„…Podczas mojego życia w nauce dokonały się wielkie zmiany. Siedemdziesiąt lat to tylko około dwóch procent całej pisanej historii ludzkości. (...) Czasem wydaje mi się, że najbardziej racjonalne wyjaśnienie wszystkiego, co zdarzyło się podczas mojego życia brzmi tak: wciąż mam trzynaście lat i zasnąłem czytając książkę Juliusz Verne’a lub H.G. Wellsa…” – Stanisław Ulam (Przygody matematyka –1983).
Stanisław Marcin Ulam (ur. 13 kwietnia 1909 we Lwowie, zm. 13 maja 1984 w Santa Fe w stanie Nowy Meksyk) – polsko-amerykański matematyk, przedstawiciel lwowskiej szkoły matematycznej, współtwórca amerykańskiej bomby termojądrowej.
Ulam ma wielkie dokonania w zakresie matematyki i fizyki matematycznej w dziedzinach topologii, teorii mnogości, teorii miary, procesów gałązkowych. Ulam był także twórcą metod numerycznych, na przykład metody Monte Carlo. Był też jednym z pierwszych naukowców, którzy wykorzystywali w swych pracach komputer. Metody komputerowe zostały użyte przez Ulama do modelowania powielania neutronów oraz rozwiązania problemu drgającej struny zawierającej element nieliniowy (układ oscylujący Fermiego-Pasty-Ulama).
Stanisława Ulama spotkałem i fotografowałem w lutym 1983 r., czyli w sumie na rok przed jego śmiercią. Spotkaliśmy się w Polskim Instytucie Naukowym w Ameryce, znajdującym się 208 East 30th Street w Nowym Jorku. Przedstawił mnie Ulamowi, zaprzyjaźniony ze mną dziennikarz, który był w Armii Andersa, delegowany do pisma „Orzeł Biały” – Zdzisław Bau. Dzięki temu od razu zbliżyłem się do Stanisława Ulama i wykonałem serię bardzo osobistych zdjęć. W sumie dopiero później. Po jego śmierci, dowiedziałem się o jego niezwykłych osiągnięciach.
„…Cokolwiek jest warte powiedzenia, da się ująć w pięćdziesięciu lub mniej słowach…“ – Stanisław Ulam.
Urodzony w zamożnej, zasymilowanej rodzinie żydowskiej, już jako dziecko wykazywał wybitne zdolności. W swojej biografii twierdzi, że jeszcze przed szkołą średnią samodzielnie odkrył sposób rozwiązywania równań kwadratowych, a w szkole średniej intrygował go problem istnienia nieparzystych liczb doskonałych. Jego ojciec, Józef Ulam, był adwokatem urodzonym we Lwowie, matka Anna Auerbach urodziła się w Stryju. Gdy miał trzy lata, urodziła się jego siostra. W 1914 rodzina Ulamów opuściła Lwów na skutek wkroczenia wojsk rosyjskich do Galicji i znalazła schronienie w Wiedniu. To wtedy Ulam nauczył się niemieckiego. W swojej książce wspomina, że mimo panującego wśród Polaków antyaustriackiego nastawienia, on „życzył zwycięstwa państwom centralnym”, a w wieku ośmiu lat napisał krótki wiersz o „wielkich zwycięstwach armii niemieckiej i austriackiej”. Ojciec był oficerem sztabowym armii austriackiej, więc rodzina często podróżowała. Ulam przez pewien czas mieszkał w Morawskiej Ostrawie, gdzie chodził do szkoły. Potem, ze względu na podróże, miał już wyłącznie nauczycieli prywatnych. W 1918 rodzina wróciła do Lwowa. W 1919 zdał egzaminy wstępne do gimnazjum. Był „piątkowym uczniem, z wyjątkiem kaligrafii i rysunków”. W 1927 zdał trzydniowe egzaminy maturalne. Ojciec chciał, aby został adwokatem i przejął jego kancelarię, lecz zorientował się, że Stanisław „nie ma zdolności w tym kierunku”. Po ukończeniu liceum, za namową rodziny, zdecydował się rozpocząć studia inżynierskie na Wydziale Ogólnym Politechniki Lwowskiej (składał wniosek o przyjęcie go na Wydział Mechaniczny lub Elektryczny, lecz tam miejsca były już zajęte). Jednym z jego wykładowców był Stefan Banach. W czasie studiów jednakże więcej uwagi poświęcał uczęszczaniu na seminaria matematyki niż kursy inżynierskie. W wieku dwudziestu lat opublikował (w „Fundamenta Mathematicae”), za namową Kazimierza Kuratowskiego, swoją pierwszą pracę, która dotyczyła arytmetyki liczb kardynalnych.
Nadal nie był wtedy zdecydowany co do wyboru zawodu. Pod wpływem rodziny planował przeniesienie się na drugim roku na Wydział Inżynierii Elektrycznej, gdyż szanse zostania profesorem matematyki w Polsce były znikome. Zainspirowany przez Kuratowskiego, pracował nad kolejnym problemem (z zakresu teorii mnogości) i postawił sobie „ultimatum” – jeśli rozwiąże go, będzie pracował jako matematyk, jeśli nie, zostanie inżynierem elektrykiem. Po kilku tygodniach skorzystawszy z indukcji pozaskończonej wysiłki uwieńczone zostały sukcesem. Przed końcem pierwszego roku studiów napisał swoją drugą pracę, którą zamieścił w „Fundamenta”. Ostatecznie studia skończył jako matematyk. W 1933 obronił doktorat, praca została wydana przez Ossolineum. Już w czasie studiów stał się ważną postacią w bardzo prężnym środowisku lwowskich matematyków, do którego należeli także Stefan Banach, Hugo Steinhaus, Stanisław Mazur, Kazimierz Kuratowski i wielu innych.
„…Gdzieś w 1933 lub 1934 roku Banach przyniósł do kawiarni Szkockiej gruby zeszyt, abyśmy mogli zapisywać nowe problemy oraz wyniki naszych dyskusji, nadając im bardziej trwałą formę. Książka ta przechowywana była w kawiarni. Kelner przynosił ją na żądanie, a my zapisywaliśmy zadania i komentarze, po czym kelner zabierał ją ceremonialnie do sekretnego schowka. Ów brulion miał później stać się znany jako Księga Szkocka. Wiele zamieszczonych tam problemów nosi daty sprzed 1935 roku. Były długo dyskutowane przez tych, których nazwiska zostały wpisane do księgi. Żeby można było rozważać „oficjalny” wpis jakiegoś zagadnienia, musiało ono wzbudzić powszechne zainteresowanie. W niektórych przypadkach zadanie rozwiązywano na miejscu, a odpowiedź zapisywano...“ – Stanisław Ulam.
Po zakończeniu studiów, nie mając – ze względu na pochodzenie – większych szans na podjęcie pracy dydaktycznej, wyruszył w dłuższą podróż do Europy Zachodniej. Odwiedził ośrodki akademickie w Szwajcarii, Francji (Uniwersytet Paryski) i Anglii (Uniwersytet Cambridge). Wszędzie zdobywał sławę jako doskonały i oryginalny matematyk, pełny nowatorskich pomysłów. W 1934 był pierwszym mężczyzną, który wygłosił wykład w College’u Girton.
W 1935 Ulam otrzymał zaproszenie na Uniwersytet w Princeton w Stanach Zjednoczonych, w tym okresie zaprzyjaźnił się z von Neumannem i spotkał z Einsteinem. Po rocznym tam pobycie dostał propozycję dołączenia do organizacji Society of Fellows i pracy na Uniwersytecie Harvarda, z której skorzystał. W tym czasie każde wakacje spędzał w Polsce – ostatni jego pobyt w rodzinnym Lwowie miał miejsce latem 1939. W lecie 1937 zaprosił do Polski von Neumanna, by wygłosił we Lwowie wykład. Gość zawitał kilka razy do Kawiarni Szkockiej. W 1939 trzyletni kontrakt w Society of Fellows wygasł bez możliwości przedłużenia go (ze względu na wiek Ulama). Dzięki George’owi Davidowi Birkhoffowi otrzymał pozwolenie na czasowe pozostanie na Harvardzie w charakterze wykładowcy na Wydziale Matematyk. Do Stanów Zjednoczonych wrócił późnym latem (mając zapewnioną tylko roczną posadę), zabierając ze sobą niespełna siedemnastoletniego brata Adama (który rozpoczął studia na Uniwersytecie Browna). Ich matka zmarła rok wcześniej, ojciec i stryj Szymon towarzyszyli im do Gdyni, bracia odpłynęli na polskim liniowcu Batory. Wtedy Ulam widział ich ostatni raz. W trakcie podróży przez pokładowe radio nadeszła wiadomość o pakcie niemiecko-sowieckim. Kiedy bracia zatrzymali się w hotelu na Columbus Circle, w nocy dowiedzieli się telefonicznie od Witolda Hurewicza o wybuchu wojny. Podczas wojny zginęła jego cała rodzina, z wyjątkiem kuzynostwa, które odnalazło się we Francji i Izraelu. W 1941 Stanisław Ulam rozpoczął pracę jako profesor na uniwersytecie stanowym w Wisconsin, w tym roku otrzymał amerykańskie obywatelstwo. Zaraz po tym chciał się zaciągnąć na ochotnika do Sił Powietrznych USA, jego kandydaturę odrzucono ze względu na wadę wzroku. Tam też ożenił się z Françoise, stypendystką z Francji studiującą literaturę angielską. W 1941 ukazał się jego artykuł w The Annals of Mathematics i Ulam uważał to za jedno z jego najważniejszych odkryć. W 1943 napisał do von Neumanna z pytaniem o możliwości pracy na rzecz armii. Otrzymał list z pytaniem, czy chciałby przyłączyć się do „bliżej nieokreślonego projektu, w którego ramach wykonywano różne ważne prace, a fizyka miała mieć coś wspólnego z wnętrzem gwiazd”. List był podpisany przez Hansa Bethego i nadszedł razem z listem z działu kadr zawierającym szczegóły na temat stanowiska, wynagrodzenia, procedury uzyskania zezwolenia na dostęp do tajemnic wojskowych i wskazówki dotyczące podróży. Ulam wyraził zgodę. Pensja była niewiele większa od wynagrodzenia na uniwersytecie (około 5000$), ale wypłacana przez 12 miesięcy.
Najważniejszym i najbardziej twórczym w życiu Ulama był okres, gdy pracował w ramach projektu Manhattan, w ośrodku badań jądrowych w Los Alamos. Zajmował się tam m.in. statystyką powielania neutronów. Badania jego zespołu dały podstawy nowej teorii procesów gałązkowych. Z kilkoma przerwami, w czasie których przyjmował zaproszenia do wygłoszenia wykładów w najbardziej prestiżowych uczelniach amerykańskich, pracował w tym ośrodku od 1943 do 1967, współpracując z wybitnymi uczonymi – byli wśród nich John von Neumann, Enrico Fermi, George Gamow, Richard Feynman, Robert Oppenheimer. Stanisław Ulam (zdjęcie z Los Alamos) Stanisław Ulam trzymający FERMIACa Stanisław Ulam wśród lwowskich matematyków (zdjęcie z 1930, Ulam jest oznaczony numerem 10)
W latach 1944–1955 był jednym z kluczowych twórców programu Orion, w którym opracowywano napęd nuklearny rakiet kosmicznych. Pracował wtedy także nad projektem Rovera, rakiety wyposażonej w reaktor jądrowy.
W 1945 znalazł pracę na Uniwersytecie Południowej Kalifornii (USC) w Los Angeles, zamieszkał z żoną i roczną córką Claire na wyspie Balboa naprzeciw Newport Beach. Wracając z konferencji matematycznej w Chicago z przeziębieniem, poczuł ból głowy. Po wizycie lekarza i zastrzyku z morfiny mógł normalnie funkcjonować, wygłosił wykład. Następnej nocy ból powrócił, a jego mowa stała się nieskładna. Lekarze zabrali Ulama do szpitala Cedry Libanu, gdzie nastąpił atak o podłożu mózgowym, który był dla Ulama „jednym z najbardziej wstrząsających doświadczeń”. Poddawany przez kilka dni badaniom, lekarze podejrzewali u niego guza, miał przeprowadzoną operację. Jeszcze przed nią pacjent szanse przeżycia ocenił „na mniej niż jeden do dwóch”, afazja utrzymywała się dalej. Kiedy żona przybyła do szpitala, wymiotował żółcią, zrobił się zielony i stracił przytomność. Żona zadzwoniła po chirurga, który zdecydował o natychmiastowej operacji. Zdaniem Ulama decyzja ta uratowała mu życie, gdyż zmniejszyła ciśnienie panujące w jego mózgu. Przez kilka dni przebywał w śpiączce pooperacyjnej. Diagnozą był „rodzaj wirusowego zapalenia mózgu”. Ulam wspomina, że chirurg zapytał go, ile jest trzynaście dodać osiem – pytanie to wprawiło go w takie zdumienie, że tylko potrząsnął głową. Zapytany ile jest pierwiastek kwadratowy z dwudziestu, odpowiedział, że około czterech i czterech dziesiątych, co wprawiło doktora w śmiech. Osoby odpowiedzialne za tajność Los Alamos obawiały się, że mógłby zdradzić tajemnice atomowe wskutek choroby. Powstał też problem, czy jego niezdiagnozowana nigdy do końca choroba mogła być skutkiem napromieniowania. Po kilku tygodniach mógł opuścić szpital.
Ulam nie wierzył w ideę Paktu Atlantyckiego uważając ją za chwyt propagandowy. Nie czuł wyrzutów sumienia z powodu powrotu do laboratorium i dalszej pracy nad bombami atomowymi, a swoją postawę charakteryzował jako „pośrednią pomiędzy zupełnie naiwnym idealizmem i całkowitym szowinizmem”, interesował się głównie naukową stroną tej pracy. Ustawa o energii atomowej była dla niego znacznie bardziej zadowalająca niż początkowe propozycje pozostawienia badań nad energią atomową wyłącznie w rękach armii. Uważał, że uczeni muszą zajmować się sprawami techniki, gdyż w przeciwnym wypadku mogą one dostać się w „ręce niebezpiecznych i fanatycznych reakcjonistów”.
Ulam należał do grupy opracowującej teorię konstrukcji bomby wodorowej. Ulam najpierw, stosując swe innowacyjne metody matematyczne, dowiódł, że koncepcja obrana przez kierownika projektu była błędna, a następnie zaproponował własne rozwiązanie, które doprowadziło przedsięwzięcie do sukcesu. Schemat tej bomby nosi nazwę konfiguracji Tellera-Ulama, od jej twórców: węgierskiego fizyka Edwarda Tellera i Stanisława Ulama. Dokumenty z tamtego okresu są ciągle utajnione, więc jego wkład w ogólne dzieło pozostaje mało znany. „Studiował wzrost struktur, układy o wysokim stopniu złożoności, nieliniowość i chaos”. Stan zapewniał żonę, że „bomba wodorowa, jeśli nie zdarzy się żaden wypadek, uczyni wojnę niemożliwą”.
Po zakończeniu pracy w Los Alamos objął stanowisko dziekana wydziału matematyki na Uniwersytecie Kolorado, pozostając jednocześnie konsultantem rządowym.
14 września 1976 został odznaczony przez władze RP na uchodźstwie Krzyżem Komandorskim z Gwiazdą Orderu Odrodzenia Polski.
Zmarł nagle w Santa Fe na zawał serca. Żona pochowała jego prochy na cmentarzu Montparnasse w Paryżu.
„Ten człowiek” był wolnym strzelcem, pełnym kontrastów i sprzeczności: dumny Polak, który przed nikim się nie płaszczył, i zasymilowany Żyd-agnostyk, bardzo wrażliwy na punkcie swojej przynależności etnicznej. –Françoise Aron Ulam, Przygody matematyka. Posłowie.
Według Jana Mycielskiego, Ulam stał się pionierem zastosowań komputerów w heurystycznych badaniach układów dynamicznych. Na matematykę „spoglądał z punktu widzenia uczonego, którego celem jest badanie przyrody. Krytykował zagadnienia matematyczne, które nie wynikały z widocznej, bezpośredniej lub naturalnej motywacji, nazywając je „chińskimi łamigłówkami”. Wolał zajmować się fizyką i biologią oraz tymi zagadnieniami matematycznymi, które można z nich wyprowadzić”.
Teoria mnogości Rozprawa doktorska Ulama, napisana w 1931, zawiera pierwsze głębsze rozważania dotyczące wielkości kilku liczb kardynalnych, określających teorie mnogości. Ulam pierwszy zdefiniował również w Księdze Szkockiej nieskończoną grę dwuosobową o informacji zupełnej, która później została wykorzystana do sformułowania aksjomatu determinacji.
Teoria ergodyczna i teoria miary Przed wojną Schreler i Ulam badali grupę homeomorfizmów n-wymiarowej sfery Sn w Rn+1. Później Oxtoby i Ulam udowodnili szereg podstawowych twierdzeń na temat tej grupy (na przykład istnienie przekształceń ergodycznych).
Topologia Wraz z Kuratowskim rozszerzył klasyczne twierdzenia Fubiniego z paradygmatu miary do paradygmatu kategorii Baire’a. Ze Schreierem pokazał, że każdy homeomorfizm sfery Sn może być przybliżony jednostajnie przez odpowiednie złożenia czterech ustalonych homeomorfizmów. Z Borsukiem wprowadził ideę iloczynów symetrycznych i homeomorfizmów przybliżonych. Z Auerbachem i Schreierem pokazał, że w sensie miary prawie każda para elementów zwartej i półprostej grupy Liego generuje gęstą podgrupę.
Procesy gałązkowe Everett i Ulam napisali artykuły o procesach typu Galtona-Watsona (patrz: ABA). Badali prawdopodobieństwa związane z kaskadami cząstek elementarnych wywołanymi przez zderzenia cząstek wysokoenergetycznych. Zasadnicze wyniki dotyczyły względnej liczby cząstek różnych rodzajów, takich jak neutrony i jądra uranu.
Układy nieliniowe Początki teorii układów nieliniowych sięgają artykułu Fermiego, Pasty i Ulama. Odkryli oni, że drgająca struna, której klasyczne równanie zawiera zaburzenie w postaci wyrazu nieliniowego, powraca niemal dokładnie do wyjściowego stanu. Powrót zachodzi znacznie szybciej, niż można było się spodziewać na podstawie rozważań statystycznych. Tak więc pomimo obecności nieliniowego członu, energia nie ulega rozproszeniu pomiędzy wyższe składowe harmoniczne, lecz pozostaje skoncentrowana w kilku najniższych składowych i często powraca do częstości podstawowej. Praca ta doprowadziła do powstania teorii solitonów.
Stein i Ulam badali transformacje nieliniowe i związane z nimi stabilne i niestabilne punkty stałe, periodyczne etc.
Ulam był autorem i współautorem 150 publikacji naukowych. Wydał też kilka książek. Collection of Mathematical Problems, Nowy Jork 1960; Sets, Numbers and Universes, Cambridge, Massachusetts 1974; Mathematic and Logic(wspólnie z Markiem Kacem), Nowy Jork 1986 The Scottish Book: A Collection of Problems (amerykańskie wydanie „Księgi Szkockiej”, słynnego notatnika przechowywanego w kawiarni Szkockiej we Lwowie, w którym notowano dyskusje prowadzone przez matematyków lwowskich), Los Alamos 1957; Adventures of a Mathematician – biografia, Berkeley, Kalifornia 1976 (polskie wydanie: Przygody matematyka, tłumaczenie: Agnieszka Górnicka, wydawnictwo Prószyński i S-ka, Warszawa 1996).
Wybór jego prac ukazał się w książkach Sets, Numbers, Universes [MIT Press, 1974], Science, Computers and People [Birkhäuser, Boston 1986] oraz Analogies Between Analogies [University of California Press, 1990]. Zbiór artykułów opisujących jego wkład do nauki został wydany w książce From Cardinals to Chaos [Cambridge University Press, 1989].
Na podstawie książki Ulama Przygody matematyka powstał scenariusz polsko-niemieckiego filmu w reżyserii Thorstena Kleina. Film zrealizowano w 2020 roku pod tytułem Geniusze (oryginalny tytuł Adventures of a Mathematican), prod. Niemcy-Polska-Wielka Brytania. Scenariusz i reżyseria – Thor Klein. W roli Stanisława Ulama wystąpił Philippe Tłokiński.
„…Wciąż jest dla mnie źródłem nieustającego zdziwienia, że kilka znaków nagryzmolonych na tablicy lub na kartce papieru może zmienić bieg ludzkich spraw…” – Stanisław Ulam.
PORTRAIT with HISTORY Stanisław Ulam
“…Great changes have taken place in my life in science. Seventy years is only about two percent of all recorded human history. (...) Sometimes it seems to me that the most rational explanation for everything that has happened in my life is this: I am still thirteen and I fell asleep reading a book by Jules Verne or H.G. Wells…” – Stanisław Ulam (Adventures of a Mathematician –1983).
Stanisław Marcin Ulam (born April 13, 1909 in Lviv, died May 13, 1984 in Santa Fe, New Mexico) - Polish-American mathematician, representative of the Lviv school of mathematics, co-inventor of the American thermonuclear bomb.
Ulam has great achievements in the field of mathematics and mathematical physics in the fields of topology, set theory, measure theory, and branch processes. Ulam was also the creator of numerical methods, for example the Monte Carlo method. He was also one of the first scientists to use computers in their work. Computer methods were used by Ulam to model neutron multiplication and solve the problem of a vibrating string containing a non-linear element (Fermi-Pasta-Ulam oscillating system).
I met and photographed Stanisław Ulam in February 1983, a year before his death. We met at the Polish Scientific Institute of America, located at 208 East 30th Street in New York. I was introduced to Ulam by Zdzisław Bau, a journalist friend of mine who was in the Anders Army and delegated to the magazine "Orzeł Biały". Thanks to this, I immediately got close to Stanisław Ulam and took a series of very personal photos. After all, later. After his death, I learned about his extraordinary achievements.
“…Whatever is worth saying can be summed up in fifty words or less…” – Stanisław Ulam.
Born into a wealthy, assimilated Jewish family, he showed outstanding abilities as a child. In his biography, he claims that even before high school he independently discovered how to solve quadratic equations, and in high school he was intrigued by the problem of the existence of odd perfect numbers. His father, Józef Ulam, was a lawyer born in Lviv, his mother Anna Auerbach was born in Stryj. When he was three, his sister was born. In 1914, the Ulam family left Lviv as a result of the Russian army entering Galicia and found shelter in Vienna. It was then that Ulam learned German. In his book, he mentions that despite the prevailing anti-Austrian attitude among Poles, he "wished victory to the Central Powers", and at the age of eight he wrote a short poem about "great victories of the German and Austrian armies". The father was a staff officer in the Austrian army, so the family traveled frequently. Ulam lived for some time in Moravian Ostrava, where he went to school. After that, due to traveling, he had only private tutors. In 1918 the family returned to Lviv. In 1919 he passed the entrance exams to the gymnasium. He was "a Friday student except in calligraphy and drawing." In 1927 he passed three-day matriculation examinations. His father wanted him to become a lawyer and take over his office, but he realized that Stanisław "has no talent in this field". After graduating from high school, at the insistence of his family, he decided to start engineering studies at the General Faculty of the Lviv Polytechnic (he applied for admission to the Faculty of Mechanical or Electrical Engineering, but the places there were already taken). One of his lecturers was Stefan Banach. During his studies, however, he devoted more attention to attending mathematics seminars than engineering courses. At the age of twenty, he published (in "Fundamenta Mathematicae"), at the instigation of Kazimierz Kuratowski, his first work, which concerned the arithmetic of cardinal numbers.
At that time, he was still undecided about his choice of profession. Influenced by his family, he planned to transfer to the Faculty of Electrical Engineering in his second year, as the chances of becoming a professor of mathematics in Poland were negligible. Inspired by Kuratowski, he worked on another problem (in the field of set theory) and set himself an "ultimatum" - if he solved it, he would work as a mathematician, if not, he would become an electrical engineer. After a few weeks, using transfinite induction, the efforts were crowned with success. Before the end of the first year of studies, he wrote his second thesis, which he published in "Fundamenta". Eventually, he graduated as a mathematician. In 1933 he defended his doctorate, the work was published by Ossolineum. Already during his studies, he became an important figure in the very thriving community of Lviv mathematicians, which also included Stefan Banach, Hugo Steinhaus, Stanisław Mazur, Kazimierz Kuratowski and many others.
“… Somewhere in 1933 or 1934, Banach brought a thick notebook to the Scotch Café so that we could record new problems and the results of our discussions, giving them a more permanent form. This book was kept in the cafe. The waiter brought it on demand, and we wrote down the tasks and comments, after which the waiter took it ceremoniously to a secret compartment. This draft was later to become known as the Scottish Book. Many of the issues there are dated before 1935. They were long discussed by those whose names were written in the book. In order for an issue to be considered an "official" entry, it had to arouse widespread interest. In some cases, the task was solved on the spot, and the answer was written down..." - Stanisław Ulam.
After finishing his studies, having no better chance of taking up a teaching job due to his origin, he set off on a longer journey to Western Europe. He visited academic centers in Switzerland, France (University of Paris) and England (University of Cambridge). He gained fame everywhere as an excellent and original mathematician, full of innovative ideas. In 1934 he was the first man to give a lecture at Girton College.
In 1935, Ulam received an invitation to Princeton University in the United States, during which time he became friends with von Neumann and met Einstein. After a year there, he was offered to join the Society of Fellows and work at Harvard University, which he accepted. At that time, he spent every vacation in Poland - his last stay in his hometown of Lviv took place in the summer of 1939. In the summer of 1937 he invited von Neumann to Poland to give a lecture in Lviv. The guest visited the Scottish Café several times. In 1939, the three-year contract with the Society of Fellows expired without the possibility of renewal (due to Ulam's age). Thanks to George David Birkhoff, he was allowed to remain temporarily at Harvard as a lecturer in the Department of Mathematics. He returned to the United States in the late summer (having only a one-year job secured), taking with him his less than seventeen-year-old brother Adam (who had entered Brown University). Their mother died a year earlier, their father and uncle Szymon accompanied them to Gdynia, the brothers sailed on the Polish liner Batory. Then Ulam saw them for the last time. During the journey, news of the German-Soviet pact came over the ship's radio. When the brothers stayed at a hotel on Columbus Circle, they learned by phone from Witold Hurewicz that the war had broken out. During the war, his entire family perished, except for his cousins, who found themselves in France and Israel. In 1941, Stanisław Ulam began working as a professor at the Wisconsin State University, and in that year he received American citizenship. Immediately after that, he wanted to volunteer for the US Air Force, but his candidacy was rejected due to a defect in his eyesight. It was there that he married Françoise, a scholarship holder from France studying English literature. In 1941 his article appeared in The Annals of Mathematics and Ulam considered it one of his most important discoveries. In 1943 he wrote to von Neumann asking about the possibility of working for the army. He received a letter asking if he would like to join "an unspecified project where important work was being done, and physics was supposed to have something to do with the interior of stars." The letter was signed by Hans Bethe and came with a letter from Human Resources detailing the position, salary, military secrets clearance process, and travel instructions. Ulam agreed. The salary was little more than the salary at the university (about $5,000), but paid for 12 months.
The most important and creative period in Ulam's life was when he worked on the Manhattan Project at the Los Alamos nuclear research facility. There he dealt with neutron multiplication statistics. His team's research laid the foundations for a new theory of twig processes. With a few breaks, during which he accepted invitations to give lectures at the most prestigious American universities, he worked at this center from 1943 to 1967, collaborating with outstanding scientists among them were John von Neumann, Enrico Fermi, George Gamow, Richard Feynman, Robert Oppenheimer. Stanisław Ulam (photo from Los Alamos) Stanisław Ulam holding FERMIAC Stanisław Ulam among Lviv mathematicians (photo from 1930, Ulam is marked with the number 10)
In the years 1944-1955 he was one of the key developers of the Orion program, which developed nuclear propulsion for space rockets. At the time, he was also working on the Rover project, a rocket equipped with a nuclear reactor.
In 1945, he found a job at the University of Southern California (USC) in Los Angeles, and lived with his wife and one-year-old daughter Claire on Balboa Island across from Newport Beach. Returning from a math conference in Chicago with a cold, he developed a headache. After a visit to the doctor and an injection of morphine, he was able to function normally, he gave a lecture. The next night the pain returned and his speech became slurred. Doctors took Ulam to the Cedars of Lebanon Hospital, where he had a cerebral attack that was "one of the most harrowing experiences" for Ulam. He was examined for several days, doctors suspected he had a tumor, and he underwent surgery. Prior to this, the patient had rated the chances of survival "less than one in two", and the aphasia continued. When the wife arrived at the hospital, he was vomiting bile, turned green, and passed out. The wife called the surgeon who decided to operate immediately. According to Ulam, this decision saved his life because it relieved the pressure in his brain. He was in a postoperative coma for several days. The diagnosis was "a type of viral encephalitis." Ulam recalls that the surgeon asked him what thirteen plus eight is, a question that stunned him so much that he shook his head. When asked how much is the square root of twenty, he replied about four and four tenths, which made the doctor laugh. Those responsible for the secrecy of Los Alamos feared that he might give away nuclear secrets because of his illness. There was also the problem of whether his illness, never fully diagnosed, could be the result of radiation. After a few weeks, he was able to leave the hospital.
Ulam did not believe in the idea of the Atlantic Pact, considering it a propaganda ploy. He felt no remorse for returning to the laboratory and further work on atomic bombs, and characterized his attitude as "midway between completely naive idealism and complete chauvinism", he was mainly interested in the scientific side of this work. He found the Atomic Energy Act far more satisfactory than the initial proposals to leave atomic energy research solely to the army. He believed that scientists must deal with technical matters, otherwise they may fall into "the hands of dangerous and fanatical reactionaries."
Ulam was part of a group developing the theory of the construction of the hydrogen bomb. Ulam first proved, using his innovative mathematical methods, that the concept chosen by the project manager was wrong, and then proposed his own solution, which led to the success of the project. The scheme of this bomb is called the Teller-Ulam configuration, after its creators: Hungarian physicist Edward Teller and Stanisław Ulam. Documents from that period are still classified, so his contribution to the overall work remains little known. "He studied the growth of structures, highly complex systems, non-linearity and chaos." Stan assured his wife that "the hydrogen bomb, if no accident occurs, will make war impossible."
After leaving Los Alamos, he became dean of the mathematics department at the University of Colorado while also serving as a government consultant.
On September 14, 1976, he was awarded the Commander's Cross with the Star of the Order of Polonia Restituta by the Polish authorities in exile.
He died suddenly in Santa Fe of a heart attack. His wife buried his ashes at the Montparnasse Cemetery in Paris.
"This man" was a freelancer, full of contrasts and contradictions: a proud Pole who would not bow down to anyone, and an assimilated agnostic Jew, very sensitive about his ethnicity. –Françoise Aron Ulam, The Adventures of a Mathematician. afterword.
According to Jan Mycielski, Ulam became a pioneer of computer applications in the heuristic study of dynamical systems. He looked at mathematics “from the point of view of a scientist whose aim is to study nature. He criticized mathematical problems that had no apparent, direct, or natural motivation, calling them "Chinese puzzles." He preferred to deal with physics and biology and those mathematical problems that can be derived from them.
Set Theory Ulam's doctoral dissertation, written in 1931, contains the first deeper considerations concerning the magnitude of several cardinal numbers defining set theory. Ulam was also the first to define in The Scots Book an infinite two-player game of complete information, which was later used to formulate the axiom of determination.
Ergodic theory and measure theory Before the war, Schreler and Ulam studied a group of homeomorphisms of the n-dimensional sphere Sn in Rn+1. Later, Oxtoby and Ulam proved a number of fundamental theorems about this group (for example, the existence of ergodic transformations).
Topology Together with Kuratowski, he extended Fubini's classical theorems from the measure paradigm to the Baire category paradigm. With Schreier, he showed that every homeomorphism of the sphere Sn can be uniformly approximated by appropriate compositions of four fixed homeomorphisms. With Badger, he introduced the idea of symmetric products and approximate homeomorphisms. With Auerbach and Schreier, he showed that, in the sense of measure, almost every pair of elements of a compact and semisimple Lie group generates a dense subgroup.
Twig processes Everett and Ulam have written papers on Galton-Watson-type processes (see ABA). They investigated the probabilities associated with elementary particle cascades triggered by high-energy particle collisions. The main results concerned the relative numbers of particles of different types, such as neutrons and uranium nuclei.
Nonlinear systems The origins of the theory of nonlinear systems date back to the article by Fermi, Pasta and Ulam.
They discovered that a vibrating string whose classical equation contains a perturbation in the form of a non-linear term returns almost exactly to its initial state. The return is happening much faster than would be expected based on statistical considerations. Thus, despite the presence of a non-linear term, the energy does not dissipate among higher harmonic components, but remains concentrated in a few lowest components and often returns to the fundamental frequency. This work led to the development of soliton theory.
Stein and Ulam studied non-linear transformations and related stable and unstable fixed points, periodic etc.
Ulam was the author and co-author of 150 scientific publications. He also published several books. Collection of Mathematical Problems, New York 1960; Sets, Numbers and Universes, Cambridge, Massachusetts 1974; Mathematic and Logic (with Marek Kac), New York 1986 The Scottish Book: A Collection of Problems (American edition of The Scottish Book, the famous notebook kept in the Szkocka Café in Lwów, in which discussions conducted by Lviv mathematicians were recorded), Los Alamos 1957; Adventures of a Mathematician – biography, Berkeley, California 1976 (Polish edition: Adventures of mathematics, translation: Agnieszka Górnicka, publishing house Prószyński i S-ka, Warsaw 1996).
A selection of his work has appeared in Sets, Numbers, Universes [MIT Press, 1974], Science, Computers and People [Birkhäuser, Boston 1986], and Analogies Between Analogies [University of California Press, 1990]. A collection of articles describing his contributions to science was published in the book From Cardinals to Chaos [Cambridge University Press, 1989].
The screenplay of a Polish-German film directed by Thorsten Klein was based on Ulam's book Adventures in Mathematics. The film was made in 2020 under the title Geniusze (original title Adventures of a Mathematican), produced by Germany-Poland-United Kingdom. Written and directed by Thor Klein. The role of Stanisław Ulam was played by Philippe Tłokiński.
“…It is still a source of constant surprise to me that a few signs scrawled on a blackboard or on a piece of paper can change the course of human affairs…” – Stanisław Ulam.