Люэлин Хиллет Томас (англ. Llewellyn Hilleth Thomas; 31 октября 1903, Лондон — 20 апреля 1992, Роли) — британский и американский физик-теоретик и специалист по прикладной математике. Научные работы Томаса посвящены атомной, ядерной и молекулярной физике, теории относительности, астрофизике, гидродинамике, теории ускорителей элементарных частиц, созданию и использованию вычислительных методов решения физических задач. К основным достижениям учёного относятся использование релятивистских эффектов для расчёта спин-орбитального взаимодействия в атоме водорода (прецессия Томаса) и создание приближённой теории многочастичных квантовых систем (теория Томаса — Ферми).
Биография
Лондон — Кембридж — Копенгаген (1903—1929)
Люэлин Хиллет Томас родился в Лондоне и был старшим из пяти детей в семье, имевшей валлийские корни. Его отец Чарльз Джеймс Томас был медицинским инспектором Лондона (medical officer for health). До семи лет Хиллет, как его обычно называли родственники и друзья, воспитывался дома матерью Уинифред Мэй Томас (до замужества Льюис), которая обучила сына чтению, письму, арифметике, элементарной геометрии и истории. Затем он поступил в частную начальную школу, а с 11 до 18 лет посещал лондонскую частную школу Merchant Taylor’s School, где изучал латинский и греческий языки, математику, физику и химию, в том числе по книгам Дж. Дж. Томсона (Elements of Electricity and Magnetism), Джеймса Джинса (Mechanics) и Уильяма Осгуда (Calculus). В 1919 году Томас сдал вступительные экзамены в Лондонский университет, а в 1921 году — экзамены, предшествующие выпускному (intermediate examination), и получил стипендию на обучение в Тринити-колледже Кембриджского университета с упором на чистую и прикладную математику. В Кембридже он посещал лекции Чарльза Галтона Дарвина, Джона Литтлвуда, Джеффри Тэйлора, Ральфа Фаулера, Артура Эддингтона, Артура Милна и Джозефа Лармора. В 1923 году Томас получил стипендию на обучение в высшем колледже (senior college scholarship), а спустя год, после успешного прохождения математического курса (Mathematical Tripos), получил степень бакалавра искусств по математике с отличием и стипендию Исаака Ньютона (Isaac Newton Studentship).
К этому времени Томас начал работать под руководством Ральфа Фаулера над вопросами, связанными с квантовой теорией строения атома. Квантовая механика ещё не была создана к этому моменту, поэтому проблема прохождения заряженных частиц через вещество рассматривалась начинающим учёным в рамках так называемой старой квантовой теории, в частности им использовались некоторые результаты Дугласа Хартри (другого ученика Фаулера), касавшиеся орбит электронов в атоме Бора. Томас также написал работу по адиабатическим инвариантам в квантовой теории и был награждён за неё премией Смита (Smith's Prize). В 1925 году Томас получил стипендию на прохождение стажировки (traveling fellowship) и отправился на год в Институт Нильса Бора в Копенгагене, один из основных центров, где в то время как раз создавалась квантовая механика. Однако, по его собственному признанию, Томас «всегда медленно принимал новые идеи и ничего из этого не понимал в течение четырёх или пяти лет».
За время пребывания в Копенгагене молодой учёный, работая самостоятельно, получил несколько важных результатов. В статье «Вычисление атомных полей» (англ. The calculation of atomic fields, 1927) он разработал квазиклассическую статистическую модель атома, в которой электроны распределены однородно по фазовому пространству, причём электронная плотность однозначно связана с потенциальной энергией в электромагнитном поле, создаваемом ядрами и другими электронами. Получив самосогласованное уравнение для потенциала и численно решив его, Томас смог вычислить значение эффективного ядерного заряда, экранированного электронами, в удовлетворительном согласии с данными, взятыми из других источников. Теория была в 1927 году независимо развита Энрико Ферми, который применил для её разработки новую квантовую статистику, обобщена в 1930 году Полем Дираком, который учёл обменное взаимодействие между электронами, и потому носит название теории Томаса — Ферми или теории Томаса — Ферми — Дирака. В последующие годы модель Томаса — Ферми, несмотря на свою ограниченность, широко использовалась для получения приближённых качественных результатов в атомной и ядерной физике, физике плазмы, астрофизике, физике твёрдого тела и послужила прототипом современной теории функционала плотности, разработанной в середине 1960-х годов.
