Ulam Stanisław

Matematycy Odsłon: 1286

Stanisław M. Ulam urodził się 13 kwietnia 1909 roku we Lwowie w spolonizowanej rodzinie żydowskiej przybyłej z Wenecji trzy pokolenia wcześniej. Jego ojciec Józef był adwokatem. Wczesne dzieciństwo podczas I wojny światowej spędził z rodzicami w Wiedniu. Jako dziecko, znalazł w bibliotece ojca Astronomię gwiazd stałych Marcina Ernsta, profesora Universytetu Jana Kazimierza oraz popularne wydanie Algebry Eulera. Wspominał, że pierwsza z tych książek wzbudziła w nim pragnienie zostania astronomem, a druga odczucie magicznej tajemniczości i marzenie zrozumienia kiedyś owych symboli matematycznych. Od ojca nauczył się grać w szachy, fascynował go groźny w skutkach ruch konika. Naukę w gimnazjum we Lwowie rozpoczął w roku 1919. W owym czasie wiele pisano w gazetach o (szczególnej) teorii względności Einsteina. Postanowił zrozumieć tę teorię i jej konsekwencje, co udało mu się w znacznym stopniu. To stworzyło jego reputację jako "cudownego dziecka". W gimnazjum zajął się problemem istnienia nieparzystych liczb doskonałych (tj. liczb będących sumą wszystkich swoich podzielników, poza samą sobą) i... do dziś dnia nie wiadomo, czy takie nieparzyste liczby istnieją. Błyskotliwość matematyczną wyćwiczył na książkach Poincaré'go oraz Steinhausa (Co jest a co nie jest matematyką). Spędzał godziny na dyskusjach z kolegą Metzgerem, którego uważał za przepełnionego chęcią zmieniania świata, tak bardzo żydowską cechą. Ojciec widział w synu adwokata, w końcu Stanisław zdecydował się zostać inżynierem elektrykiem lub mechanikiem. W roku 1927 zapisał się na Politechnikę Lwowską, chociaż miejsce było już tylko na Wydziale Ogólnym.

Wykłady Profesora Kuratowskiego z teorii zbiorów wciągnęły młodego Ulama w szczególności. Wkrótce zaczął stawiać swoje problemy. Kuratowski zainteresował się Ulamem, spędzał z nim wiele czasu. Stan rozwiązał pierwszy problem z teorii zbiorów zadany mu przez Kuratowskiego, odkrywając niezależnie technikę grafów, o której istnieniu nie wiedział. Kuratowski utwierdził się w swojej wierze w talent Ulama.

Matematyka przesłoniła całe życie Stana. Stanisław Mazur, Kazimierz Kuratowski i Stefan Banach wprowadzili go w tajniki matematycznego myślenia i procesu okrywczego. Ulam wspomina długie godziny spędzane z nimi w lwowskiej kawiarni "Szkockiej" nad kartką z wypisanym jednym symbolem lub funkcją. Wpatrywali się w nią, wymieniali myśli i sugestie. Była to dla nich jakby kryształowa kula, ułatwiająca koncentrację na jakimś problemie. Jedna z takich sesji z Banachem i Mazurem w "Szkockiej" trwała 17 godzin, z przerwami na posiłki. Te spotkania w "Szkockiej" były inicjatywą Banacha, Ulam był najmłodszym z ich uczestników. Banach uważał niektóre podejścia Ulama do problemów i dowodów matematycznych za dziwne, ale przyznawał, że prowadziły one do poprawnych wyników. Był to ogromny komplement dla Stana ? uważał on (i słusznie) Banacha za prawdziwego samorodnego geniusza, który miał podświadomą zdolność odkrywania "ukrytych ścieżek". (Stefan Banach pochodził z biednej rodziny, nie miał konwencjonalnego wykształcenia.) Dyskutowali oczywiście także i o "reszcie wszechświata", o fizyce, astronomii, polityce, sytuacji w Polsce i Europie.

Po wielu latach, Ulam scharakteryzował Lwowską Szkołę Matematyczną jako zajmującą się "jądrem spraw", które stanowią matematykę. Wspominał swoje lwowskie środowisko niezwykle wdzięcznie i sentymentalnie. Wspominał kolegów matematyków, zamordowanych przez Niemców podczas okupacji; z kilkoma innymi zetknął się później w Ameryce.

W roku 1927, mając 18 lat, napisał swoją pierwszą pracę naukową, opublikowaną w 1929 w Fundamenta Mathematicae. Niedługo później Ulam, rozwiązując trudny problem, przeszedł swój własny test czy ma zostać matematykiem; nie był już inżynierem elektrykiem, ale matematykiem. W roku 1931, Ulam przedstawił swoje wyniki na kongresie matematyków w Wilnie. W 1932 r. był na kongresie w Zürichu, z którego wrócił z poczuciem zaufania w potęgę polskiej matematyki, w swoją zdolność znajdowania nowych dróg rozwiązań. W wiele lat później John von Neumann powiedział żonie Ulama, Françoise, że "nigdy nie spotkał kogoś drugiego, kto miałby taką ufność w siebie, jak Stan ? i... słusznie". Ulam przyznawał, że zawsze cechowała go zuchwałość.

W roku 1932 Stanisław Ulam uzyskał stopień magistra (zdał wszystkie egzaminy naraz, zaś pracę magisterską, na podstawie swoich innych prac, napisał w sześć nocnych godzin), a w 1933 roku doktorat na Politechnice Lwowskiej. Opublikował prace z teorii miary zbiorów, rozwiązując problemy atakowane wcześniej przez Banacha, Kuratowskiego i Hausdorffa. Pracował również w teorii prawdopodobieństwa i teorii grup oraz topologii. W owych wczesnych latach, Alfred Tarski, sławny logik z Warszawy, upomniany przez Kuratowskiego, w jednej ze swoich prac potwierdził, że taki sam wynik uzyskał był wcześniej Stanisław Ulam ze Lwowa. Czysty twór mózgu ludzkiego ? matematyka ? posiadła Stana w wyłączne władanie i posiadanie, chociaż później w życiu zajmował się również innymi gałęziami nauki: fizyką i biologią (po wielu latach, przy okazji biologii, żałował swoich braków w wykształceniu chemicznym). W owym czasie spędzał nad matematyką co najmniej sześć godzin dziennie. Poza tym czytał wiele, zbierał książki.

W roku 1934, na koszt rodziców, podróżował do Wiednia, Zürichu, Paryża i Cambridge, aby słuchać i wygłaszać wykłady matematyczne. W Cambridge, obok bezpośrednich dyskusji z wielkimi matematykami Hardy'm i Besicovitsch'em, bardzo przystojny Ulam był pierwszym mężczyzną, który wygłosił wykład z topologii w żeńskim Girton College, tuż po zniesieniu starej reguły zabraniającej wykładania tam mężczyznom.

Ulam wspominał, iż podróże te były próbą zrobienia w świecie wrażenia jego matematycznymi wynikami. Nie bez powodu. Sytuacja w Europie zmieniła się dramatycznie po dojściu Hitlera do władzy i prorokowała jak najgorzej, w szczególności dla Żydów. W Polsce, przez "łagodną analogię" pojawił się agresywny antysemityzm. Stryj Stana, Michał Ulam, namawiał go na karierę za granicą. Pierwszą swoją pracę naukową w Ameryce Ulam opublikował z Karolem Borsukiem. Pod koniec roku 1934, Ulam rozpoczął korespondencję o problemach w teorii miary z Johnem von Neumannem, starszym od siebie o sześć lat, błyskotliwym i wszechstronnym profesorem w Institute for Advanced Studies w Princeton, NJ, USA. Von Neumann był przejazdem w Warszawie w 1935 roku, w drodze powrotnej z kongresu matematycznego w Moskwie. Przypadli sobie do gustu, von Neumann zaprosił Ulama do Princeton, zaoferował mu $300.00 stypendium. Ulam zjawił się w Princeton w grudniu 1935. Tam chodził na wykłady m. in. Einsteina (wspominał potem jego zabawny, ciężko akcentowany angielski: "he is a very good formula"...), wygłaszał swoje seminaria. W krótkim czasie zetknął się tam w wieloma wielkimi matematykami: Weylem, Wienerem, G.D. Birkhoffem, Alexandrem, Veblenem i innymi. Atmosfera w Princeton była inna niż we Lwowie, matematycy mniej ze sobą rozmiawiali, nie było Kawiarni Szkockiej, nie powstała tam Scottish Book. Princeton, jednakże, było jednym z miejsc gromadzących "po drodze" europejskich uczonych, głównie Żydów, wypędzanych przez faszyzm i Hitlera. Wobec pogarszającej się sytuacji w Europie, wzrastającego zagrożenia Polski i wobec swojej żydoskości, Ulam szukał sposobów pozostania w Stanach Zjednoczonych. Mając jedną szansę na cztery, został przyjęty do Harvard Society of Fellows, co zapewniło mu utrzymanie i mieszkanie. Rozpoczął współpracę z Johnem Oxtoby, która w roku 1941 zaowocowała ich publikacją w mechanice statystycznej; Ulam uważał ją potem za jedną z najważniejszych w swojej karierze matematyka. Przyjaźnił się z Johnem von Neumannem, jeździli razem po okolicznych stanach, dyskutowali o wszystkim, od matematyki do starożytnej literatury łacińskiej i greckiej. Wykładał dla studentów w Harvard University i w Brown University w Providence, Rhode Island, najpierw elementarne kursy, potem zaawansowane. Ulam, choć przesiąkł "technologiczną wyższością Ameryki", pomiędzy rokiem 1936 a 1939, każde lato spędzał w Polsce z rodziną. Były to dla niego emocjonalne powroty do rodziny i przyjaciół matematyków lwowskich, chociaż rychło zaczynał tęsknić za otwartą Ameryką.

W 1937 roku, wraz z Banachem gościł von Neumanna we Lwowie. Wówczas to von Neumann, węgierski Żyd, rozpoczął we Lwowie żartobliwie swój wykład od "Matematycy-goje wykazali, że...", ku niesłychanemu rozbawieniu Stefana Banacha, goja. W następnym roku Ulam rewizytował von Neumanna w Budapeszcie, skąd wracał przez miasteczka żydowskie w Karpatach. (Potem utwalił ślad tej podróży w swojej autobiografii pt. Adventures of a Mathematician.) W 1938 roku zmarła matka Ulama (Anna z Auerbachów), a on sam uzyskał w konsulacie amerykańskim w Warszawie imigracyjną wizę amerykańską. W kilka miesięcy później byłoby to już prawie niemożliwe.

W sierpniu 1939, ojciec Józef i stryj Szymon, odprowadzili synów i bratanków, Stanisława i 17-letniego Adama, na nabrzeże pasażerskie w Gdyni. Bracia Ulamowie odpłynęli "Batorym" do Ameryki. (Adam, młodszy od Stana o 13 lat, któremu ten pomagał przez wiele lat studiów w Brown University, stał się później znanym historykiem, autorem jednej z pierwszych na Zachodzie książek o Stalinie, dyrektorem Center for Russian Studies w Harvard University). Nie zobaczyli już swojej rodziny nigdy. Po przypłynięciu do Nowego Jorku, dowiedzieli się w hotelu o niemieckim bombardowaniu Warszawy. Stan wspominał: "At that moment, I suddenly felt as if a curtain had fallen on my past life... There has been a different color and meaning to everything ever since." ("W tym momencie poczułem się jakby kurtyna spadła na moje przeszłe życie... O tego momentu, wszystko i już na zawsze nabrało innego koloru i znaczenia.")

George D. Birkhoff, ówczesny "guru" amerykańskiej matematyki, dopomógł Ulamowi w znalezieniu w 1940 roku pracy "instruktora" w University of Wisconsin at Madison, WI. Mimo, że z dala od wielkich centrów naukowych, znalazł tam Ulam środowisko bardzo stymulujące naukowo i intelektualnie. W roku 1941 otrzymał amerykańskie obywatelstwo. W roku 1942 ożenił się z francuską studentką Françoise Aron, którą poznał był jeszcze w Cambridge, MA. (Jako trafny opis samego siebie posłał jej kiedyś fragment pewnego listu d'Alembert'a do Mademoiselle de Lespinasse sprzed 200 lat !) W 1944 roku urodziła się ich jedyna córka Claire.

W roku 1941 w Madison Ulam rozpoczął owocną współpracę w teorii group z C.J. Everett'em, który dyscypliną myślenia przypominał mu Stanisława Mazura. Ulam produkował pomysły, niekiedy luźne, a Everett rygorystyczne dowody i końcową konstrukcję. Everett demonstrował według słów Ulama "upór w myśleniu". Myślenie było głównym zajęciem Ulama. W kilka lat później, już w Los Alamos, mała Claire, odpowiadając na pytanie koleżanki, dlaczego jej ojciec nie gra z nią w piłkę, powiedziała: "Mój tato tylko myśli, myśli, myśli! Nic tylko myśli".

Na świecie szalała wojna. Stan Ulam chciał wnieść swój udział w wysiłek wojenny. Bezskutecznie zgłosił się na ochotnika do lotnictwa amerykańskiego. Wiosną 1943 roku napisał do von Neumanna o swoim pragnieniu pracy na rzecz wojny. Wczesną jesienią 1943 doszło do spotkania Ulama z von Neumannem (w towarzystwie obstawy) na Union Station w Chicago. Von Neumann poinformował go o istnieniu tajnego, ważnego projektu wojennego. Ulam nieomal profetycznie powiedział mu, że właśnie pracuje nad "branching processes", probabilistyczną teorią spontanicznego powielania się cząstek, jak bakterii. Był to temat jak znalazł dla Manhattan Project, prac nad bombą atomową, głównie w tajnym laboratorium w Los Alamos, NM, stworzonym kilka miesięcy wcześniej. W jesieni 1943 roku Stan Ulam otrzymał oficjalne zaproszenie do przyłączenia się do nieokreślonego projektu wojennego, podpisane przez słynnego fizyka Hansa Bethe'go (niedługo później współtwórcy wzoru Bethego-Feynmana, podstawowego dla obliczeń wydajności reakcji rozszczepienia). Wkrótce potem Ulam dowiedział się, że ma wysiąść z pociągu na stacyjce Lamy, niedaleko Santa Fe w stanie New Mexico, o którym dotąd nic nie wiedział. Z biblioteki uniwersyteckiej w Madison wypożyczył przewodnik po New Mexico i... w spisie poprzednio pożyczających tę książkę znalazł nazwiska trojga doktorantów i przyjaciół, którzy wcześniej zniknęli już bez słowa z Madison. Domyślił się o co chodziło.

Stan z ciężarną żoną znalazł się w tajnym laboratorium na płaskowyżu (mesa) Los Alamos, wśród dotąd największej w historii koncentracji uczonych. John von Neumann powiedział mu od razu, że chodziło o problemy teoretyczne z masą krytyczną rozszczepialnego plutonu, który wówczas jeszcze nawet nie istniał. Po dwóch miesiącach, podnieceni Robert Oppenheimer i Victor Weisskopf przybiegli z próbówką, na dnie której było kilka tajemniczych kropli plutonu. Ulam zetknął się po raz pierwszy z praktycznymi problemami fizyki, które łączyły się wprost z danymi ekperymentalnymi. Pewnego razu zażartował do fizyka Otto Frisch'a: "jestem czystym matematykiem, który upadł tak nisko, iż jego prace zawierają prawdziwe liczby z dokładnością do kilku dziesiętnych miejsc". Ulam znalazł w sobie zdolność wyobrażania sobie nie tylko obrazu logicznego, ale i konkretnej sytuacji fizycznej oraz jej rozwiązania. Słynne stało się jego natychmiastowe, jak się potem okazało poprawne, oszacowanie stałej w pewnym wzorze jako około cztery.

Chociaż podstawowe efekty fizyczne były zjawiskami kwantowymi, to rozwiązanie problemów techologicznych Bomby wymagało zastosowania statystycznej mechaniki, tj. kinematyki, dynamiki i statystyki powielania neutronów oraz promieniowania. Była to matematyka stosowana, nowe pole odkrywcze Ulama. Dyskutował wiele z Enrico Fermi'm i Richardem Feynman'em o matematyce i fizyce, o mechanice statystycznej; Fermi znał doskonale podstawową pracę Ulama z Oxtoby'm z roku 1941. Ulam pracował nad problemem powielania neutronów, w grupie Edwarda Tellera, zajmującej się już (początkowo zresztą bardziej wskutek rozdźwięków Teller-Bethe) nową generacją "super" bomby, zwanej później "bombą wodorową". Wniósł jednak swój znaczny udział w hydrodynamiczne obliczenia potrzebne już wcześniej dla bomby atomowej.

Z początkiem roku 1944, w długiej dyskusji Ulama z von Neumannem wypłynęła konieczność dokładniejszego, niż przybliżonym sposobem proponowanym przez von Neumanna, obliczenia hydrodynamicznego przebiegu implozji, niezbędnej dla "zapłonu" bomby termonuklearnej. Trzeba było zastosować "brutalną siłę", czyli masowe obliczenia numeryczne. Było to jednak niemożliwe przy użyciu istniejących mechanicznych urządzeń obliczeniowych. Niezbędność tych właśnie dokładnych obliczeń zapoczątkowała rozwój elektronicznych, wówczas jeszcze lampowych, komputerów. Powstały z połączenia osiągnięć naukowych i technologicznych, w analogii z operacjami mózgu. W roku 1952 pojawił się w Los Alamos MANIAC, drugi egzemplarz (po Princeton) pierwszego zmienno-programowalnego komputera. (Ideę programowania wymyślił John von Neumann, wychodząc z logiki matematycznej).

W lipcu i sierpniu 1945, próba "Trinity" bomby atomowej, Hiroshima i kapitulacja Japonii złowróżbnie (wg słów Ulama) rozpoczęły "erę atomową" i uczyniły z bomby atomowej "wiadomość publiczną". Zaszczyty i rozgłos spadły na... administacyjnych szefów Manhattan Project. Ulam przypomniał wówczas przedwojenną historyjkę o pensjonariuszu w Berlinie, który zjadł swym współpensjonariuszom cały ugotowany asparagus, i któremu jeden z nich nieśmiało zwrócił uwagę: "Proszę wybaczyć, panie Goldberg, ale my również lubimy asparagus." Rozbawieni, planowali z von Neumann napisać dwudziestotomowy traktat pt. Asparagus poprzez wieki (Stan miał napisać ostatni tom). Nie zdążyli, John von Neumann zmarł w roku 1957.

Dla rozrywki Ulam grywał w pokera o małe stawki; wśród partnerów miał m. in. George'a Kistiakowsky'ego (chemika, specjalistę od eksplozji), Nicka Metropolis'a (z którym w roku 1946 rozwinął metodę Monte Carlo) i Clyde'a Cowan'a ? odkrywcę neutrina w roku 1956 i laureata Nagrody Nobla w 1995 r.). Uwielbiali przy tym "słone" dowcipy. Od dzieciństwa Stan grywał bardzo dobrze w szachy, stworzył znany klub szachowy w Los Alamos, w roku 1957 jeden z pierwszych eksperymentował z grą w szachy na komputerach.

Cała rodzina Ulama w Polsce, włączając siostrę (poza dwoma kuzynami), zginęła w Shoah, a matka Françoise Ulam w Auschwitz.

Świat wyszedł z wojny inny. Dostrzeżono kluczową rolę nauki. Na uniwersytetach w Stanach Zjednoczonych powstawały nowe centra fizyki. W jesieni 1945 Ulamowie przenieśli się do Los Angeles, gdzie Ulam został profesorem na University of Southern California. W styczniu 1946 roku, gwałtowny wicher prawie zadławił Stana na ulicy na pobliskiej wysepce Balboa. W nocy tego dnia, powalił go ból głowy i sztywność. Przyszedł mu myśl platoński opis śmierci Sokratesa: "Kiedy sztywność dojdzie ci do głowy, umrzesz". Następnej nocy prawie stracił mowę. Przewieziono go do szpitala, gdzie stwierdzono zapalenie mózgu. Po dwóch dniach umierał. Dr Rainey, neurochirurg, zdecydował się na natychmiastową operację, otwarcie czaszki. Obniżył ciśnienie mózgowe i spryskał różowy już mózg Ulama penicyliną. Tym uratował mu życie. W szpitalu odwiedzali Stana przyjaciele z Los Alamos. Paul Erdös odwiózł go potem do domu i w drodze przetestował dyskusją matematyczną umysł Ulama. Zawyrokował: "Stan, jesteś zupełnie taki jak przedtem". Ulam, którego zawsze pasjonowała istota pamięci, jeszcze długo potem sprawdzał swoją pamięć. Z poczuciem żalu i pewnej makabry napisał pierwszą po chorobie publikację: naukowy nekrolog Stefana Banacha, który zmarł w nędzy w 1945 roku w Polsce na raka płuc.

W kwietniu 1946 Stan Ulam powrócił do Los Alamos National Laboratory (LANL). Na początek wziął aktywny udział w konferencji na temat "super-bomby". Wkrótce został zaproszony z powrotem do Los Alamos. Przyjął to z ulgą. Wówczas to wygłosił dwa seminaria. Pierwsze zapoczątkowało stworzenie metody Monte Carlo, obliczenia procesów statystycznych na podstawie wielu próbek losowych, czyli zastosowanie jakby zdrowego rozsądku do matematycznych sformułowań niektórych praw fizycznych. Drugie seminarium dało początek nowej metodzie obliczeń hydrodynamicznych; obie dla rozwiązania problemu transportu cząstek. Z czasem, metoda Monte Carlo stała się podstawowa dla zastosowania teorii prawdopodobieństwa i jest nadal bardzo szeroko stosowana. Metody "computational fluid dynamics" (poźniej ogromnie rozwinięte) stanowią dzisiaj podstawę np. komputerowych symulacji aerodynamicznych i przewidywania pogody. Z Johnem von Neumannem zapoczątkował prace na teorią tzw. "cellular automata", układów samopowielających się z prostych warunków początkowych, np. sieci neuronów. Jego idee w tej dziedzinie są nadal rozwijane. W 1952 roku Ulam zajął się z Enrico Fermi'm pierwszymi w historii nauki poważnymi symulacjami komputerowymi na komputerze MANIAC w Los Alamos. Symulacje dynamicznego zachowania się w czasie układu dynamicznego dotyczyły nieliniowej akustyki struny. Wyniki te stanowiły podstawę nowych badań zjawisk nieliniowych. Fermi, Ulam i John Pasta rozpoczęli astrofizyczne symulacje komputerowe ewolucji w czasie klasterów gwiazd i formowania się gwiazd podwójnych i potrójnych. Po śmierci Fermi'ego, Ulam i Pasta kontynuowali te prace i zrobili pierwsze animacje filmowe wyników obliczeń.

W roku 1949, Amerykanie przez stworzony po wojnie system detekcji wykryli, że Rosjanie przeprowadzili pierwszą swoją próbę z bombą atomową. Ulam dowiedział się o tym wracając do Los Alamos ze wschodniego wybrzeża. Natychmiast powiedział von Neumannowi i Tellerowi: "teraz czas na 'super'". To była jego szansa! Wkrótce potem Prezydent USA, Harry Truman polecił rozpoczęcie konstrukcji bomby wodorowej. Kluczowymi postaciami w tym projekcie byli Edward Teller, George Gamow i Stan Ulam. Powołano trójosobowy komitet (Edward Teller, Stan Ulam i George Gamow) organizujący prace i mający zbadać wszystkie możliwe schematy działania bomby termonuklearnej; szefem został Edward Teller.

Fundamentalnym problemem był zapłon i początkowa faza reakcji termonuklearnej zachodzącej w bombie wodorowej. Ulam miał poważne wątpliwości co do oryginalnego pomysłu Tellera. Wychodząc z początkowych oszacowań pewnych współczynników geometrycznych, od których zależał los neutronów w reakcji, po żmudnych i czasochłonnych ręcznych obliczeniach przebiegu czasowego procesu, z Everettem (którego ściągnął do Los Alamos z Madison), z Fermi'm i sztabem pomocników, Ulam stworzył model procesu multiplikatywnego ("branching ratios"), potwierdzony po kilku miesiącach przez von Neumanna i Evansa na komputerze w Princeton. W wyniku tego, Ulam w 1951 roku zaproponował inny, iteracyjny, powtarzający się schemat (do dziś utajniony) zapoczątkowania podtrzymywalnej reakcji termonuklearnej. Schemat Ulama został przyjęty po pewnych modyfikacjach wprowadzonych przez Tellera i zaproponowany US Atomic Energy Commission. Był to przełom w konstrukcji bomby wodorowej, cały program został przestawiony na schemat Ulama. Na wniosku patentowym bomby figurują podpisy Edwarda Tellera i Stanisława Ulama.

Stan nie miał wątpliwości co do moralnych racji swojej pracy nad bombą. Jego stanowisko leżało "gdzieś w pośrodku" pomiędzy idealizmem a szowinizmem. Wychodził z założenia, że bomba termonuklearna i tak zostanie zrobiona przez Rosjan, że jego wycofanie się z projektu nie zmieniłoby sytuacji, mógł natomiast przyczynić się do zapewnienia pokoju. 1 listopada 1952, po intensywnych pracach w Los Alamos, na atolu Eniwetok na Wyspach Marshalla na południowym Pacyfiku, dokonano pierwszej eksplozji termonuklearnej "Mike".

W roku 1954, pierwsza "dostarczalna" bomba wodorowa Mark-17", o mocy wybuchu 1 megatony TNT, ważyła 21 ton.

Norbert Wiener, na wiadomość, iż żona stryja Stana, wywodziła się od sławnego XV-wiecznego talmudysty, praskiego rabina Caro i od XVI-wiecznego rabina Löw'a, legendarnego twórcy Golema, olbrzyma ? obrońcy Żydów, stwierdził wówczas do Stana: "To ciągle pozostaje w rodzinie".

W 1954 roku John von Neumann został szefem US Atomic Energy Commision; chociaż urodzony na Węgrzech, kierował ogromną dziedziną amerykańskiej nauki i technologii. W roku 1955 zmarł Enrico Fermi; ostatnia rozmowa Ulama z nim dotyczyła genetycznego "klonowania" ludzi w dalekiej przyszłości; Fermi nie wierzył w możliwość sklonowania zasobu pamięci konkretnego człowieka. W roku 1957 zmarł John von Neumann. Ulam poczuł się osamotniony. Napisał później : "Teraz Banach, Fermi i von Neumann już nie żyją - trzech wielkich ludzi, których intelekt wywarł na mnie największy wpływ. Jest to naprawdę smutny czas".

Z Jamesem Tuck'iem Ulam napisał jedną z pierwszych prac o możliwości kontrolowanej reakcji termojądrowej, problem nadal nierozwiązany. W latach 1951-1952, na długo przed sowieckim Sputnikiem, Ulam zaproponował metodę balistyczną sterowania rakietami. Miał też i inny udział w problemach rakietowych. Jeszcze podczas wojny, w Los Alamos Richard Feynman zaproponował użycie reaktora jądrowego od odrzutu gazu z wielką prędkością. W latach 1950., Ulam pracował nad problemem napędu jądrowego rakiet kosmicznych w ramach tzw. Project Rover i Project Orion w Los Alamos. W 1955 roku napisał z Everettem pracę o napędzie rakiet kosmicznych poprzez sekwencję słabych wybuchów jądrowych. W latach 1960. oba te projekty zostały zamknięte, głównie z przyczyn finansowych, przez komitet doradczy Prezydenta Kennedy'ego. Ulam i Matthias napisali wówczas sprzeciw.

Pod koniec lat 1950., pod wpływem odkryć w genetyce molekularnej (DNA), Stan Ulam rozpoczął prace nad zastosowaniem matematyki w biologii, a właściwie praw biologii w matematyce. Otwarła się dla niego nowa, pasjonująca dziedzina. W Los Alamos zapoczątkował stałe seminarium z biologii komórkowej, które dało początek nowemu kierunkowi badań w tym laboratorium. Niedługo przed śmiercią pracował nad zastosowaniem teorii języków komputerowych i teorii programowania w biologii. W roku 1982 przyznał: "Gdybym był młodym człowiekiem, pracowałbym bardziej w biologii, w anatomii mózgu, próbując zrozumieć procesy w nim zachodzące... Komputery są cudownym narzędziem". W połowie lat 1980. Los Alamos National Laboratory podjęło prace w ramach słynnego dziś i niemal ukończonego Genome Project, nad sekwencyjną analizą genów. Walter Goad, szef tego projektu w LANL, napisał w roku 1987: "Mówiąc o sekwencyjnej analizie, Gen-Bank itp. Stan kiedyś powiedział, Ja to wszystko zacząłem. Tak."

Matematyka i symulacje komputerowe stały się jednym z podstawowych narzędzi biochemii, genetyki i biologii, zaś, tak jak wiek XX był wiekiem fizyki, wiek XXI najprawdopodobniej będzie wiekiem biologii. Stan Ulam ma w tym swój ważny udział. W roku 1960 Ulam opublikował książkę pt. A Collection of Mathematical Problems. Umiał stawiać problemy, proponować ich rozwiązanie. "Rozwińmy teorię tego ... taką drogą..." To właśnie ? intuicja, była jego największą zdolnością jako matematyka.

W roku 1963 Ulam zetknął się z młodszym o 25 lat matematykiem Gian-Carlo Rota, również i filozofem, człowiekiem o zainteresowaniach Antykiem, erudytą. Zaczęła się ich przyjaźń. Rota twierdził, że Ulam wywarł na niego ogromny wpływ, Ulam zaś, że Rota był jego najlepszym "influencee" (tzn. kimś, na kogo wywiera się wpływ) oraz że Rota wypełnił mu pustkę intelektualną pozostałą po von Neumannie. Jego Conversations with Rota, zostały w części opublikowane przez Françoise Ulam w Los Alamos Science).

W 1965 roku Stan Ulam rozpoczął regularne wizyty na dynamicznie rozwijającym się University of Colorado w Boulder, CO. W 1967 roku, przeszedł na emeryturę w Los Alamos, pozostając konsultantem Laboratorium za jednego dolara rocznie. W 1967 roku przeniósł się do Boulder na stałe, gdzie został Profesorem i dziekanem Wydziału Matematyki. W latach 1968-1975 był również Profesorem Biomatematyki w Colorado Medical School.

Współpracował z matematykiem Markiem Kacem, nieco młodszym kolegą ze Lwowa, z którym po wojnie zetknął się w Los Alamos. Kac, jeden z najlepszych studentów Hugo Steinhausa, miał, według Ulama, ogromne wyczucie tego, jakie mogą być praktyczne zastosowania czystej matematyki. Kac zaś mówił o Ulamie: "Większość matematyków w ogóle nie eksperymentuje. Stan tak. Nie ma drugiego takiego jak on, absolutnie nikogo." W 1967 roku Ulam napisał razem z Kacem pracę dla Encyclopaedia Britannica Mathematics and Logic: Retrospects and Prospects (Matematyka i Logika: Retrospekcja i Perspektywy), wydaną w rok później jako książka. Ściągnął do Colorado (młodego wówczas) polskiego matematyka Jana Mycielskiego, jednego z ostatnich uczniów Steinhausa. Przetłumaczył na angielski i uporządkował słynną, zapoczątkowaną w 1933 roku przez Banacha, Księgę Szkocką ? zbiór problemów do rozwiązania, uwag i pomysłów wpisywanych przez matematyków, którzy przewijali się przez tę lwowską kawiarnię (kopię księgi przysłał mu w roku 1957 sędziwy Hugo Steinhaus z Wrocławia) ? w rzecz pt. The Scottish Café, która została wydana jako LANL Report w roku 1967, a w 1981 r. jako książka przez wydawnictwo Birkhäuser.

W 1975 roku Stan Ulam przeszedł na emeryturę z University of Colorado i wrócił do do Santa Fe, NM, w pobliżu Los Alamos. Pracował tam nadal, korzystał z komputerów i biblioteki Laboratorium. Prowadził kilkumiesięczne wykłady w Harvard University, Massachussets Institute of Technology, wyjeżdżał do Paryża, University of California w San Diego i Davis, University of Florida.

Przez ponad 30 lat Ulam był jakby katalizatorem w Los Alamos National Laboratory. Jego absolutnie kluczowe zangażowanie w pracach nad bombą wodorową i niezwykła aktywność, sprowadziły na niego również i inne obowiązki. W latach 1957-1967 był jednym z dwóch doradców naukowych Norrisa Bradbury, dyrektora Los Alamos National Laboratory. W opozycji do Tellera, w roku 1963 poparł międzynarodowy układ o zaprzestaniu prób atomowych w atmosferze. Ulam był członkiem naukowego komitetu doradczego Prezydenta Kennedy'ego, kilku komitetów NASA oraz US Air Force i doradcą wielkich kompanii technologicznych i militarnych. Występował przed komisją Kongresu Stanów Zjednoczonych do spraw kosmicznych. Brał jednym z tych, którzy zaproponowali J. Wiesnerowi, doradcy naukowemu Prezydenta Kennedy'ego, podjęcie prac nad wysłaniem człowieka na Księżyc. W roku 1960 Prezydent John Kennedy ogłosił to za cel nauki i technologii amerykańskiej.

Stan Ulam był członkiem amerykańskiej National Academy of Sciences i American Academy of Arts and Sciences oraz różnych ich komitetów. Był doradcą w Weizmann Institute of Science w Rehovot, Israel. Był członkiem Rady Fundacji Jurzykowskich w Nowym Jorku. Miał doktoraty honorowe z uniwersytetów w New Mexico, Wisconsin i Pittsburgu. Otrzymał polski matematyczny Medal Sierpińskiego. W 1973 roku odwiedził na krótko Warszawę z ramienia American Mathematical Society. Od roku 1950, coroczne wakacje spędzali Ulamowie we Francji, gdzie mieszkał brat Françoise.

Lista naukowych współpracowników Ulama jest bardzo długa. Zetknął się on ze wszystkimi wielkimi zachodnimi matematykami i fizykami swoich czasów. W roku 1976 wydał wspomnienia-autobiogafię pt. Adventures of a Mathematician (Przygody matematyka), która jest niezwykle interesująca nie tylko jako pełen anegdot obraz życia i pracy wielkiego uczonego, jego krytycznego niekiedy spojrzenia na egocentrycznych wielkich matematyków, ale jako zbiór głębokich refleksji Wielkiego Mędrca o filozofii matematyki, jej istocie i (być może wyspecjalizowanej) przyszłości oraz o wpływie na nią komputerów. Mędrca nie tylko wyjaśniającego, a przede wszystkim inspirującego rozwój nauki.

Stanisław Ulam napisał kiedyś: "Jest dla mnie nadal niewyczerpanym źródłem niespodzianek to, jak kilka bazgrołów na tablicy lub kartce papieru mogło zmienić bieg spraw ludzkich. Sprawy zmieniły się pod wieloma względami, nie tylko w technologii, ale i podejściu."

I jeszcze: "Podczas krótkiego okresu mojego życia nastąpiły wielkie zmiany w nauce... Czasem myślę, że bardziej racjonalne wyjaśnienie tego, co nastąpiło w ciągu mojego życia, jest takie, że mam ciągle trzynaście lat, i czytając Jules Verne'a albo H. G. Wells'a po prostu zasnąłem."

Stanisław Ulam zmarł nagle 13 maja 1984 roku w Santa Fe na atak serca, który powalił go po powrocie z Anglii, gdzie odwiedzał polskiego matematyka Zbigniewa Łomnickiego. Françoise Ulam pochowała jego prochy na Cmentarzu Montmartre w Paryżu.