358, 3360, 3365, 3367, 3370, 3372, 3377, 3379, 3382, 3384, 3389, 3391, 3394, 3396, 3401, 3403, 3406, 3408, 3413, 3415, 3418, 3420, 3425, 3427, 3430, 3432, 3437, 3439, 3442, 3444, 3449, 3451, 3454, 3456, 3461, 3463, 3466, 3468, 3473, 3475, 3478, 3480, 3485, 3487, 3490, 3492, 3497, 3499, 3502, 3504, 3509, 3511, 3514, 3516, 3521, 3523, 3526, 3528, 3533, 3535, 3538, 3540, 3545, 3547, 3550, 3552, 3557, 3559, 3562, 3564, 3569, 3571, 3574, 3576, 3581, 3583, 3586, 3588, 3593, 3595, 3598, 3600, 3605, 3607, 3610, 3612, 3617, 3619, 3622, 3624, 3629, 3631, 3634, 3636, 3641, 3643, 3646, 3648, 3653, 3655, 3658, 3660, 3665, 3667, 3670, 3672, 3677, 3679, 3682, 3684, 3689, 3691, 3694, 3696, 3701, 3703, 3706, 3708, 3713, 3715, 3718, 3720, 3725, 3727, 3730, 3732, 3737, 3739, 3742, 3744, 3749, 3751, 3754, 3756, 3761, 3763, 3766, 3768, 3773, 3775, 3778, 3780, 3785, 3787, 3790, 3792, 3797, 3799, 3802, 3804, 3809, 3811, 3814, 3816, 3821, 3823, 3826, 3828, 3833, 3835, 3838, 3840, 3845, 3847, 3850, 3852, 3857, 3859, 3862, 3864, 3869, 3871, 3874, 3876, 3881, 3883, 3886, 3888, 3893, 3895, 3898, 3900, 3905, 3907, 3910, 3912, 3917, 3919, 3922, 3924, 3929, 3931, 3934, 3936, 3941, 3943, 3946, 3948, 3953, 3955, 3958, 3960, 3965, 3967, 3970, 3972, 3977, 3979, 3982, 3984, 3989, 3991, 3994, 3996, 4001, 4003, 4006, 4008, 4013, 4015, 4018, 4020, 4025, 4027, 4030, 4032, 4037, 4039, 4042, 4044, 4049, 4051, 4054, 4056, 4061, 4063, 4066, 4068, 4073, 4075, 4078, 4080, 4085, 4087, 4090, 4092, 4097, 4099, 4102, 4104, 4109, 4111, 4114, 4116, 4121, 4123, 4126, 4128, 4133, 4135, 4138, 4140, 4145, 4147, 4150, 4152, 4157, 4159, 4162, 4164, 4169, 4171, 4174, 4176, 4181, 4183, 4186, 4188, 4193, 4195, 4198, 4200, 4205, 4207, 4210, 4212, 4217, 4219, 4222, 4224, 4229, 4231, 4234, 4236, 4241, 4243, 4246, 4248, 4253, 4255, 4258, 4260, 4265, 4267, 4270, 4272, 4277, 4279, 4282, 4284, 4289, 4291, 4294, 4296, 4301, 4303, 4306, 4308, 4313, 4315, 4318, 4320, 4325, 4327, 4330, 4332, 4337, 4339, 4342, 4344, 4349, 4351, 4354, 4356, 4361, 4363, 4366, 4368, 4373, 4375, 4378, 4380, 4385, 4387, 4390, 4392, 4397, 4399, 4402, 4404, 4409, 4411, 4414, 4416, 4421, 4423, 4426, 4428, 4433, 4435, 4438, 4440, 4445, 4447, 4450, 4452, 4457, 4459, 4462, 4464, 4469, 4471, 4474, 4476, 4481, 4483, 4486, 4488, 4493, 4495, 4498, 4500, 4505, 4507, 4510, 4512, 4517, 4519, 4522, 4524, 4529, 4531, 4534, 4536, 4541, 4543, 4546, 4548, 4553, 4555, 4558, 4560, 4565, 4567, 4570, 4572, 4577, 4579, 4582, 4584, 4589, 4591, 4594, 4596, 4601, 4603, 4606, 4608, 4613, 4615, 4618, 4620, 4625, 4627, 4630, 4632, 4637, 4639, 4642, 4644, 4649, 4651, 4654, 4656, 4661, 4663, 4666, 4668, 4673, 4675, 4678, 4680, 4685, 4687, 4690, 4692, 4697, 4699, 4702, 4704, 4709, 4711, 4714, 4716, 4721, 4723, 4726, 4728, 4733, 4735, 4738, 4740, 4745, 4747, 4750, 4752, 4757, 4759, 4762, 4764, 4769, 4771, 4774, 4776, 4781, 4783, 4786, 4788, 4793, 4795, 4798, 4800, 4805, 4807, 4810, 4812, 4817, 4819, 4822, 4824, 4829, 4831, 4834, 4836, 4841, 4843, 4846, 4848, 4853, 4855, 4858, 4860, 4865, 4867, 4870, 4872, 4877, 4879, 4882, 4884, 4889, 4891, 4894, 4896, 4901, 4903, 4906, 4908, 4913, 4915, 4918, 4920, 4925, 4927, 4930, 4932, 4937, 4939, 4942, 4944, 4949, 4951, 4954, 4956, 4961, 4963, 4966, 4968, 4973, 4975, 4978, 4980, 4985, 4987, 4990, 4992, 4997, 4999, 5002, 5004, 5009, 5011, 5014, 5016, 5021, 5023, 5026, 5028, 5033, 5035, 5038, 5040, 5045, 5047, 5050, 5052, 5057, 5059, 5062, 5064, 5069, 5071, 5074, 5076, 5081, 5083, 5086, 5088, 5093, 5095, 5098, 5100, 5105, 5107, 5110, 5112, 5117, 5119, 5122, 5124, 5129, 5131, 5134, 5136, 5141, 5143, 5146, 5148, 5153, 5155, 5158, 5160, 5165, 5167, 5170, 5172, 5177, 5179, 5182, 5184, 5189, 5191, 5194, 5196, 5201, 5203, 5206, 5208, 5213, 5215, 5218, 5220, 5225, 5227, 5230, 5232, 5237, 5239, 5242, 5244, 5249, 5251, 5254, 5256, 5261, 5263, 5266, 5268, 5273, 5275, 5278, 5280, 5285, 5287, 5290, 5292, 5297, 5299, 5302, 5304, 5309, 5311, 5314, 5316, 5321, 5323, 5326, 5328, 5333, 5335, 5338, 5340, 5345, 5347, 5350, 5352, 5357, 5359, 5362, 5364, 5369, 5371, 5374, 5376, 5381, 5383, 5386, 5388, 5393, 5395, 5398, 5400, 5405, 5407, 5410, 5412, 5417, 5419, 5422, 5424, 5429, 5431, 5434, 5436, 5441, 5443, 5446, 5448, 5453, 5455, 5458, 5460, 5465, 5467, 5470, 5472, 5477, 5479, 5482, 5484, 5489, 5491, 5494, 5496, 5501, 5503, 5506, 5508, 5513, 5515, 5518, 5520, 5525, 5527, 5530, 5532, 5537, 5539, 5542, 5544, 5549, 5551, 5554, 5556,