Хью Кристофер Лонге-Хиггинс (; 11 апреля 1923, Ленхем — 27 марта 2004, Сассекс) — английский химик-теоретик, специалист по когнитивистике, педагог, музыкант. Внёс вклад в развитие квантовой химии, статистической механики, а также искусственного интеллекта и теории восприятия. В его честь учреждена премия за успехи в области машинного зрения.

Детство, образование и академическая карьера Кристофер родился в Ленхеме (графство Кент) в семье священника Генри Хью и Альбинии Сесил Лонге-Хиггинса (урожденная Бэзли). Фамилия Лонге принадлежала гугенотам, а Хиггинс восходит к Джону Хиггинсу (1595—1656) — йомену Бакингемшира. Объединение фамилий произошло в 1804 году, когда дед Кристофера Джон Хиггинс женился на Терезе Лонге. После подготовки в частной школе в графстве Кент Кристофер в 1932 году поступил в Pilgrims’ School в Винчестере, при этом одновременно учился на старшего певчего в местном кафедральном соборе. В 12 лет он сочинил песню для вечерней службы в соборе. В 1935 году сдал экзамены в Винчестерский колледж, где и продолжил развивать свои навыки в математике и музыке.

Уже в колледже Кристофер заинтересовался полиэдрами. Он собирал картонные модели фигур, изучал их строение, а также работал с их аналогами в 4-мерном пространстве. Подобное исследование было независимо выполнено математиками Г. С. М. Кокстером и Дж. С. П. Миллером в 1930-х годах. Это увлечение в будущем проявилось в работах Кристофера, связанных со строением соединений бора. В 1941 году Кристофер получил премию Ричардсона по математике. Возможно, именно этот конкурс обусловил смену интересов с математики на химию. Учитель химии Эрик Джемс, талантливый педагог, заинтересовал Кристофера своей областью знаний. В то же время Кристофер совершенствовал свои музыкальные навыки: поступил в музыкальный колледж Баллиол-колледж в Оксфорде, где впоследствии был награждён за игру на органе и основал собственный студенческий оркестр.

В 1945 году Кристофер получил диплом с отличием и продолжил исследования в области теоретической химии под руководством Чарльза А. Коулсона. Через 3 года он получил докторскую степень (Ph. D.). После двух лет работы в Баллиоле, года в университете Чикаго в группе Роберта Малликена он вернулся в Великобританию. Кристофер устроился лектором теоретической химии в Манчестерском университете, где впоследствии получил степень ридера (Reader) в 1951 году. Год спустя возглавил кафеду физики в Лондонском королевском колледже, сменив Коулсона.

Научная карьера В 1954 году Кристофер стал заведующим кафедры теоретической химии в Кембридже, и занимал этот пост до 1967 года. Его предшественником был Сэр Джон Леннард-Джонс — один из пионеров этой науки. Под руководством Кристофера кафедра стремительно развивалась, в её стенах работали такие выдающиеся учёные как Коулсон, С. Ф. Бойз, Джон А. Попл, Джордж Холл. Группа Кристофера получила международное признание, а его аспиранты и научные сотрудники позднее заняли места в Британском Королевском Обществе. В 1953 году он заметил, что существующие европейские журналы уделяют недостаточно внимания физике молекул. Поэтому Кристофер основал свой журнал «Molecular Physics» и был его редактором до 1963 года. В этом журнале опубликовано множество работ в области молекулярной и статистической механики, из них немалое количество работ Кембриджской группы.

В конце 1960х в теоретической химии произошли коренные изменения, связанные с развитием вычислительных мощностей: расчётные работы начали вытеснять аналитические. Лонге-Хиггинс был разочарован таким положением вещей и в 1967 году ушёл из химии и посвятил себя изучению искусственного интеллекта. Вместе с Ричардом Грегори он искал место для дальнейшей работы в Кембридже, Сасексе и Эдинбурге. В последнем университете ему предложили наиболее привлекательные условия, и Кристофер стал членом научно-исследовательского совета в Эдинбурге. Вместе с Грегори и Дональдом Мичи он основал факультет машинного интеллекта и восприятия. Он также сыграл важную роль в становлении School of Epistemics — междисциплинарной научной группы, объединявшей людей, заинтересованных в изучении разума. В 1968 году он получил звание профессора Королевского общества, в 1974 году перешёл в университет Сасекса, влившись в группу экспериментальной психологии, возглавляемую Н.С. Сазерлендом. С 1984 по 1986 год работал директором Института когнитивных и информационных наук в Сасексе, соединяя коллективы в областях вычислительной техники, информатики, лингвистики и экспериментальной философии.

Кристофер никогда не отождествлял свои исследования с областью искусственного интеллекта и предпочитал использовать придуманный им термин «когнитивная наука».

Квантовая химия Ранние работы Кристофера посвящены исследованиям структуры и свойств молекул, молекулярной спектроскопии. Ещё в студенческие годы преподаватель химии в Баллиоле Ронни Белл попросил его подготовить доклад по химии элементов. Кристофера давно волновал вопрос — почему простейший гидрид бора имеет формулу не ВН3, как следовало ожидать из правил валентности, а В2Н6. Однако, если молекула имеет структуру, подобную этану (С2Н6), то валентность бора равна 4, а не 3. В докладе Кристофера, хранящемся в архивах Баллиольского колледжа, высказано предположение, что два атома бора в диборане (В2Н6) связаны друг с другом посредством двух водородных связей. Эта точка зрения противоречила взглядам маститых ученых — Г. Н. Льюиса и Л. Поллинга. Концепция мостиковых атомов водорода уже была предложена для объяснения строения В2Н6, но не была подтверждена экспериментами или теоретическими рассуждениями. Заслуга Кристофера в том, что он показал важность водородных связей в гидридах бора, что позже стало ключевой идеей в понимании строения этих молекул. Доклад подробно изложен в совместной статье Белла и Лонге-Хиггинса, а также в другой работе, посвящённой нормальным колебаниям мостиковых структур типа Х2У6H. C. Longuet-Higgins and R. P. Bell. The structure of the boron hydrides // J. Chem. Soc., 1943, p. 250—255. Эти идеи явились катализаторами дальнейших исследований в области гидридов бора. Вскоре К. С. Питцер показал, что теория водородных связей описывает все известные на тот момент соединения бора. За ней последовала работа Кристофера «Структура некоторых электронно-дефицитных молекул», в которой данная теория была применена к гидридам других элементов из первых трех групп периодической системыH. C. Longuet-Higgins The structure of some electron-deficient molecules. // J. Chem. Soc.,1946 139—143.. В этих исследованиях проявилось раннее увлечение полиэдрами: предложенная структура аниона В12Н12 2- была правильным икосаэдром. Впоследствии эта идея была проверена В. Н. Липскомбом, который за установление структуры и строения соединений бора получил Нобелевскую премию.

В докторской диссертации под руководством Ч. Коулсона Кристофер рассмотрел электронную структуру органических молекул, содержащих сопряженные двойные связи, описываемые методом орбиталей ХюккеляH. C. Longuet-Higgins and C. A. Coulson The electronic structure of conjugated systems, I General theory. // Proc. R. Soc., v. A 191, p. 39–60.. Результатом плодотворного труда стало 18 работ, послуживших основой для развития теоретической химии. В них впервые были отражены хорошо известные сегодня факты: заряд атома равен производной полной энергии по кулоновскому интегралу, а порядок связи – производной полной энергии по резонансному интегралу. Метод Хюккеля не учитывает напрямую отталкивание электронов, поэтому не подходит для интерпретации электронных спектров. Теория предсказывает снятие вырождения электронных уровней, ведущее к искажению не только энергий, но и интенсивностей переходов. В работе, опубликованной в Proceedings of the Physical Society, Кристофер показал, что снятие вырождения объясняет появление слабых полос в спектре, запрещенных по симметрииM. J. S. Dewar and H. C. Longuet-Higgins The electronic spectra of aromatic molecules. I. Benzenoid hydrocarbons. // Proc.Phys. Soc. 1954 A 67, 795–804.

Кристофер также внес вклад в химию координационных соединений. Его коллега Лесли Орджел изучал химию комплексов переходных металлов и известен получением первого сэндвичевого комплекса Fe(C5H5)2, а также дибензолхрома. Лесли и Кристофер несмотря на известную нестабильность циклобутадиена, предсказали существование молекул типа MX2(C4H2), где М — никель, палладий или платина, а Х — одновалентный лигандH. C. Longuet-Higgins and L. E. Orgel. The possible existence of transition-metal complexes of cyclobutadiene. // J. Chem.Soc., v. 385, p. 1969—1972.. Их интерпретация электронной структуры таких комплексов внесла большой вклад в химию переходных металлов.

Кристофер также известен работами в области строения молекул. Он рассмотрел взаимодействие колебаний и вращений в симметричных волчкахH. C. Longuet-Higgins and D. R. J. Boyd. Coriolis interaction between vibration and rotation in symmetric top molecules.// Proc. R. Soc., v. A 213, p. 55–73., а также дал новую формулировку эффекта Реннера-Теллера для сильного взаимодействия, используемую для интерпретации спектра радикала NH2. Им изучен эффект Яна-Теллера в электронно-вырожденных симметричных волчках и вырожденных по спину молекулах. Совместно с Герцбергом была написана работа о потенциальных поверхностях многоатомных молекулG. Herzberg and H. C. Longuet-Higgins Intersection of potential energy surfaces in polyatomic molecules. // Disc. Faraday Soc. 1963, 35, 77–82.. Однако эта статья доставила некоторое неудобство автору, поскольку в ней содержались ошибочные выводы. В течение 10 лет после ухода Кристофера из химии многие пытались их опровергнуть. Поэтому он написал опровержение к той работе. Вместе с тем проблема вызвала большой резонанс, и пробудила интерес к исследованиям. В итоге верное решение было получено Майклом Берри и в настоящее время носит его имя.

Как известно, в молекуле бензола все 6 связей равны, но для линейных сопряженных полиенов дело обстоит по-другому. Эту особенность впервые заметили Кристофер и Лайнел Салем. Их интересовало два вопроса: теряют ли длинные линейные полиены различие в длинах связей с увеличением длины сопряжения и начиная с какого размера цикла появляются чередования в длинах связей. Ученые пришли к выводу, что данные явления зависят от вкладов пи-электронов, стремящимся образовать пары, и сигма-электронов, образующих равные связиL. Salem and H. C. Longuet-Higgins The alternation of bond lengths in long conjugated molecules. // Proc. R. Soc., 1959, A 251,172–185. Поэтому линейные полиены обладали чередованием, а в циклических оно начиналось с некоторого критического размера цикла. Позже эти предсказания были подтверждены расчетами и экспериментами.

В 1963 году Кристофер написал статью «Группы симметрии структурно нежестких молекул», которая считается весомым вкладом в молекулярную спектроскопиюH. C. Longuet-Higgins The symmetry groups of non rigid molecules.// Mol. Phys., 1963, 6, 445–460. В ней он предположил, что группа симметрии нежесткой молекулы есть группа перестановок схожих частиц, но перестановки ограничены временем эксперимента. На нескольких специальных примерах было показано, как определять статистические веса вращательных уровней в таких молекулах. Кристофер показал, что эта идея позволяет объяснить вращательные спектры диметилацетилена, имеющего небольшой торсионный барьер вращения. Позднее он установил, что подход применим как к жестким, так и к не очень жестким молекулам. В спектроскопическом сообществе его работы были отмечены как элегантные и доступные для восприятия.