父子俩的第一篇论文发表

冯·诺依曼（John von Neumann，1903年12月28日-1957年2月8日），美籍匈牙利数学家计算机科学家、物理学家，是20世界最著名的数学家之一。冯·诺依曼是 布达佩斯大学 数学博士，在现代计算机、 博弈论 、核武器和生化武器等领域内的科学全才之一，被后人称为“现代计算机之父”、“博弈论之父”。 冯·诺依曼在1903年12月28日生于匈牙利布达佩斯的一个犹太人家庭。父亲麦克斯年轻有为、风度翩翩，凭着勤劳、机智和善于经营，年轻时就已跻身与布达佩斯的银行家行列。冯·诺依曼的母亲是一位善良的妇女，贤惠温顺，受过良好的教育。 冯·诺依曼从小就显示出数学和记忆力方面的天赋。六岁时他能心算做八位数除法，八岁时掌握微积分，在十岁时他花费了数月读完了一部四十八卷的世界史，并可以对当前发生的事件和历史上某个事件做出对比，并讨论两者的军事理论和政治策略 ，十二岁就读懂领会了波莱尔的大作《函数论》要义。 1914年夏天，约翰进入了大学预科班学习，是年7月28日，奥匈帝国借故向塞尔维亚宣战，揭开了第一次世界大战的序幕。由于战争动乱连年不断，冯·诺依曼全家离开过匈牙利，以后再重返布达佩斯。当然他的学业也会受到影响。但是在毕业考试时，冯·诺依曼的成绩仍名列前茅。 1921年，冯·诺依曼通过“成熟”考试时，已被大家当作数学家了。他的第一篇论文是和菲克特合写的，那时他还不到18岁。麦克斯由于考虑到经济上原因，请人劝阻年方17的冯·诺依曼不要专攻数学，后来父子俩达成协议，冯·诺依曼便去攻读化学。 其后的四年间，冯·诺依曼在 布达佩斯大学 注册为数学方面的学生，但并不听课，只是每年按时参加考试，考试都得A 。与此同时，冯·诺依曼进入柏林大学（1921年），1923年又进入瑞士苏黎世联邦工业大学学习化学。1926年他在 苏黎世联邦工业大学 获得化学方面的大学毕业学位，通过在每学期期末回到 布达佩斯大学 通过课程考试，他也获得了 布达佩斯大学 数学博士学位。 冯·诺依曼的这种不参加听课只参加考试的求学方式，当时是非常特殊的，就整个欧洲来说也是完全不合规则的。但是这不合规则的学习方法，却又非常适合冯·诺依曼。 逗留在苏黎世期间，冯·诺依曼常常利用空余时间研读数学、写文章和数学家通信。在此期间冯·诺依曼受到了希尔伯特和他的学生 施密特 和外尔的思想影响，开始研究 数理逻辑 。当时外尔和 波伊亚 两位也在苏黎世，他和他们有过交往。一次外尔短期离开苏黎世，冯·诺依曼还代他上过课。聪慧加上得天独厚的栽培，冯·诺依曼在茁壮地成长，当他结束学生时代的时候，他已经漫步在数学、物理、化学三个领域的某些前沿。1926年春，冯·诺依曼到 哥廷根大学 任 希尔伯特 的助手。1927～1929年，冯·诺依曼在柏林大学任兼职讲师，期间他发表了集合论、代数和量子理论方面的文章。1927年冯·诺依曼到波兰里沃夫出席数学家会议，那时他在数学基础和集合论方面的工作已经很有名气。 1929年，冯·诺依曼转任汉堡大学兼职讲师。1930年他首次赴美，成为普林斯顿大学的客座讲师。善于汇集人才的美国不久就聘冯·诺依曼为客座教授。 在普林斯顿，冯·诺依曼每到夏季就回欧洲，一直到1933年担任普林斯顿高级研究院教授为止。当时高级研究院聘有六名教授，其中就包括爱因斯坦，而年仅30岁的冯·诺依曼是他们当中最年轻的一位。 1930年冯·诺依曼和玛丽达·柯维斯结婚。1935年他们的女儿玛丽娜出生在普林斯顿。1937年冯·诺依曼与妻子离婚，1938年又与克拉拉·丹结婚，并一起回到普林斯顿。丹随冯·诺依曼学数学，后来成为优秀的程序编制家。与克拉拉婚后，冯·诺依曼的家仍是科学家聚会的场所，还是那样殷勤好客，在那里人人都会感到一种聪慧的气氛。 二次大战欧洲战事爆发后，冯·诺依曼的活动超越了普林斯顿，参与了同反法西斯战争有关的多项科学研究计划。1943年起他成了制造原子弹的顾问，战后仍在政府诸多部门和委员会中任职。1954年又成为美国原子能委员会成员。 1955年的夏天，X射线检查出他患有癌症，但他还是不停的工作，病势扩展。后来他被安置在轮椅上，继续思考、演说及参加会议。长期而无情的疾病折磨着他，慢慢地终止了他所有的活动。1956年4月，他进入华盛顿的沃尔特·里德医院，1957年2月8日在医院逝世，享年53岁。

X射线这个新事物被发现以后，德国物理学家劳厄（Laue）开始研究X射线的性质，1909年，他用X射线照射晶体以后发现了衍射现象。并首次用实验验证了晶体的空间点阵假说，获得了1914年的诺贝尔奖。而英国的布拉格（Bragg）父子则想到怎样用X射线分析晶体结构，并创立布拉格方程阐明了它的原理，结果父子俩同时获得1915年诺贝尔奖。25岁的儿子更是初生牛犊不怕虎，成为迄今为止所有诺贝尔奖获得者中最年轻的科学家。英国的巴克拉（Barkla）研究X射线的光谱学，也获得了诺贝尔奖；西格巴恩父子（Siegbahn）分别在X射线光谱学和能谱研究上取得了突破性进展，先后获得诺贝尔奖。 这一新事物所带来的连锁效应还没有结束。威尔金斯采用X射线衍射技术测定生物大分子DNA的结构，这使得他和克里克、沃森同时获奖。通过善用X射线获得诺贝尔生理学奖的还有3位科学家。缪勒（Muller）用X射线照射果蝇受精卵，找到了诱发果蝇基因突变的一些规律，成为用X射线照射诱发基因突变的第一人。比德尔（Beadle）则用X射线诱发红色面包霉基因突变，证明一个基因一个酶，成为开创生化遗传学的先驱。莱德伯格（Lederberg）用X射线照射大肠杆菌诱发营养缺陷型突变体，证明了细菌也存在有性繁殖。据不完全统计，与X射线有关的 Nobel 三大科学奖总计不下15项，蕴含的创新机遇真的是不可胜数。 天然放射性被发现以后，第二年，居里夫人就将对它的进一步研究作为自己的博士论文，他和丈夫发明了石英压电秤，来检测放射性的强度，结果发现了比铀辐射强数百倍的放射性镭和钋，与贝克勒尔同获Nobel奖。 卢瑟福（Rutherford）则另辟蹊径，没有像居里夫人那样去测量放射性的强度。而是测铀辐射的穿透力，使其穿透一层层铝箔，每一层铝箔厚5个微米，当铝箔加到第4层时，95%的射线被挡住了，然后他再一层一层地叠加上去，却发现剩余5%的射线强度很少变化。他很想知道加到多少层射线强度才会再有变化，结果加到第100层时，他发现在剩余5%的基础上，射线强度又下降了50%。由此他得出，铀辐射至少含有3种射线，它们的穿透力相差悬殊。穿透力最差的是α，其次是β，再其次是γ。他回过头来专门研究α射线，发现α射线是带正电的He原子核。这一研究使他获得了诺贝尔奖。实际上，卢瑟福的最大贡献不是在这方面，而是在于他对原子核结构的研究。 通过这些事例，我想告诉大家，对新事物的探索绝对要避免步人后尘。每一个新事物有很多侧面，当有人已经占据了它的东面时，你可以尝试攻下它的西面；当有人在它的南面崭露头角时，你还可以绕到它的北面看看。现在，社会上跟风的问题很严重，但科学研究绝对不能单纯模仿。我们要有新的路子，要选择与众不同的角度。只有这样，你才有可能独辟蹊径，自主地开拓出一片新天地。 创新要最大限度地发挥想象力 创新不外乎发现前所未知、创造前所未有。事物的表象具体而可感知，但事物的本质和内在联系既看不见又摸不着，不借助想象你是难以洞察的。我们常说，想象源于现实又超越现实。为什么源于现实呢？因为想象不能凭空而发，它必须基于你脑海中原有的观念或印象。比如孟德尔的遗传因子就是在豌豆性状遗传规律性演变的现实基础上想象出来的东西。但想象又超越现实，因为孟氏提出遗传因子假说时，尚不知其为何物。经过后人的努力，一步一步地不仅发现它就是DNA，还揭示出它的分子结构与功能，以及它如何进行自我复制与传递遗传信息等等。前后历时近100年，足见孟氏想象力的超前性。同时也表明，发现前所未知绝对离不开想象力的发挥。难怪牛顿如此强调：“没有大胆的猜想，就做不出伟大的发现。”爱因斯坦也说过，想象远比知识更重要，想象是知识进步的源泉。 想象是一种抽象思维能力，自然离不开思考和联想。联想必须有广博的知识与丰富的经验作基础，否则就会流于不着边际的空想。19世纪，班廷（Banting）发现胰岛素的实验是怎么做的呢？首先，结扎胰岛管使胰腺萎缩，保留胰岛。其次，粉碎萎缩的胰脏，制备提取液，不是消化腺而是胰岛的提取物。再次，把提取物注射到糖尿病模型狗体内，结果狗慢慢好了起来。这样导致了胰岛素的发现。班廷的实验设想来自两项互不相干的研究。其中一个实验是人们把狗的胰脏全部切除后，狗就因糖尿病而昏迷死亡。而另有一个报告说，胰腺导管堵塞后，消化腺功能会丧失，但这对糖代谢没有影响。班廷把两个实验联系起来，加以想象，就形成了自己独特的思路。 所以说，想象绝不是对已有的知识和经验进行简单的再现或者相加，而是必须改变人类头脑中固有的思维模式，换一种眼光去看待事物、理解事物，而且以与众不同的方式提出问题、解决问题。爱因斯坦曾就此说过：“敢于在风马牛不相及的概念之间寻找联系，可能给重大发现提供启示。”所以，学习加思考是培养想象力的不二法门。 接下来，我讲最后一个例子。莱德伯格(Lederberg)用大肠杆菌做杂交实验，证明了细菌也存在有性繁殖。他的实验是如何进行的呢？在第一个实验，他用X射线照射大肠杆菌，诱发营养缺陷型的双基因突变体。接下来，他把两种不同的双基因突变体分别克隆了1亿个，在基本培养基上混合培养。大肠杆菌的生殖方式主要是一分为二的无性繁殖，而以这种方式进行繁殖的细菌突变体都是有营养缺陷的，在基本培养基上难以存活。果然，大肠杆菌一批批地死了，但最后竟然有少数存活了下来。凡是带有营养缺陷型基因的突变体，在同样的实验条件下一个都活不成。但混合培养的少数残留者竟然一代代繁殖下来，显然他们的基因全都正常。但他们的正常基因是从哪儿来的呢？只能是同时继承了两种突变体的正常基因，是二者正常基因重组所产生的后代。莱氏以此雄辩地证明了细菌也存在有性繁殖。这就突破了人们认为只有那些表象上雌雄有别的生物才能进行有性生殖的传统观念。莱氏产生细菌也可能存在有性繁殖的遐想时，年方19岁，刚进入哥伦比亚大学医学院一年级就读，旋即辍学转入耶鲁大学塔特姆(Tatum)实验室验证他的设想，21岁即在Nature上发表首篇论文，23岁获PhD学位，29岁升为教授，33岁成为Nobel生理学或医学奖获奖年龄第二小的得主。他应是大胆想象、执着求证并导致成功的最佳范例。 创意来自想象，行动实现创新。任何创意必须付诸行动，才能成为现实，否则它只能停留在空想阶段。很多诺贝尔奖得主的创意最初并不是自己的，而是别人的。但别人把这些创意束之高阁，而他们悄悄将其发掘出来，并落实到行动上。当然在这个过程中，所有的人都难免遭遇困难和挫折，甚至被讥笑、被否定。比如沃森和克里克的头两个模型失败之后，很多人对这两个初出茅庐的小伙子敢触碰世界性难题表示不屑一顾。有人戏称他们的模型为WC结构（沃森和克里克姓氏开头的字母连起来是WC），认为他们的想法注定要被倒进WC的抽水马桶中冲走。

冯·诺依曼1903年12月28日生于匈牙利，1957年2月8日死于美国。我想知道计算机的人一定对他不会陌生，它可以称为计算机之父了，现在我们面前计算机内采用的体系结构就是以他的命名的冯·诺依曼结构。 冯·诺依曼小时就十分聪明，6岁时就能够心算8位数字的除法，它在匈牙利接受了他的初等教育，并于18岁发表了第一篇论文！在1925年取得化学文凭后，他把兴趣转向了喜爱已久的数学，并于1928年取得博士学位，它在集合论等方面取得了引人注目的成就。1930年他应邀访问普林斯顿大学，这所大学的高等研究所于1933年建立，他成为最早的6位数学教授之一，直到他去世，它一直是这个研究所的数学教授。后来他为成为美国公民。 1936到1938图灵（另一位伟大的计算机科学家）是普林斯顿大学数学系的研究生，冯·诺依曼邀请图灵当他的助手，可是图灵钟情于剑桥而未能如冯·诺依曼所愿，一年后，二次世界大战使图灵卷入了战争，1934年图灵曾经发表的论文"On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungs-problem"不可不提，在这篇论文中，图灵提出了通用机的概念，冯·诺依曼应该知道了这个思想，至少后来他是不是应用了这个思想却不得而知。 冯·诺依曼迅速发现了这种后来被称之为计算机的通用机器的用处在于解决一些实际问题，而不是一个摆设，因为战争的原因冯·诺依曼开始接触到许多数学的分支，使他开始萌生了使用一台机器进行计算的想法，虽然我们现在都知道第一台计算机ENIAC有他的努力，可是在此之前他碰到的第一台计算机器是Harvard Mark I (ASCC)计算器。冯·诺依曼有一种非凡的沟通能力，能够在不同的科学家之间担任一个中介者的角色，虽然这些科学家并不想让别人知道自己的秘密。冯·诺依曼建造的机器名为IAS机，一些由国家实验室建造的计算机不过是IAS机的复本而已。 战后冯·诺依曼继续致力于IAS机的开发工作，并帮助解决氢弹研制中的计算问题。在他死后，它在计算机界的名声并不大，以至于他的传记作家对他在计算机上的贡献也只一笔带过。 冯·诺依曼与他的计算机

约翰·冯·诺依曼20世纪即将过去，21世纪就要到来．我们站在世纪之交的大门槛，回顾20世纪科学技术的辉煌发展时，不能不提及20世纪最杰出的数学家之一的冯·诺依曼．众所周知，1946年发明的电子计算机，大大促进了科学技术的进步，大大促进了社会生活的进步．鉴于冯·诺依曼在发明电子计算机中所起到关键性作用，他被西方人誉为"计算机之父"．而在经济学方面，他也有突破性成就，被誉为“博弈论之父”。在物理领域，冯·诺依曼在30年代撰写的《量子力学的数学基础》已经被证明对原子物理学的发展有极其重要的价值。在化学方面也有相当的造诣，曾获苏黎世高等技术学院化学系大学学位。与同为犹太人的哈耶克一样，他无愧是上世纪最伟大的全才之一。约翰·冯·诺依曼 （ John Von Nouma，1903－1957），美藉匈牙利人，1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯，父亲是一个银行家，家境富裕，十分注意对孩子的教育．冯·诺依曼从小聪颖过人，兴趣广泛，读书过目不忘．据说他6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈，一生掌握了七种语言．最擅德语，可在他用德语思考种种设想时，又能以阅读的速度译成英语．他对读过的书籍和论文．能很快一句不差地将内容复述出来，而且若干年之后，仍可如此．1911年一1921年，冯·诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间，就崭露头角而深受老师的器重．在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文，此时冯·诺依曼还不到18岁．1921年一1923年在苏黎世大学学习．很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位，此时冯·诺依曼年仅22岁．1927年一1929年冯·诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位，西渡美国．1931年他成为美国普林斯顿大学的第一批终身教授，那时，他还不到30岁。1933年转到该校的高级研究所，成为最初六位教授之一，并在那里工作了一生． 冯·诺依曼是普林斯顿大学、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校的荣誉博士．他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且学院等院的院土． 1954年他任美国原子能委员会委员；1951年至1953年任美国数学会主席．1954年夏，冯·诺依曼被使现患有癌症，1957年2月8日，在华盛顿去世，终年54岁．冯·诺依曼在数学的诸多领域都进行了开创性工作，并作出了重大贡献．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．1923年关于集合论中超限序数的论文，显示了冯·诺依曼处理集合论问题所特有的方式和风格．他把集会论加以公理化，他的公理化体系奠定了公理集合论的基础．他从公理出发，用代数方法导出了集合论中许多重要概念、基本运算、重要定理等．特别在1925年的一篇论文中，冯·诺依曼就指出了任何一种公理化系统中都存在着无法判定的命题．1933年，冯·诺依曼解决了希尔伯特第5问题，即证明了局部欧几里得紧群是李群．1934年他又把紧群理论与波尔的殆周期函数理论统一起来．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，并奠定了它的理论基础，从而建立了算子代数这门新的数学分支．这个分支在当代的有关数学文献中均称为冯·诺依曼代数．这是有限维空间中矩阵代数的自然推广． 冯·诺依曼还创立了博奕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《博奕论与经济行为》．论文中包含博奕论的纯粹数学形式的阐述以及对于实际博奕应用的详细说明．文中还包含了诸如统计理论等教学思想．冯·诺依曼在格论、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作过重要的工作．冯·诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学、计算机技术和数值分析的开拓性工作．现在一般认为ENIAC机是世界第一台电子计算机，它是由美国科学家研制的，于1946年2月14日在费城开始运行．其实由汤米、费劳尔斯等英国科学家研制的"科洛萨斯"计算机比ENIAC机问世早两年多，于1944年1月10日在布莱奇利园区开始运行．ENIAC机证明电子真空技术可以大大地提高计算技术，不过，ENIAC机本身存在两大缺点：（1）没有存储器；（2）它用布线接板进行控制，甚至要搭接几天，计算速度也就被这一工作抵消了．ENIAC机研制组的莫克利和埃克特显然是感到了这一点，他们也想尽快着手研制另一台计算机，以便改进．1944年，诺伊曼参加原子弹的研制工作，该工作涉及到极为困难的计算。在对原子核反应过程的研究中，要对一个反应的传播做出“是”或“否”的回答。解决这一问题通常需要通过几十亿次的数学运算和逻辑指令，尽管最终的数据并不要求十分精确，但所有的中间运算过程均不可缺少，且要尽可能保持准确。他所在的洛·斯阿拉莫斯实验室为此聘用了一百多名女计算员，利用台式计算机从早到晚计算，还是远远不能满足需要。无穷无尽的数字和逻辑指令如同沙漠一样把人的智慧和精力吸尽。被计算机所困扰的诺伊曼在一次极为偶然的机会中知道了ENIAC计算机的研制计划，从此他投身到计算机研制这一宏伟的事业中，建立了一生中最大的丰功伟绩。1944年夏的一天，正在火车站候车的诺伊曼巧遇戈尔斯坦，并同他进行了短暂的交谈。当时，戈尔斯坦是美国弹道实验室的军方负责人，他正参与ENIAC计算机的研制工作。在交谈在，戈尔斯坦告诉了诺伊曼有关ENIAC的研制情况。具有远见卓识的诺伊曼为这一研制计划所吸引，他意识到了这项工作的深远意义。冯·诺依曼由ENIAC机研制组的戈尔德斯廷中尉介绍参加ENIAC机研制小组后，便带领这批富有创新精神的年轻科技人员，向着更高的目标进军．1945年，他们在共同讨论的基础上，发表了一个全新的"存储程序通用电子计算机方案"--EDVAC（Electronic Discrete Variable AutomaticCompUter的缩写）．在这过程中，冯·诺依曼显示出他雄厚的数理基础知识，充分发挥了他的顾问作用及探索问题和综合分析的能力。诺伊曼以“关于EDVAC的报告草案”为题，起草了长达101页的总结报告。报告广泛而具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想。这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献，它向世界宣告：电子计算机的时代开始了。EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备，并描述了这五部分的职能和相互关系．报告中，诺伊曼对EDVAC中的两大设计思想作了进一步的论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。设计思想之一是二进制，他根据电子元件双稳工作的特点，建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点，并预言，二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。实践证明了诺伊曼预言的正确性。如今，逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段，在EDVAC中采用的主要逻辑线路也一直沿用着，只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法作了改进。程序内存是诺伊曼的另一杰作。通过对ENIAC的考察，诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点－－没有真正的存储器。ENIAC只在20个暂存器，它的程序是外插型的，指令存储在计算机的其他电路中。这样，解题之前，必需先相好所需的全部指令，通过手工把相应的电路联通。这种准备工作要花几小时甚至几天时间，而计算本身只需几分钟。计算的高速与程序的手工存在着很大的矛盾。针对这个问题，诺伊曼提出了程序内存的思想：把运算程序存在机器的存储器中，程序设计员只需要在存储器中寻找运算指令，机器就会自行计算，这样，就不必每个问题都重新编程，从而大大加快了运算进程。这一思想标志着自动运算的实现，标志着电子计算机的成熟，已成为电子计算机设计的基本原则。1946年7，8月间，冯·诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯在EDVAC方案的基础上，为普林斯顿大学高级研究所研制IAS计算机时，又提出了一个更加完善的设计报告《电子计算机逻辑设计初探》．以上两份既有理论又有具体设计的文件，首次在全世界掀起了一股"计算机热"，它们的综合设计思想，便是著名的"冯·诺依曼机"，其中心就是有存储程序原则--指令和数据一起存储．这个概念被誉为'计算机发展史上的一个里程碑"．它标志着电子计算机时代的真正开始，指导着以后的计算机设计．自然一切事物总是在发展着的，随着科学技术的进步，今天人们又认识到"冯·诺依曼机"的不足，它妨碍着计算机速度的进一步提高，而提出了"非冯·诺依曼机"的设想．冯·诺依曼还积极参与了推广应用计算机的工作，对如何编制程序及搞数值计算都作出了杰出的贡献． 冯·诺依曼于1937年获美国数学会的波策奖；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．冯·诺依曼逝世后，未完成的手稿于1958年以《计算机与人脑》为名出版．他的主要著作收集在六卷《冯·诺依曼全集》中，1961年出版．另外，冯·诺依曼40年代出版的著作《博弈论和经济行为》，使他在经济学和决策科学领域竖起了一块丰碑。他被经济学家公认为博弈论之父。当时年轻的约翰·纳什在普林斯顿求学期间开始研究发展这一领域，并在1994年凭借对博弈论的突出贡献获得了诺贝尔经济学奖。