约翰·冯·诺伊曼,全名:约翰·冯·诺伊曼,国籍:美籍匈牙利人,主要成就:以算子理论、量子理论、集合论等方面的研究而闻名;参与首台电子计算机的研制,开创现代计算机理论;对经制,开创现代计算机理论;对经济学中的博弈论做了开拓性工作。著有《博弈论与经济行为》《计算机与人脑》《连续几何》《量子力学的数学基础》等。
天赋异禀
约翰·冯·诺伊曼,1903 年12月28日出生于匈牙利的布达佩斯。他的父亲是一个银行家,家境富裕,十分注重对孩子的教育。冯·诺伊曼从小聪慧过人,兴趣广泛,读书过目成诵。据说他3岁就能很快记住父亲账本上的所有数字,6岁能够心算8位数除8位数的复杂算术题,8岁学会了微积分。其非凡的学习能力,使那些曾经教过他的老师惊诧不已。而且,他还有过人的语言天赋,6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈,一生掌握了七种语言,最擅长德语。而且在他用德语思考问题时,又能以阅读的速度将其译成英语。只要是他读过的书籍和论文,他都能很快地一句不差地将内容复述出来,而且若干年之后,仍不会忘记。
但是也因为过人的智慧和惊人的学习能力,冯·诺伊曼找不到合适的家庭教师,甚至在正规学校里,他班上数学老师的水平也已远不能满足他的需要。后来,在老师的建议下,冯·诺伊曼一面在学校跟班读书,一面由布达佩斯大学的教授为他“开小灶”。然而,这种状况也没能维持几年,勤奋好学的中学生很快又超过了大学教授,他居然把学习的触角伸进了当时最新的数学分支——集合论和泛函分析。毕业前夕,冯·诺伊曼与数学教授联名发表了他的第一篇数学论文,那一年,他还不到17岁。
成就斐然
1921~1923年间,冯·诺伊曼在苏黎世大学学习。1926年,他以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位,此时冯·诺伊曼年仅23岁。此后,他又转攻物理,在理论物理领域成就非凡。由于冯·诺伊曼的出众才华,在学术界“风光无限”。
1927~1929年,他相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年,他欣然接受了普林斯顿大学客座教授的职位,西渡美国成为美国的引进人才,1931年便成为该校终身教授,1933年转到该校的高级研究所,成为最初的六位教授之一,也是其中最年轻的一位。此外冯·诺伊曼还是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等学校的荣誉博士,美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林肯学院等机构的院士。1951~1953年,他担任美国数学会主席,1954年担任美国原子能委员会委员。如此丰富的经历使冯·诺伊曼成为科学界的传奇人物。
冯·诺伊曼在数学的诸多领域都进行了开创性的工作,并做出了重大贡献。在第二次世界大战前,他主要从事算子理论、集合论等方面的研究。1933年,冯·诺伊曼解决了希尔伯特第5问题。他还对一般拓扑群的结构有深刻的认识,弄清了它的代数结构和拓扑结构与实数是一致的。他对算子代数进行了开创性工作,并奠定了其理论基础,从而建立了算子代数这门新的数学分支。这个分支在当代有关数学文献中均称为“冯·诺伊曼代数”。冯·诺伊曼还创立了博弈论这一现代数学的又一重要分支。1944年发表了奠基性的重要论文《博弈论与经济行为》。论文中阐述了博弈论的纯粹数学形式以及对于实际博弈应用进行了详细说明。文中还包含了诸如统计理论等教学思想。冯·诺伊曼还在格论、连续几何、理论物理、动力学、连续介质力学、气象计算、原子能和经济学等领域都做过重要的工作。
冯·诺伊曼对人类的最大贡献要数对计算机科学、计算机技术和数值分析的开拓性工作。他曾经参与了世界上第一台电子计算机的研制。这一过程中,他撰写的长达101页的EDVAC方案是计算机史上的划时代文献,它具体地介绍了制造电子计算机程序设计的新思想。根据冯·诺伊曼提出的原理制造出的计算机被称为“冯·诺伊曼结构计算机”。现代计算机虽然结构更加复杂,计算能力更加强大,但仍然是基于这一原理设计的。
正是因为冯·诺伊曼做出的如此卓越的成就,无数荣誉和光环降临在这位天赋异禀的杰出数学家身上。1937年,冯·诺伊曼获美国数学学会的波策奖,1947年获美国总统的功勋奖章、美国海军优秀公民服务奖,1956年获美国总统的自由奖章和爱因斯坦纪念奖以及费米奖。
神算超人
冯·诺伊曼的天才在他的一些同事眼里,就不像是这个地球上的人应该有的。他们常说:“你看,他的确不是凡人,但在同人类长期共同生活之后,他也学会了怎样出色地去模仿世人了。”冯·诺伊曼的思维反应极快,分析能力也很强,几乎在别人才说出头几句话时,就能抓住核心,立即了解到对方最后的观点。
他还拥有惊人的心算才能,令同事们不得不佩服他这位“神算超人”。在ENIAC 计算机研制期间曾发生过这样一件事。有几个数学家聚在一起切磋数学难题,百思不得某题之解。其中一人决定带着台式计算器回家继续演算。次日清晨,他眼圈黑黑、面带倦容地走进办公室,颇为得意地对大家炫耀说:“我从昨天晚上一直算到今晨4点半,总算找到那道难题的五种特殊解答。它们一个比一个更难咧!”说话间,冯·诺伊曼推门进来:“什么题更难?”虽然只听到后面半句话,但“更难”二字立马使他来了劲。有人把题目讲给他听,冯·诺伊曼顿时把自己该办的事抛在脑后,兴致勃勃地提议道:“让我们一起来算算这五种特殊的解答吧。”
大家都想见识一下教授的“神算”本领。只见冯·诺伊曼眼望天花板,不言不语,迅速进到“入定”状态。约摸过了5分钟,他就说出了前四种解答,接着又在沉思着第五种……青年数学家再也忍不住了,情不自禁脱口讲出了答案。冯·诺伊曼吃了一惊,但没有说话。又过了1分钟,他才说道:“你算得对!”
那位数学家怀着崇敬的心情离去,他不无揶揄地想:“还造什么计算机哟,教授的头脑不就是一台‘超高速计算机’吗?”然而,冯·诺伊曼却呆在原地,陷入苦苦的思索,许久都不能自拔。有人轻声问他缘由,他不安地回答说:“我在想,他究竟用的是什么方法,这么快就算出了答案。”听到这句话,大家不禁哈哈大笑:“他用台式计算器算了整整一个晚上!”冯·诺伊曼先是一愣,然后也跟着开怀大笑起来。