天才中的天才——約翰·馮諾依曼簡(jiǎn)介

馮·諾依曼(John von Neumann,1903年12月28日-1957年2月8日)

美籍匈牙利數(shù)學(xué)家,計(jì)算機(jī)科學(xué)家,物理學(xué)家,是20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一。馮·諾依曼是布達(dá)佩斯大學(xué)數(shù)學(xué)博士,在現(xiàn)代計(jì)算機(jī),博弈論,核武器和生化武器等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才之一。被后人成“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父“,”博弈論之父“。

馮·諾依曼先后執(zhí)教于柏林大學(xué)和漢堡大學(xué),1930年前往美國(guó),后入美國(guó)國(guó)籍。歷任普林斯頓大學(xué)教授,普林斯頓高等研究院教授,入選美國(guó)原子能委員會(huì)會(huì)員,美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士。早期以算子理論,共振論,量子理論,集合論等方面的研究聞名,開(kāi)創(chuàng)了馮·諾依曼代數(shù)。馮·諾依曼第二次世界大戰(zhàn)期間參與曼哈頓計(jì)劃,為第一顆原子彈的研制做出了貢獻(xiàn)。

馮·諾依曼1944年與奧斯卡,摩根斯特合著《博弈論與經(jīng)濟(jì)行為》,是博弈論學(xué)科的奠基性著作。晚年,馮·諾依曼轉(zhuǎn)向研究自動(dòng)機(jī)理論,著有對(duì)人腦和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行精確分析的著作《計(jì)算機(jī)人腦》(1958年),為研制電子數(shù)字計(jì)算機(jī)提供了基礎(chǔ)性的方案。其余主要著作有《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ))(1926年),《經(jīng)典力學(xué)的算子方法》,《連續(xù)幾何》(1960)等。


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人物生平

馮·諾依曼,匈利亞裔美籍?dāng)?shù)學(xué)家,計(jì)算機(jī)科學(xué)家,物理學(xué)家和化學(xué)家。1903年12月28日生于匈利亞布達(dá)佩斯的一個(gè)猶太人家庭。

馮·諾依曼的父親麥克斯年輕有為,風(fēng)度翩翩,憑著勤奮,機(jī)智和善于經(jīng)營(yíng),年輕時(shí)就以身與布達(dá)佩斯的銀行家行列。馮·諾依曼的母親是一位善良的婦女,賢惠溫順,受過(guò)良好教育。馮·諾依曼名字里的馮(von)表示的是他的貴族身份。而這樣的身份是他的父親在1913年獲得的。

馮·諾依曼的天才十分驚人,甚至可能超越了“天才”的范疇。他六歲時(shí)就能心算八位數(shù)的除法,八歲就通過(guò)自然學(xué)熟練地掌握微積分相關(guān)知識(shí),在十歲時(shí)他的僅僅花費(fèi)了數(shù)學(xué)時(shí)間就讀完了一部四十八卷的世界史著作,并且可以井井有條地討論相關(guān)軍事理論和政治策略,在十二歲他就讀懂并領(lǐng)會(huì)波萊爾的大作《函數(shù)論》的要以,這樣看來(lái),還應(yīng)該當(dāng)小學(xué)生的時(shí)候,馮·諾依曼實(shí)際上已經(jīng)具備或者超越了一名大學(xué)本科生的水平。

1920年起,馮·諾依曼先后在柏林和蘇黎世學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),物理學(xué)和化學(xué),期間又到布達(dá)佩斯大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。不過(guò)他從來(lái)不聽(tīng)課,只是到期末去參加一下考試,但這并不妨礙他求得相當(dāng)突出的成績(jī)。1926年,馮·諾依曼在布達(dá)佩斯大學(xué)以題為<一般集合論的公理推導(dǎo)》的學(xué)位論文獲得數(shù)學(xué)博士學(xué)位。從馮·諾依曼的學(xué)習(xí)經(jīng)歷來(lái)看,他的非凡天賦絕非一般人所能及,甚至已經(jīng)遠(yuǎn)超一般的天才,只能用“瞪目結(jié)舌”來(lái)形容。

1927年,24歲的馮·諾依曼在柏林大學(xué)哲學(xué)系憑借關(guān)于集合論的就職演講獲得了講師資格,創(chuàng)造了柏林大學(xué)歷史上最年輕的講師記錄。


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這一時(shí)期馮·諾依曼已算子理論,量子理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),集合論等方面的研究聞名于世。他通過(guò)研究希爾伯特空間上線性自伴算子的譜理論,為量子力學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ);之后他又證明了平均遍歷定理,進(jìn)而開(kāi)拓了馮·諾依曼代數(shù)這一領(lǐng)域。此外,他還在測(cè)度論,格倫和連續(xù)幾何學(xué)方面也有開(kāi)創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。

從1930年開(kāi)始,馮·諾依曼應(yīng)邀成為美國(guó)普林斯頓高等研究院的客座教授,但仍然會(huì)在每年夏天返回德國(guó)上課,這一直持續(xù)到了1933年納粹上臺(tái)。馮·諾依曼對(duì)政治比較敏感,早年也受到匈利亞共產(chǎn)黨的影響,這些早期影響后來(lái)構(gòu)成了他的自由主義信條。由于自己是猶太人,在德國(guó)已經(jīng)不可能再待下去,最終他選擇移居美國(guó),成為了高等研究院最初的六名終身教授(包括愛(ài)因斯坦等人)之一,時(shí)年僅30歲。

由于戰(zhàn)爭(zhēng)得需要和自身興趣的轉(zhuǎn)移,馮·諾依曼的研究領(lǐng)域逐漸延伸待數(shù)學(xué)應(yīng)用上,實(shí)際上,在美國(guó)之前,他已經(jīng)開(kāi)始研究超音速湍流,并于1937年應(yīng)邀進(jìn)入美國(guó)的彈道實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行武器研發(fā),后來(lái)他也成為曼哈頓計(jì)劃的顧問(wèn)之一,為原子彈的誕生添磚加瓦。

與此同時(shí),馮·諾依曼也對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣,并于1944年與摩根斯特合著了《博弈論與經(jīng)濟(jì)行為》,后被譽(yù)為博弈論學(xué)科的奠基性著作。也是在這個(gè)時(shí)候,馮·諾依曼開(kāi)始關(guān)注計(jì)算機(jī)理論。除了實(shí)際需要外,強(qiáng)大數(shù)學(xué)基礎(chǔ)所帶來(lái)的的直覺(jué)也是他想發(fā)展計(jì)算機(jī)的動(dòng)力。做為最一流的數(shù)學(xué)家,馮·諾依曼所考慮的更多是計(jì)算機(jī)理論的本質(zhì),而非它的具體制造。

1945年,馮·諾依曼寫成了里程碑著作《關(guān)于EDVAC(Electronic Discrete Variabie Automatic Computer)報(bào)告的初稿》,總結(jié)了早期計(jì)算機(jī)理論的思想,為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論提供了邏輯框架。按照如今的觀點(diǎn),此文就是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的“出生證”。在發(fā)展計(jì)算機(jī)理論的過(guò)程中,他還順便發(fā)展了編碼理論,對(duì)數(shù)值計(jì)算也頗有貢獻(xiàn),因此也被看作計(jì)算數(shù)學(xué)的締造者之一。


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馮·諾依曼的計(jì)算機(jī)思想實(shí)際上完成超越了計(jì)算機(jī)本身,上升到關(guān)于人腦和細(xì)胞構(gòu)造這樣的哲學(xué)高度,這些都可以看作如今“人工智能”領(lǐng)域的雛形。在這一思想的指導(dǎo)下,馮·諾依曼又完成了《計(jì)算機(jī)和大腦》和《紫薇繁殖自動(dòng)機(jī)理論》這樣惠及后世經(jīng)典著作。

但繁重的工作最終還是讓這位科學(xué)巨人倒下了,馮·諾依曼在1957年因癌癥去世,享年54歲。

后來(lái)他被安置在輪椅上,繼續(xù)思考、演說(shuō)及參加會(huì)議。長(zhǎng)期而無(wú)情的疾病折磨著他,慢慢地終止了他所有的活動(dòng)。1956年4月,他進(jìn)入華盛頓的沃爾特·里德醫(yī)院,1957年2月8日在醫(yī)院逝世,享年53歲

個(gè)人成就

馮·諾依曼是二十世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一,在純粹數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)方面都有杰出的貢獻(xiàn)。他的工作大致可以分為兩個(gè)時(shí)期:1940年以前,主要是純粹數(shù)學(xué)研究,在數(shù)理邏輯方面提出簡(jiǎn)單而明確的序數(shù)理論,并對(duì)集合論進(jìn)行新的公理化,其中確區(qū)別集合與類;其后,他研究希爾伯特空間上線性自伴算子普理論,從而為量子力學(xué)打下數(shù)學(xué)基礎(chǔ);1930年起,他證明平均遍歷定理開(kāi)拓了理論的新領(lǐng)域;1933年,他運(yùn)用緊致群解決了希爾伯特第五問(wèn)題,此外,他還在測(cè)度論,格倫和連續(xù)幾何學(xué)方面也有開(kāi)創(chuàng)性的貢獻(xiàn);從1936年—1943年,他和默里合作,創(chuàng)造了算子環(huán)理論,即所謂的馮·諾依曼代數(shù)。


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1940年以后,馮·諾依曼轉(zhuǎn)向應(yīng)用數(shù)學(xué)。如果說(shuō)他的純粹數(shù)學(xué)成就屬于數(shù)學(xué)界,那么他在力學(xué),經(jīng)濟(jì)學(xué),數(shù)值分析和電子計(jì)算機(jī)方面的工作則屬于全人類。第二次世界大戰(zhàn)開(kāi)始,馮·諾依曼因戰(zhàn)事的需要研究可壓縮氣體運(yùn)動(dòng),建立沖擊波理論和湍流理論,發(fā)展了流體力學(xué);從942年起,他彤莫根施特恩合作,寫作《博弈論和經(jīng)濟(jì)行為》一書,這是博弈論中的著作,使他成為數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)的奠基人之一。

馮·諾依曼是如同龐加萊那樣人類歷史上罕見(jiàn)的數(shù)學(xué)全才,無(wú)論在基礎(chǔ)數(shù)學(xué)還是在應(yīng)用數(shù)學(xué)的研究上,馮·諾依曼都顯示了驚人的才能,也取得了眾多影響深遠(yuǎn)的最大成果。所以我們可以毫無(wú)疑問(wèn)地說(shuō),馮·諾依曼無(wú)愧于20世紀(jì)最偉大,最重要的數(shù)學(xué)家之一


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