Джон Хасбрук Ван Влек: Физик и математик, пионер магнетизма и участник Манхэттенского проекта.

Введение

Американский физик и математик Джон Хасбрук Ван Влек (13 марта 1899 – 27 октября 1980) – американский физик и математик. Ему была присуждена Нобелевская премия по физике в 1977 году за вклад в понимание поведения электронного магнетизма в твердых телах.

Образование и ранние годы жизни

Ван Влек родился в семье математика Эдварда Бёрра Ван Влека и Хестер Л. Реймонд в Миддлтауне, штат Коннектикут, когда его отец был ассистентом профессора в Университете Уэслиан, а его дед, астроном Джон Монро Ван Влек, также преподавал там. Он вырос в Мэдисоне, штат Висконсин, и в 1920 году получил степень бакалавра в Университете Висконсина, а в 1922 году – степень доктора философии в Гарвардском университете под руководством Эдвина К. Кембла.

Карьера и исследования

В 1923 году он поступил в Университет Миннесоты в качестве ассистент-профессора, затем перешел в Университет Висконсина, прежде чем обосноваться в Гарварде. В 1936 году он также получил почетную степень доктора наук (D. Sc. или D. Honoris Causa) от Университета Уэслиана. Дж. Х. Ван Влек заложил основы квантово-механической теории магнетизма, теории кристаллического поля и теории поля лигандов (химической связи в металлокомплексах). Его считают отцом современной науки о магнетизме. Во время Второй мировой войны Дж. Х. Ван Влек работал над разработкой радаров в Лаборатории радиации Массачусетского технологического института (MIT). Он работал одновременно в Лаборатории радиации и в Гарварде. Он показал, что молекулы воды в атмосфере при длине волны около 1,25 сантиметра приводят к существенному поглощению, а при 0,5 сантиметра – молекулы кислорода. Это имело важные последствия не только для военных (и гражданских) радиолокационных систем, но и для зарождающейся науки радиоастрономии. Дж. Х. Ван Влек участвовал в Манхэттенском проекте. В июне 1942 года Дж. Роберт Оппенгеймер организовал летнюю школу в Калифорнийском университете в Беркли для подтверждения концепции и осуществимости создания ядерного оружия. В ней приняли участие восемь теоретиков, включая Дж. Х. Ван Влека. С июля по сентябрь теоретическая группа изучала и разрабатывала принципы конструирования атомной бомбы. Теоретические работы Дж. Х. Ван Влека способствовали созданию Лос-Аламосской национальной лаборатории. Он также входил в состав Комитета по обзору Лос-Аламоса в 1943 году. В состав комитета, созданного генералом Лесли Гровсом, также входили У. К. Льюис из MIT (председатель), Э. Л. Роуз из Jones & Lamson, Э. Б. Уилсон из Гарварда и Ричард С. Толман, вице-председатель NDRC. Важным вкладом комитета (изначально предложенным Роузом) стало уменьшение размеров ствола орудия для атомной бомбы «Малыш», что позволило снизить вес конструкции и ускорить производство бомбы для последующего применения над Хиросимой. Однако эта конструкция не была использована для бомбы «Толстяк», сброшенной на Нагасаки, которая основывалась на имплозии плутониевой оболочки для достижения критической массы. Философ и историк науки Томас Кун получил степень доктора философии по физике под руководством Ван Влека в Гарварде. С 1951 года Ван Влек был профессором математики и естественной философии в Гарварде. Одновременно он занимал должность первого декана факультета инженерии и прикладной физики Гарварда до 1957 года. В 1961/62 годах он был приглашенным профессором имени Джорджа Истмана в Оксфордском университете и занимал профессорскую должность в Баллиол-колледже. В 1950 году он стал иностранным членом Королевской нидерландской академии искусств и наук. В 1966 году он был удостоен Национальной медали в области науки, а в 1974 году – медали Лоренца. За вклад в понимание поведения электронов в магнитных твердых телах Ван Влек был удостоен Нобелевской премии по физике в 1977 году совместно с Филипом У. Андерсоном и сэром Невиллом Моттом. Трансформации Ван Влека, парамагнетизм Ван Влека и формула Ван Влека названы в его честь. Ван Влек умер в Кембридже, штат Массачусетс, в возрасте 81 года и был похоронен на кладбище Форест-Хилл.

He joined the University of Minnesota as an assistant professor in 1923, then moved to the University of Wisconsin before settling at Harvard. He also earned Honorary D. Sc., or D. Honoris Causa, degree from Wesleyan University in 1936. J. H. Van Vleck established the fundamentals of the quantum mechanical theory of magnetism, crystal field theory and ligand field theory (chemical bonding in metal complexes). He is regarded as the Father of Modern Magnetism. During World War II, J. H. Van Vleck worked on radar at the MIT Radiation Lab. He was half time at the Radiation Lab and half time on the staff at Harvard. He showed that at about 1.25 centimeter wavelength water molecules in the atmosphere would lead to troublesome absorption and that at 0.5 centimeter wavelength there would be a similar absorption by oxygen molecules. This was to have important consequences not just for military (and civil) radar systems but later for the new science of radioastronomy. J. H. Van Vleck participated in the Manhattan Project. In June 1942, J. Robert Oppenheimer held a summer study for confirming the concept and feasibility of a nuclear weapon at the University of California, Berkeley. Eight theoretical scientists, including J. H. Van Vleck, attended it. From July to September, the theoretical study group examined and developed the principles of atomic bomb design. J. H. Van Vleck's theoretical work led to the establishment of the Los Alamos Nuclear Weapons Laboratory. He also served on the Los Alamos Review committee in 1943. The committee, established by General Leslie Groves, also consisted of W. K. Lewis of MIT, Chairman; E. L. Rose, of Jones & Lamson; E. B. Wilson of Harvard; and Richard C. Tolman, Vice Chairman of NDRC. The committee's important contribution (originating with Rose) was a reduction in the size of the firing gun for the Little Boy atomic bomb, a concept that eliminated additional design weight and sped up production of the bomb for its eventual release over Hiroshima. However, it was not employed for the Fat Man bomb at Nagasaki, which relied on implosion of a plutonium shell to reach critical mass. The philosopher and historian of science Thomas Kuhn completed a Ph. D. in physics under Van Vleck's supervision at Harvard. From 1951, Van Vleck was Hollis Professor of Mathematics and Natural Philosophy at Harvard. He concurrently held the first deanship of Harvard's Division of Engineering and Applied Physics until 1957. In 1961/62 he was George Eastman Visiting Professor at University of Oxford and held a professorship at Balliol College. In 1950 he became foreign member of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences. He was awarded the National Medal of Science in 1966 and the Lorentz Medal in 1974. For his contributions to the understanding of the behavior of electrons in magnetic solids, Van Vleck was awarded the Nobel Prize in Physics 1977, along with Philip W. Anderson and Sir Nevill Mott. Van Vleck transformations, Van Vleck paramagnetism and Van Vleck formula are named after him. Van Vleck died in Cambridge, Massachusetts, aged 81. He was buried at Forest Hill Cemetery.

Награды и почести

В 1934 году Ван Влек был избран членом Американской академии искусств и наук, в 1935 году – Национальной академии наук США, а в 1939 году – Американского философского общества. В 1965 году он был удостоен премии Ирвинга Лангмуара, в 1966 году – Национальной медали в области науки, а в 1967 году избран иностранным членом Королевского общества (ForMemRS).

Устные истории

Устная история: Интервью с Джоном Х. Ван Влеком, 2 октября 1963 г., Библиотека и архивы Нильса Бора, Американский институт физики. Сессия I
Устная история: Интервью с Джоном Х. Ван Влеком, 4 октября 1963 г., Библиотека и архивы Нильса Бора, Американский институт физики. Сессия II
Устная история: Интервью с Джоном Х. Ван Влеком, 28 февраля 1966 г., Библиотека и архивы Нильса Бора, Американский институт физики. Сессия I
Устная история: Интервью с Джоном Х. Ван Влеком, 19 января 1973 г., Библиотека и архивы Нильса Бора, Американский институт физики. Сессия II
Устная история: Интервью с Джоном Х. Ван Влеком, 28 января 1977 г., Библиотека и архивы Нильса Бора, Американский институт физики.

Архивные коллекции

Документы Дж. Х. Ван Влека, 1853–1981 (1920–1980), Библиотека и архив Нильса Бора.