ТОМАС Левелин Хиллет

американский физик-теоретик и специалист по прикладной математике, член Национальной АН (1958). С 11 до 18 лет он посещал частную школу Merchant Taylor`s School, где изучал математику, физику и химию, в т. ч. по книгам Дж. Дж. Томсона и Джеймса Джинса. В 1919 г. сдал вступительные экзамены в Лондонский университет, а в 1921 г. – экзамены, предшествующие выпускному, и получил стипендию на обучение в Тринити-колледже Кембриджского университета. Там он посещал лекции Чарльза Галтона Дарвина, Джона Литтлвуда, Джеффри Тэйлора, Ральфа Фаулера, Артура Эддингтона, Артура Милна и Джозефа Лармора. В 1923 г. получил стипендию на обучение в высшем колледже, а спустя год, после успешного прохождения математического курса, он получил степень бакалавра искусств по математике с отличием и стипендию Исаака Ньютона. К этому времени начал работать под руководством Ральфа Фаулера над вопросами, связанными с квантовой теорией строения атома, в частности над проблемой прохождения заряженных частиц через вещество. Он также написал работу по адиабатическим инвариантам и был награжден за нее премией Смита. В 1925 г. получил стипендию на прохождение стажировки и отправился в Институт им. Нильса Бора в Копенгагене, в то время один из центров создания квантовой механики. Здесь молодой ученый получил несколько важных результатов. Он разработал квазиклассическую статистическую модель, описывающую однородный электронный газ и послужившую прототипом теории функционала плотности; эта модель была позже независимо развита Энрико Ферми, который применил ее к описанию многоэлектронных атомов, и носит название модели Томаса – Ферми. Другим достижением Томаса за время нахождения в Копенгагене стало объяснение величины расщепления линий тонкой структуры спектров за счет т. н. прецессии Томаса – релятивистской поправки к спин-орбитальному взаимодействию, которая возникает вследствие некоммутативности сложения скоростей и которую необходимо учитывать при рассмотрении движения частицы со спином (электрона) вокруг ядра. Это позволило получить согласующуюся с экспериментальными данными величину тонкой структуры линий и их расщепления в аномальном эффекте Зеемана. Позже в 1926 г. он рассмотрел общую задачу о движении вращающегося электрона во внешнем электромагнитном поле и получил уравнения, которые были переоткрыты в 1959 г. и известны под названием уравнений Баргмана – Мишеля – Телегди. По возвращении в Кембридж был избран членом Тринити-колледжа, в 1927 г. защитил докторскую диссертацию, а еще год спустя получил степень магистра искусств. В 1929 г. по рекомендации Фаулера получил место доцента в Университете штата Огайо, в 1936 г. занял должность полного профессора физики. Здесь он преподавал большое количество курсов по различным разделам физики, астрофизики и астрономии. В это время его научные интересы охватывали широкий круг тем: атомная и ядерная физика, астрофизика, квантовая теория сложных молекул и твердых тел, физика ускорителей, квантовая теория поля, динамика газов и жидкостей, вычислительная математика. Так, в 1930 г. он написал статью, посвященную радиационной вязкости, то есть излучению электромагнитных волн движущимися потоками вещества, например, в окрестностях звезд. В другой важной работе (1935) рассмотрел проблему взаимодействия между нуклонами и приложил свои результаты к описанию структуры ядра трития. В 1938 г. показал, что при определенной конфигурации магнитного поля орбиты заряженных частиц оказываются устойчивыми и изохронными. Этот результат лег в основу идеи изохронного циклотрона, устройства, которое нашло широкое применение в ядерной физике и медицине. Во время Второй мировой войны, в 1943-1945 гг., работал на Абердинском испытательном полигоне, в Лаборатории баллистики. Здесь он занимался военными исследованиями в области баллистики и теории взрывов, написал несколько внутренних отчетов и статью, посвященную ударным волнам. Среди его коллег были Грегори Брейт, Субраманьян Чандрасекар и Эдвин Хаббл. После войны продолжал сотрудничество с этой лабораторией и состоял консультантом в ее научном комитете. В 1946 г. был приглашен на работу в только что организованную при Колумбийском университете Научную вычислительную лабораторию им. Уотсона, которая финансировалась корпорацией IBM. Его должность звучала как «техник». Здесь он занимался проблемой применения вычислительных машин для научных исследований, читал лекции по методам численного решения дифференциальных уравнений. Одним из первых предложил идею памяти на магнитных сердечниках, разработал принципы хранения информации при помощи электромагнитной линии задержки, предложил метод решения систем линейных уравнений, известный как алгоритм Томаса. Кроме того, в 1950 г. он получил место профессора на физическом факультете университета, где читал лекции по общей теории относительности, теории групп, квантовой механике, магнитогидродинамике. Его работы в области физики были посвящены изучению динамики релятивистских частиц, гидродинамике, рассеянию рентгеновских лучей и т. д. В 1954 г., когда в США разрабатывались проекты больших спутников, предложил способы защиты от потенциально вражеских космических аппаратов. Это привлекло к нему внимание в разгар маккартизма, поскольку он не был американским гражданином и потому его деятельность вызывала подозрения. Чтобы получить допуск к секретной работе и избавиться от проблем, в 1957 г. получил гражданство США. Кроме Лаборатории баллистики, он сотрудничал с Лабораторией морской артиллерии и проектом «Шервуд» Комиссии по атомной энергии. В 1968 г. вышел в отставку со своих постов в Уотсоновской лаборатории и Колумбийском университете. После выхода в отставку стал приглашенным профессором физики и математики Университете Северной Каролины, где преподавал и занимался исследованиями до 1976 г. В 1980 г. физический факультет этого университета учредил ежегодную Томасовскую лекцию, которую читают видные ученые.