Neumann János


Neumann János

(Budapest, 1903. december 28. – Washington D.C., 1957. február 8.) magyar származású matematikus, a modern számítógép atyja.

"Neumann észjárását ismerve néha eltűnődöm, hogy nem egy magasabb rendű faj egyik képviselőjével állok-e szemben, aki nem is ember, hanem félisten, de olyan alaposan kiismerte az embert, hogy tökéletesen utánozni tudja." Hans Bethe (Nobel-díjas fizikus)

Neumann János, teljes nevén Margittai Neumann János Lajos későbbi angolszász változatban: John Louis von Neumann ,1903 december 28-án született Budapesten. Szulei, Neumann Miksa, szabad szellemű, Pécsi származású volt, Budapesten ügyvédként dolgozott, majd a Magyar Jelzálog- és Hitelbankhoz került először fő jogtanácsosi pozícióba, később pedig a bank igazgatói székét foglalta el. Édesanyja, Kann Margit a háztartással, es fiai nevelésével foglalatoskodott. János tőle kapta neveléséhez az első indíttatásokat. Ő volt a család elsőszülötte, évekkel később megszülettek öccsei is, 1907-ben Mihály, és Miklós 1911-ben.

1913-ban édesapja nemesi címet kapott, és felvette a Margittai előnevet, így a család minden tagja jogosulttá vált ezen előnév használatára, János így lett hivatalosan Margittai Neumann János. János későbbi külföldi tartózkodása idején vette fel a John von Neumann nevet, a világ nagyobbik részén ma így ismerik.

A Neumann család gazdag szellemi légkört teremtett a gyermekek számára, a gyakori beszélgetések nem kizárólag tudományról zajlottak, nem volt ritka a zenei, színházi vagy irodalmi téma sem. A gyerekek már fiatalon németül és franciául is tanultak nevelőnőiktől. Ugyancsak mindennapos volt a külföldi és magyarok vendégsége a háznál. A hazai szellemi elit prominens képviselői is tiszteletüket tették Neumannéknál, például Ortvay Rudolf, a budapesti tudományegyetem elméleti fizikai intézetének igazgatója vagy Fejér Lipót matematikaprofesszor.

János magyar anyanyelve, a francia, és a német nyelvek mellé megtanulta a latint és az ógörögöt, emlékezőtehetsége szinte fotografikus volt, és fejszámolásban is rendkívüli eredményeket mutatott fel, már korán kortársait jóval meghaladó képességekről tett tanúbizonyságot. Ez utóbbi képessége felnőttkorában szinte védjegyévé vált. Legenda járt arról, hogy a korai elektronikus számológépek számításait ő maga ellenőrizte fejben a gépekével azonos sebességgel.

1913-ban a fasori evangélikus gimnáziumba íratták be Jánost, mely a világ egyik legjobb középiskolája volt. A főgimnázium demokratikus légköre, humanista értékrendje mély hatást gyakorolt erkölcsi fejlődésére. Igen fiatalon kitűnt rendkívüli matematikai tehetségével. Rátz László, Kürschák József, kiváló tanárok sora segítette öntörvényű tanulását. Ebbe az iskolába járt a Nobel-díjas Wigner Jenő és Harsányi János, mindhárman Rátz László tanár úrtól tanultak matematikát. 1917-1918-as tanévben Neumann elnyerte az V. osztály legjobb matematikusa címet, 1920-ban pedig az ország legjobb matematikus-diákja kitüntetést kapta.

Amikor 1921-ben leérettségizett, már hivatásos matematikusnak számított. Annál meglepőbb, hogy érettségi bizonyítványában a sok jeles között egyetlen jót találunk – éppen matematikából. Érettségi után saját vágya és apja kérése között, rendhagyó módon döntött: tanulmányait párhuzamosan folytatta a tudományos es a mérnöki pálya mindkét vonalán. Ennek megfelelően egyrészt Berlinben, majd apja kívánságára Neumann 1923-ban Zürichbe ment, hogy a zürichi Szövetségi Műszaki Egyetemen vegyészetet tanuljon, ahol 1925-ben vegyészmérnöki oklevelet szerzett. Itt kiváló matematikusokkal, mint Pólya György és Hermann Weyl is kapcsolatba került, és szorosra fűzte kapcsolatát Wignerrel, Szilárd Leóval és Gábor Dénessel. Ezzel párhuzamosan pedig 1921 szeptemberétől a budapesti Tudományegyetem bölcsészeti karának hallgatója lett. Szabályszerűen elvégzett 8 félévet, majd 1926-ban matematikai tárgyból bölcsészeti doktorátust szerzett. Disszertációját Fejér Lipótnál védte meg. A magyar matematikai iskola kiváló tudósainak hatására élete végéig tisztelettel emlékezett.

Mindössze 23 éves volt, amikor a berlini egyetem történetének legfiatalabb tanáraként habitált, s 1927-től az ottani, majd 1929-től a hamburgi egyetem magántanára lett matematikából. 1930-ban meghívták vendégprofesszornak az Egyesült Államokba, Princetonba. Hamarosan az ottani egyetem professzora lett,1931-ben, majd az Institute for Advenced Study-ban professzoraként dolgozott 1933-1955 között John von Neumann néven. Itt a világ legkiválóbb tudósai – köztük Albert Einstein, Hermann Weyl, Wigner Jenő – gyűltek össze, s találtak szellemi műhelyt. A princetoni Neumann-ház mindig a társasági élet egyik központja volt.

Neumann kétszer nősült. Kövesi Mariettával 1930-ban kötött első házasságából született egy gyermeke, Marina. Egy alkalommal házassága felbomlása után 1938-ban Budapestre látogatva megismerte es elvette feleségül Dán Klárát, aki élete végéig hű társa maradt.

A II. világháború idején – princetoni tevékenysége mellett – számos más természettudóshoz hasonlóan ő is bekapcsolódott a haditechnikai kutatásokba. Rendszeresen járt Los Alamosba, ahol részt vett az első atombomba megépítésével kapcsolatos titkos programban. Ugyancsak foglalkozott ballasztikus problémák számítási kérdéseivel. 1930-1933 között fél évenként Amerikában, fél évenként Európában tanított. Végül, mikor Németországban győzött a fasizmus, letelepedett az Egyesült Államokban, ahol 1937-ben megkapja az amerikai állampolgárságot, majd látva a közelgő világháborút, bekapcsolódott a nácizmus elleni katonai előkészületekbe.

Fizikusként a 30-as évek közepén a hangsebességnél gyorsabb turbulens áramlásokkal kezdett behatóan foglalkozni a lökés- és robbanási hullámok első számú szakértőjeként.

Az 1930-as évek végétől érdeklődése egyre jobban az alkalmazott matematikai problémák felé fordult.

1938-ban a magyar Matematikai és Fizikai Társulat tiszteletbeli tagjává választotta. 1943-ban zsidó emigránsként kötelességének érezte, hogy bekapcsolódjon a nácizmus legyőzésére irányuló Manhattan-tervbe. Részt vett az atomenergia felszabadításában és háborús célú felhasználásában, majd a békés energiatermelés szolgálatába állításának irányításában is. Érdeklődése egyre inkább az alkalmazott matematikai problémák, ballisztikai, hidrodinamikai kérdések felé fordult. 1944-ben a pennsylvaniai egyetemen meghatározó módon járult hozzá az első teljesen elektronikus, digitális számítógép, az ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) megépítéséhez.

1945 júliusában írta meg azt a művét “First Draft of a Report on the Edvac", amelyben a "Neumann-elvek"-ként ismert megállapításait, valamint a számítástechnika, és a számítógépek általa elképzelt fejlődéséről olvashatott a világ.

Az ENIAC 1945-ben készült el teljesen. Akkoriban a Manhattan-terv keretén belül kellett nagyon sok numerikus számítást elvégeznie, amihez gépet keresett. 1945-ben az EDVAC-kal kapcsolatos eredményeket egy jelentésben összegezte (First Draft of a Report on the Edvac), majd intézetükben nagy sebességű elektronikus számítógép fejlesztésére irányuló programot kezdeményezett. Ő töltötte be a projekt igazgatói tisztjét a kezdetektől 1955-ig. Az EDVAC – volt az első olyan számítógép, amely a memóriában tárolja a programot is. Ennek megépítését 1944-ben Neumann irányította, amelyet 1952-ben helyeztek üzembe. A számítógépnek köszönhetően világszerte óriási tekintélye lett. Ennek a számítógépnek a terve és az ő továbbfejlesztett elmélete (Neumann-elv) alapján készülnek a mai számítógépek is. Együtt dolgozott sok más amerikai magyar emigráns tudóssal is e téren, akik szintén szerepet vállaltak a számítástechnika fejlődésében. Ezek közé sorolható Kemény János (1926-1992), aki a Dartmouth Kollégium rektoraként kötelezővé tette a számítógépek (terminálok) használatát a bölcsész és jogi karon is, és e célból megalkotta az elvont gépi programozás helyett a BASIC nyelvet. Szintén Kemény János nevéhez fűződik az osztott idejű számítógép hálózat is, melyet az IBM első Robinson-díja ismert el. Szilárd Leóval is kollaborált, ő vezette be az információ elemi kvantumát (igen/nem), amit ma a bit néven ismerünk, illetve nem hagyható ki e listáról a Time hetilap által 1997-ben az év emberének nevezett Andrew Grove (Gróf András) pedig az INTEL vezéreként évente megtöbbszörözte a mikroprocesszorok sebességét. Fontos állomása volt életének a princetoni Institute for Advanced Studyban (IAS) épült gép, amelyet Hermann Goldstine barátjával és munkatársával közösen alkotott. A számítógép működéséhez a biológiát hívta segítségül: az emberi agy feladatmegoldásainak mintájára megalkotta az algoritmust, s az agyat vette alapul a számítógépen való számítások elvégzésének megvalósításához. Ma is az általa kialakított elven működik a világ valamennyi számítógépe. Neumann előrelátását és mély humanizmusát mutatja, hogy a Neumann elvet sohasem engedte szabadalmaztatni.

Azért hogy ezt megakadályozza az elvet egy publikációjában nyilvánosságra hozta, ami megakadályozta a szabadalmaztatást. Neumann elmondása szerint a számítógép nem egy vagy több emberé, hanem az egész emberiségé, nem egy ember találta ki, hanem matematikusok és mérnökök hada. Ellene volt annak, hogy ebből egy vagy két ember hasznot húzzon vagy üzletet csináljon.

1955-ben Neumann a következőket mondta: "a tudomány a jövőben inkább a szabályozás és vezérlés, programozás, adatfeldolgozás, kommunikáció, szervezés és rendszerek problémáival törődik majd".

Számos tudományos akadémia és társaság választotta tagjának, ill. díszdoktorának, kitüntetései között az Einstein-érem, a Fermi-díj és a Szabadság- érdemérem – ez utóbbit maga Eisenhower elnök adta át – is szerepelt. Megkapta az Egyesült Államok Érdemérmét (1954), amiért útjára indította a 20. század második felének informatikai forradalmát. 1955-ben az öttagú Atomenergia Bizottság (AEC) tagjává nevezték ki, amely akkor a legmagasabb szintű kormánymegbízatásnak számított egy tudós számára. Az atom-hidrogén bomba kísérleti robbantásoknál, az ott keletkező lökéshullámok tanulmányozásánál olyan bonyolult matematikai összefüggésekhez jutott, amelyek a klasszikus módszerekkel már nem voltak megoldhatók. Ekkor fordult érdeklődése a nagysebességű elektronikus számítások lehetősége felé.

Tudományos pályafutása kezdetén behatóan foglalkozott kvantumelmélettel és a matematika alapjaival, halmazelmélettel és matematikai logikával. Tőle származik a halmazelmélet egzakt megalapozása. Jelentős eredményeket ért el az ergódelelméletben és kifejlesztette a „folytonos geometria” elmélete is. Az ő nevéhez fűződik a „játékelmélet” megteremtése (minimax elv, 1928) – melyet Morgensternnel készített el. Az elméletet az USA nemzeti kártyajátéka, a póker elsajátítása, a játék általános elmélete alapján fogalmazták meg. A koreai háború idején például ennek az elméletnek a kiértékelése volt az oka, hogy az USA nem támadta meg Kínát! Szerkesztője volt a Princeton-ban megjelenő Annals of Mathematics és az Amsterdam-ban kiadott Compositio Mathematica című tudományos folyóiratoknak. Számos tudományos akadémia és társaság választotta tagjának, illetve díszdoktorának. Foglalkozott tudománypolitikai kérdésekkel, kifejtett a humánum iránti elkötelezettségei, tükrözött nézeteit a tudományos és technikai fejlődés filozófiai és morális problémáiról. Számos eredménye kifejezetten interdiszciplináris jellegű, s közgazdasági, biológiai, kémiai, ill. műszaki kérdésekhez is kötődik. Neumannak szabadalmai is voltak. Élete utolsó szakaszában – az Atomenergia Bizottság tagjaként – tudománypolitikai kérdésekkel is foglalkozott. Munkájában mindig segítette hatalmas történelmi, filozófiai, irodalmi műveltsége. Filozófiai és morális nézetei és ezek fejlődése a Neumann-kutatás fokozódó fontosságú területe.

A matematikusok 1900-as nemzetközi kongresszusán (International Congress of Mathematicians) állt elő a huszonhárom problémából álló híres listájával David Hilbert. Ezek közül a hatodik a fizikai elméletek axiomatizálásáról szólt. Az évszázad új fizikai elméletei közül csak ezek egyike került axiomatizálásra az 1930-as évek végére: a kvantummechanika. A kvantummechanika – a halmazelmélethez hasonlóan – a kezdeti krízis állapotában volt; filozófiai és technikai jellegű problémákkal nézett szembe. Egyrészt a nyilvánvaló nem determinisztikus jellege nem szűnt meg, ahogy Albert Einstein hitte, hogy meg kell történnie ahhoz, hogy kielégítő és teljes legyen. Másrészt két független, de ekvivalens heurisztikus megfogalmazása volt, a Werner Heisenberg által bevezetett mátrixmechanikai és az Erwin Schrödinger által kifejlesztett hullámmechanikai kép, de nem volt egy kielégítő egyesített megfogalmazása.

1926-ban miután teljessé tette a halmazelmélet axiómarendszerét, Neumann nekiállt a kvantummechanika axiomatizálásához. Rögtön látta – – hogy a kvantumrendszer állapotát egy úgynevezett Hilbert-tér egy pontjának kell tekinteni, hasonlóan a klasszikus mechanika 6N dimenziójához (N a részecskék száma, 3 általános koordináta és 3 kanonikus impulzus minden részecske esetén), de a 6N helyett végtelen dimenzióval, mivel a rendszernek végtelen sok lehetséges állapota van: a klasszikus fizikai mennyiségeket (például hely és lendület) emiatt ezen a téren ható lineáris operátorokként kell kezelni. A kvantummechanika fizikája ezáltal a Hilbert-tér lineáris Hermitikus operátorainak matematikájára egyszerűsödik. Például Heisenberg híres határozatlansági elve – mely szerint a részecske helye és lendülete nem határozható meg tetszőleges pontossággal – a két megfelelő operátor nem-kommutativitásává alakul. Ez az új matematikai megfogalmazás – amely a mátrixmechanikát és a hullámmechanikát is magában foglalja – 1932-ben A kvantummechanika matematikai alapjai (The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics) című alapvető könyvhöz vezetett. Jóllehet a fizikusok általában másfajta megközelítést fogadtak el, Neumanné inkább a matematikusok számára volt elegáns és kielégítő. A fizikusok által elfogadott megközelítést 1930-ban Paul Dirac fogalmazta meg. Ez egy különös függvényen – az úgynevezett Dirac-delta függvényen – alapult, amelyet Neumann keményen bírált. Neumann absztrakt kezelési módja lehetővé tette a számára hogy szembeállítsa a determinizmus és a nem-determinista álláspont ügyét, és a könyvében megmutatta, hogy a kvantummechanika nem származtatható egy a klasszikus mechanikához hasonló determinisztikus elmélet statisztikai megközelítéséből. A bizonyítás ugyan tartalmazott egy fogalmi hibát, mégis egy sor kutatásra ösztönzött, amely John Stuart Bell 1964-es Bell-elmélettel kapcsolatos munkáján keresztül és Alain Aspect kísérletein keresztül megmutatta, hogy a kvantummechanika gyökeresen eltérő valóságképet igényel, mint a klasszikus fizika.

Egy 1936-os kiegészítő művében Neumann Garrett Birkhoffal együtt bebizonyította, hogy a kvantummechanika egy teljesen más logikát is követel, mint a klasszikus. Például a fény (a fotonok) nem képesek áthaladni két egymást követő, egymásra merőlegesen polarizált polárszűrőn, és emiatt egy harmadik szűrőn sem tud átmenni, amely az eredetiekhez képest ferdén polarizált, akár a másik kettő elé, akár mögé helyezzük. De ha a harmadik szűrőt a másik kettő közé helyezzük, a foton képes keresztülhaladni. Ez a kísérleti tény mint a konjunkció nem-kommutativitása fordítható a logika nyelvére:. (A^B) ≠ (B^A) . Azt is megmutatták, hogy a klasszikus logika disztributív törvénye P v (Q ^R) = (P v Q ) ^ (P v R) és P ^ (Q v R) = (P ^ Q) v (P ^ R) szintén nem igaz a kvantummechanikában. Ez annak a következménye, hogy a kvantumos diszjunkció – ellentétben a klasszikussal – akkor is lehet igaz, ha a két tag hamis, és ennek tulajdonítható az a gyakori tény, hogy a kvantummechanikában, hogy egy alternatívapár szemantikailag determinált, míg a tagjai nem determináltak. Ez utóbbi tulajdonságot egy példával illusztrálhatjuk. Foglalkozzunk egy félegész spinű részecskével (mint az elektron), melynek spinje csak két lehetséges értéket vehet fel: pozitívat és negatívot. A határozatlansági elv értelmében két különböző (például x és y) irányban vett spinérték egymástól független mennyiség. Ha egy bizonyos elektron ɸ állapotfüggvényére teljesül, hogy „a spin x irányú komponense pozitív”, a határozatlansági elv értelmében ekkor a spin y irányú értéke a ɸ állapotban teljesen meghatározatlan. Így a ɸ állapotra sem az nem igazolható, hogy „a spin y irányú komponense pozitív” sem azt, hogy „a spin y irányú komponense negatív”. Jóllehet a két állítás diszjunkciójának igaznak kell lennie a ɸ állapotban. A disztributív esetben emiatt lehetséges olyan szituáció, melyben

A ^ (B v C) = A ^ 1 = A , míg (A ^ B) v (A ^ C) = 0 v 0 = 0 .

Numerikus analízisrol

Kezdete az ókori egyiptomi kultúráig nyúlik vissza; egyik első ilyen témájú írott emlék a Rhind papirusz (Kr. e. 1650 körül). Komolyabb fejlődésnek azonban csak Isaac Newton és Gottfried Leibniz munkásságának köszönhetően indult. A 18. és 19. században nem kisebb elmék, mint Leonhard Euler, Joseph-Louis Lagrange és Carl Friedrich Gauss fejlesztették tovább a numerikus analízist. Ezen eredményekre építve a 20. század elejére kialakultak a kis lineáris egyenletrendszerek megoldására, kis mátrixok invertálására, a közönséges differenciálegyenletek megoldására és az integrálok közelítésére használható gyakorlati módszerek.

A Neumann-elvek:

- teljesen elektronikus számítógép;

- kettes számrendszer alkalmazása;

- aritmetikai egység alkalmazása (univerzális Turing-gép);

- központi vezérlőegység alkalmazása;

- belső program- és adattárolás.

Bár Neumann Jánost többnyire matematikusként emlegetjük, jelentős eredményeket mutatott fel más területeken is. Ő vetette meg a numerikus matematika alapjait, közgazdászként Oscar Morgensternnel közösen írt könyvet a játékelméletről, ami a közgazdasági tudományoknak ma is meghatározó elmélete. Fizikusként a lökés- és robbanáshullámok fizikájának vezető szakértője volt, de a folyadékok és gázok hangsebességnél gyorsabb turbulens áramlásának kutatásában elért eredményei is jelentősek. Egyre időszerűbbé válnak filozófiai és morális nézetei is.

Tagja volt az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának, az Amerikai Művészeti és Tudományos Akadémiának, az Academia dei Linceinek, a Holland Királyi Akadémiának, a Perui Tudományos Akadémiának stb. Tiszteletbeli tagja volt (1940) az Eötvös Társulatnak, elnöke volt az Amerikai Matematikai Társaságnak (1951- 1953). Tiszteletbeli doktor volt a Princetoni Egyetemen (1950), a Harvard Egyetemen (1950), az Isztambuli Egyetemen (1952), a Case Műegyetemen (1952), a Marylandi Egyetemen (1952), a Müncheni Műegyetemen (1953). Megkapta a Fermi-díjat (1956), az USA-érdemrendet (1947), az Einstein-érmet (1956), az USA Szabadság Érmét Eisenhower elnöktől (1956).Utolsó művét 1956-ban írta meg, ez szintén a számítógépekkel foglalkozott.

Legendás alakját, varázslatos egyéniségét jól bizonyítja, hogy életrajzának megírására, munkásságának elemzésére a kor számos kiváló tudósa vállalkozott.

Neumann A Repülés és Rakéta Úttörőinek Dicsőségcsarnokában bemutatott 15 személy egyike az USA Légierejének Űrparancsnoksági Központjánál a Peterson Légibázison, Colorádóban.

A Holdon kráter van elnevezve róla.

Budapesten és Székesfehérváron utcát, Budapesten főiskolai kart és szakközépiskolát, Egerben pedig gimnáziumot neveztek el róla.

2000-ben a Financial Times a 20. század emberének nevezte őt.

1955. augusztus 15-én egy orvosi vizsgálat alkalmával csontrákra utaló elváltozást találtak a nyakában, amely valószínűleg az atombomba előállításakor szerzett sugárfertőzés miatt kapott. A következő évben állapota tovább romlott, és tolószékbe kényszerült. 1956 áprilisában kórházba került, melyet korai haláláig már nem hagyhatott el.

1957-ben Washington-ban halt meg, Princetonban van eltemetve.


Szerkesztés dátuma: csütörtök, 2010. január 21. Szerkesztette: Klapka Emese- Csilla
Nézettség: 2,808 Kategória: Tudósok, feltalálók
Előző cikk: Móricz János, Móricz Opos János, (1923 Horvátnádalja - 1991 Guayaquil, Ecuador) Következő cikk: Pavlics Ferenc


   











Cikkhez csatolt fotók módosítása

 
 

URL: