Джон Леннард-Джонс

Английский математик и физик начала XX века.

Сэр Джон Эдвард Леннард-Джонс KBE , FRS ^[1] (27 октября 1894 г. – 1 ноября 1954 г.) был британским математиком и профессором теоретической физики в Университете Бристоля , а затем теоретической науки в Университете Кембриджа . Он был важным пионером в развитии современной вычислительной химии и теоретической химии . ^{[3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12]}

Ранняя жизнь и образование

Леннард-Джонс родился под именем Джон Эдвард Джонс 27 октября 1894 года в Ли , Ланкашир, он был старшим сыном Мэри Эллен и Хью Джонса, страхового агента. Он получил образование в Leigh Grammar School, затем поступил в Манчестерский университет , который окончил в 1915 году с отличием по математике. ^[13] После службы в Королевском летном корпусе во время Первой мировой войны , где он прошел подготовку в качестве пилота, он учился на степень доктора наук (DSc) по математике в Манчестере, которую окончил в 1922 году. По совету Сиднея Чепмена он затем успешно подал заявку на Senior 1851 Exhibition в Тринити-колледже в Кембридже , где его курировал Ральф Х. Фаулер , и окончил его со второй докторской степенью в 1924 году.

Карьера

Леннард-Джонс хорошо известен среди ученых своими работами по молекулярной структуре , валентности и межмолекулярным силам . Многие исследования этих тем на протяжении нескольких десятилетий выросли из статьи, опубликованной им в 1929 году. ^[6] Его теории жидкостей и поверхностного катализа также остаются влиятельными. Он написал несколько, хотя и влиятельных, статей.

Его главным интересом была атомная и молекулярная структура, особенно силы между атомными частицами, природа химических связей и такие основные вопросы, как почему вода расширяется при замерзании. Занимая первую кафедру теоретической химии в Соединенном Королевстве (в Кембриджском университете ), он основал исследовательскую школу, применяющую к явлениям в физике и органической химии новые концепции квантовой механики и взаимодействия субатомных частиц. Кафедра привлекла многих известных ученых и математиков, включая SF Boys , CA Coulson , GG Hall , A. Hurley и J. Pople .

Атомы благородного газа взаимодействуют посредством потенциала, в котором притягивающая сила Ван-дер-Ваальса уравновешивает отталкивающую силу, которая возникает из-за перекрытия электронных орбит. Хорошо известным приближением этого потенциала является так называемый потенциал Леннарда-Джонса ^{[14] [15],} описывающий потенциальную энергию как функцию разделения атомов. Также названная в его честь, лаборатория Леннарда-Джонса размещает Школу химии и физики в Университете Киля . Королевское химическое общество присуждает медаль Леннарда-Джонса ^[16] и проводит лекцию Леннарда-Джонса каждые два года.

В Университете Кила хранится коллекция опубликованных работ Леннарда-Джонса, а также лаборатория, названная в его честь. Собранные лекционные заметки профессора К. А. Коулсона с 1928 по 1932 год, хранящиеся в Библиотеке Кембриджского университета , содержат записи лекций Леннарда-Джонса. Коулсон писал: «Я подозреваю, что это первые лекции по теоретической химии (или, возможно, точнее, квантовой химии ), которые были прочитаны в Британии». Личные документы Леннарда-Джонса хранятся в Центре архивов Черчилля в Кембридже. ^[17]

26 августа 1925 года он женился на Кэтлин Мэри Леннард и добавил ее фамилию к своей, став Леннард-Джонс. У пары было двое детей, Джон и Мэри. Он умер от рака в Сток-он-Трент 1 ноября 1954 года. ^[13]

Краткое изложение основных биографических дат

• 1894 Родился в Ли , Ланкашир , под именем Джон Эдвард Джонс, получил образование в гимназии Ли, где специализировался на классических произведениях .
• 1912 г. Изучал математику на бакалавриате в Манчестерском университете.
• 1915–18 Первая мировая война, служба в Королевском летном корпусе
• 1919–22 гг. Обучение на степень доктора наук и чтение лекций по математике в Манчестерском университете.
• 1922 г. Получает степень доктора наук в Манчестере.
• 1922–4 Студент-исследователь с Выставкой выпускников 1851 года в Тринити-колледже, Кембридж , под руководством Ральфа Х. Фаулера . Сидни Чепмен, тогдашний профессор математики в Манчестере, был преподавателем в Тринити в 1914 году и посоветовал Джонсу поступить туда.
• 1924 Получает степень доктора наук в Кембридже. Предлагает полуэмпирический закон межатомных сил .
• 1925 Женится на Кэтлин Леннард, добавляет фамилию жены к своей, становясь Леннард-Джонс.
• 1925–32 Профессор теоретической физики, Бристольский университет
• 1929 г. В статье ^[6] представлено приближение линейной комбинации атомных орбиталей для молекулярных орбиталей.
• 1929 Привозит в Бристоль Герхарда Герцберга ( лауреата Нобелевской премии по химии 1971 года ) для изучения спектров двух- и многоатомных молекул .
• 1930–2 Декан факультета естественных наук Бристольского университета
• 1931 В статье ^[7] представлен метод для уравнений атомного самосогласованного поля (SCF). Предлагается потенциал Леннарда-Джонса .
• 1932–53 Джон Хамфри Пламмер Профессор теоретической химии Кембриджского университета . Основал секцию теоретической химии в Химической лаборатории Кембриджского университета.
• 1934 г. Статья ^[8] применяет теорию групп для объяснения энергий и структур свободных радикалов углеводородов.
• 1933 Избран членом Королевского общества ^[1]
• 1934 Аспирант Чарльз Коулсон (в 1972 году первый профессор теоретической химии Оксфордского университета ) завершает обучение в докторантуре.
• 1937 г. Статья ^[18] о сопряженных углеводородах
• 1937 г. — первый директор Математической лаборатории Кембриджского университета (ныне кафедра компьютерных наук и технологий ) с Морисом Уилксом в качестве исследователя.
• 1939 С началом войны был откомандирован в качестве главного суперинтенданта исследований вооружений в Министерство снабжения, которое взяло под свой контроль математическую лабораторию для баллистических расчетов, и создал группу математиков для этой цели.
• 1942–5 Генеральный директор научных исследований (обороны), Министерство снабжения
• 1942–1947 Член Консультативного совета Департамента научных и промышленных исследований.
• 1946 г. Посвящен в рыцари (KBE), возвращается в Кембридж
• 1947–53 Председатель Научно-консультативного совета при Министерстве снабжения
• 1948–50 Президент Общества Фарадея
• В статье 1949 года ^[9] обосновывается использование двухатомных орбиталей только для валентных электронов , поскольку показано, что детерминантная волновая функция инвариантна относительно унитарных преобразований, которые могут точно преобразовывать молекулярные орбитали в локализованные эквивалентные орбитали.
• 1950 г. В статье ^[10] полностью определены молекулярные орбитали как собственные функции гамильтониана SCF.
• 1951 Аспирант Джон Попл ( лауреат Нобелевской премии по химии 1998 года ) получает докторскую степень.
• 1953 Награжден медалью Дэви Королевского общества за работу по применению квантовой механики к теории валентности и анализу структуры химических соединений.
• 1953 г. Сменяет Александра Линдсея на посту ректора Университетского колледжа Северного Стаффордшира (ныне Университет Кила ). Переписывается с Лайнусом Полингом о необходимости в Англии большего количества университетов и технологических институтов.
• 1954 Почетная докторская степень Оксфордского университета ; умирает в Сток-он-Тренте в возрасте 60 лет.

Награды и почести

В его честь назван Центр Леннарда-Джонса ^[19] в Кембриджском университете.

Его именем названа школа химии/медицинской химии и физики в университете города Кил.

Ссылки

1. Mott, NF (1955). «Джон Эдвард Леннард-Джонс 1894–1954». Биографические мемуары членов Королевского общества . 1 : 174–184. doi : 10.1098/rsbm.1955.0013 .
2. Мехра, Джагдиш ; Рехенберг, Хельмут (2001). Историческое развитие квантовой теории: фундаментальные уравнения квантовой механики и восприятие новой квантовой механики. Springer. стр. 58. ISBN 978-0-387-95178-2.
3. Джон Леннард-Джонс в проекте «Генеалогия математики»
4. Джонс, Дж. Э. (1924). «Об определении молекулярных полей. I. Из изменения вязкости газа с температурой». Труды Королевского общества A: Математические, физические и инженерные науки . 106 (738): 441–462. Bibcode :1924RSPSA.106..441J. doi : 10.1098/rspa.1924.0081 .
5. Джонс, Дж. Э. (1924). «Об определении молекулярных полей. II. Из уравнения состояния газа». Труды Королевского общества A: Математические, физические и инженерные науки . 106 (738): 463–477. Bibcode :1924RSPSA.106..463J. doi : 10.1098/rspa.1924.0082 .
6. Lennard-Jones, JE (1929). "Электронная структура некоторых двухатомных молекул". Transactions of the Faraday Society . 25 : 668–686. Bibcode :1929FaTr...25..668L. doi :10.1039/TF9292500668.
7. Lennard-Jones, JE (1931). "Волновые функции многоэлектронных атомов". Математические труды Кембриджского философского общества . 27 (3): 469–480. Bibcode :1931PCPS...27..469L. doi :10.1017/S0305004100010057. S2CID  123262522.
8. Lennard-Jones, JE (1934). «Электронная структура и взаимодействие некоторых простых радикалов». Труды Фарадейского общества . 30 : 70–148. doi :10.1039/TF9343000070.
9. Lennard-Jones, J. (1949). "Теория молекулярных орбиталей химической валентности. I. Определение молекулярных орбиталей". Труды Королевского общества A: Математические, физические и инженерные науки . 198 (1052): 1–13. Bibcode :1949RSPSA.198....1L. doi : 10.1098/rspa.1949.0083 .
10. Hall, GG; Lennard-Jones, J. (1950). "Теория молекулярных орбиталей химической валентности. III. Свойства молекулярных орбиталей". Труды Королевского общества A: Математические, физические и инженерные науки . 202 (1069): 155. Bibcode : 1950RSPSA.202..155H. doi : 10.1098/rspa.1950.0091. S2CID  97300916.
11. Портреты Джона Леннарда-Джонса в Национальной портретной галерее, Лондон
12. ""Статья Леннарда-Джонса 1929 года и основы теории молекулярных орбиталей" Джорджа Г. Холла, Adv. Quant. Chem. 1991, 22, 1". www.quantum-chemistry-history.com .
13. Matthew, HCG; Harrison, B., ред. (23 сентября 2004 г.). "Оксфордский национальный биографический словарь" . Oxford Dictionary of National Biography (онлайн-ред.). Oxford University Press. стр. ref:odnb/34496. doi :10.1093/ref:odnb/34496. (Требуется подписка или членство в публичной библиотеке Великобритании.)
14. Фишер, Иоганн; Вендланд, Мартин (октябрь 2023 г.). «Об истории ключевых эмпирических межмолекулярных потенциалов». Fluid Phase Equilibria . 573 : 113876. Bibcode : 2023FlPEq.57313876F. doi : 10.1016/j.fluid.2023.113876 . ISSN  0378-3812.
15. Ленхард, Йоханнес; Стефан, Саймон; Хассе, Ганс (июнь 2024 г.). «Об истории потенциала Леннарда-Джонса». Annalen der Physik . 536 (6). doi :10.1002/andp.202400115. ISSN  0003-3804.
16. «Группа статистической механики и термодинамики».
17. "Документы сэра Джона Эдварда Леннарда-Джонса | ArchiveSearch". archivesearch.lib.cam.ac.uk . Получено 18 октября 2021 г. .
18. Lennard-Jones, JE (1937). «Электронная структура некоторых полиенов и ароматических молекул. I. Природа связей по методу молекулярных орбиталей». Труды Королевского общества A: Математические, физические и инженерные науки . 158 (894): 280–296. Bibcode :1937RSPSA.158..280L. doi : 10.1098/rspa.1937.0020 .
19. «Центр Леннарда-Джонса – Центр Леннарда-Джонса». ljc.group.cam.ac.uk .