来自未来的人:约翰·冯·诺依曼传
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引言
冯·诺依曼何许人也?

冯·诺依曼会和我三岁的儿子聊天,而且两人交谈时是那么平等,所以我有时真想知道,他和其他人交谈时是否也用了同样的原则。

——爱德华·特勒,1966年

爱因斯坦彻底颠覆了我们对时间、空间和引力的理解,哥德尔在形式逻辑领域具有革命性的贡献。但是认识他们三位的人都指出,冯·诺依曼是迄今为止最聪明的人。

“叫我约翰尼吧。”冯·诺依曼会这样招呼那些受邀到其普林斯顿的豪宅参加狂欢聚会的美国人。虽然他那满嘴的匈牙利口音让他的声音听起来就像恐怖电影里贝拉·卢戈西饰演的传奇人物,但冯·诺依曼依然觉得在这个新家里他的本名亚诺什(János)听上去太有异域风情了。其敦厚的外表和挺括的西装之下,是一颗难以想象的智慧之心。

从1933年到1957年去世,冯·诺依曼一直在普林斯顿高等研究院(IAS)工作。在那里,他总喜欢用办公室的留声机播放德国进行曲,而且会将音量开到最大,惹得阿尔伯特·爱因斯坦、库尔特·哥德尔等杰出精英同事十分厌烦,他却怡然自得。爱因斯坦彻底颠覆了我们对时间、空间和引力的理解。哥德尔当时虽然不是什么大名人,但在形式逻辑领域具有革命性的贡献。但是认识他们三位的人都指出,冯·诺依曼是迄今为止最聪明的人。他的同事甚至还开玩笑说,冯·诺依曼一定是某种优越物种的后裔,对人类做了深入细致的研究,所以可以完美地模仿人类。

冯·诺依曼很小就学会了古希腊语和拉丁语,他还能说法语、德语和英语,当然,还有他的母语匈牙利语。他如饥似渴地读完了一套多达45卷的世界史,而且几十年后还能一字不漏地背出整章的内容。一位专攻拜占庭史的教授曾受邀参加冯·诺依曼的一个聚会,他说,要是双方都同意届时不讨论这方面的话题,那他就应邀赴会。“所有人都认为我是世界上最伟大的拜占庭史专家,”他对冯·诺依曼的夫人说,“我希望他们继续这样认为。”

然而,冯·诺依曼的那颗“不可思议的大脑”中最硬核的其实并不是语言学,也不是历史学,而是数学。数学家们经常将他们所做的事情描述为一种高尚的游戏,其目的是证明数学原理,而无关任何实际的应用。这种说法一般来说是正确的。但数学也是科学的语言,是我们所拥有的理解宇宙的最强大工具。“作为独立于经验的人类思维的产物,为什么数学能如此完美地适用于现实对象呢?”爱因斯坦如是问道。[1]没有人能就这个问题给出确定的答案。然而,自古以来,如同冯·诺依曼,那些有应用数学天赋的数学家都明白,他们有一条通往财富、影响力和改变世界的道路。阿基米德把时间花在了超凡脱俗的追求上,比如寻找一种新的计算圆周率近似值的方法。但他根据精确的数学原理设计的战争武器,例如可以从海上抓起船只的巨爪,一度让罗马军队屡屡受挫。

随着时间的流逝,冯·诺依曼20世纪中叶在数学领域做出的贡献,现在似乎越来越显示出其神奇的先见之明。要想充分了解21世纪的知识潮流,从政治到经济学,从技术到心理学,就必须了解冯·诺依曼的一生和他的成果。他的思想与我们今天所面临的各种挑战密切相关,令人不禁怀疑他莫不是一位穿越时空的旅人,悄无声息地播下他认为塑造地球未来所必需的各种想法。

冯·诺依曼出生于1903年,年仅22岁时就在奠定量子力学的数学基础方面发挥作用。1930年,他移居美国,很早便意识到战争正在悄然逼近,于是便学习了弹道和爆炸方面的数学知识。他以自己的专长禀赋助力美国军方和曼哈顿计划[2]:在洛斯阿拉莫斯国家实验室研发原子弹的众多科学家当中,正是冯·诺依曼最终确定了通过压缩钚核心引爆威力更大的装置“胖子”所需的爆炸物布局。

在他加入曼哈顿计划的同一年,冯·诺依曼和经济学家奥斯卡·莫根施特恩完成了一部640页的博弈论专著。博弈论是一个致力于理解冲突与合作的数学领域。这本书将改变经济学,使博弈论成为政治学、心理学、进化生物学等完全不同领域的不可或缺的组成部分,并有助于军事战略家思考领导人何时应该或不应该按下核按钮。凭借超凡的智慧和对生死问题的坚定态度,冯·诺依曼是为数不多的带给斯坦利·库布里克创作其标志性人物“奇爱博士”灵感的科学家之一。

在他参与设计的原子弹被投到广岛和长崎之后,冯·诺依曼转而致力于建造或许是世界上第一台可编程的电子数字计算机——ENIAC。最初,他的目标是计算成功制造出威力更大的炸弹——氢弹的可行性。此后,他领导的团队还发布了第一个数值天气预报。冯·诺依曼并不满足于开发仅仅能够进行计算的计算机,他在1948年的一次演讲中表示,信息处理机器可以在某些情况下进行复制、生成和进化。他的自动机理论启发了一代又一代尝试建造能够自复制的机器的科学家。后来,他对人脑与计算机在工作方式上的相似性进行了思考,这助力了人工智能的诞生,并影响了神经科学的发展。

冯·诺依曼是一位能力非凡的纯数学家。例如,他创立了一个以他的名字命名的数学分支[3],这一分支硕果累累:仅创立半个世纪之后,沃恩·琼斯便因对该领域内的一个极小方面的探索而获得了菲尔兹奖,该奖项通常被称为“数学界的诺贝尔奖”。但是,仅仅研究数理难题,无论其有多么高深,对他来说都远远不够。冯·诺依曼不断地寻找着新的应用领域,这些领域使其能够发挥其数学方面的天赋,而且在选择每一个领域时,他似乎都准确无误地意识到该领域所具有的彻底改变人类社会的潜力。冯·诺依曼的前同事、数学物理学家弗里曼·戴森注意到:“当他从纯数学转向物理学、经济学、工程学时,他的学术深度逐渐降低,重要性却稳步提高。”[4]

冯·诺依曼年仅53岁去世时,他的声誉达到了一位数学家所能够达到的巅峰。美国作家威廉·S.巴勒斯声称,他的一些奇异的文学实验是受冯·诺依曼博弈论的启发,菲利普·迪克和库尔特·冯内古特的小说中也提到了冯·诺依曼。然而,自那以后,与他在普林斯顿的那些令人敬畏的同事相比,冯·诺依曼逐渐淡出了人们的视线。冯·诺依曼被刻画为冷战分子中最冷酷的一位,其广泛的贡献几乎无法尽述,他被人们记住主要是因为他传奇般的头脑体操壮举。然而,在我们今天的生活中他的影响无处不在。他的观点和思想被科学家、发明家和政治家采纳,启示我们思考我们作为一个物种究竟是谁,思考我们彼此的社会和经济互动,以及如何对待那些能够将我们提升到难以想象的高度或彻底摧毁我们的机器。环顾四周,约翰尼留下的指纹随处可见。

约翰·冯·诺依曼

[1]Albert Einstein, 1922, Sidelights on Relativity, E. P. Duttonand Company, New York.

[2]曼哈顿计划,美国陆军部1942年6月开始实施的利用核裂变反应来研制原子弹的计划。——编者注

[3]该数学分支为冯·诺依曼代数,亦称“弱闭对称算子环”。——编者注

[4]Freeman Dyson, 2018, personal communication.