冯·诺伊曼逝世 60 周年，他是“计算机之父”，更是开了挂的“科学界外星人”

虎嗅APP · 公众号 · 科技媒体 · 2017-02-08 19:32

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今天，距离“计算机之父”冯·诺依曼（John von Neumann）逝世已经整整过去了 60 年。

在过去的岁月里，无论使用何种语言，全世界所有有关计算机的书籍和论文中，冯·诺依曼的名字和另一位也被称作“计算机之父”的图灵一起，被无可避免地反复提及—— 图灵建立了图灵机的理论模型，奠定了人工智能的基础，冯· 诺依曼则首先提出了计算机体系结构的设想。

1945年6月，诺伊曼以“关于EDVAC的报告草案”为题起草的长达101页的总结报告，定义了“冯•诺依曼体系结构”，继而宣告了电子计算机时代的开始。

“冯·诺依曼体系结构”从EDVAC一直沿用至今，其主要要点包括：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。其中，在计算机中使用二进制的设计理念是绝对革命性的，它大大简化机器的逻辑线路。

“冯·诺依曼体系结构”的伟大和重要性无需赘述，而对于作为天才和科学全才的冯·诺依曼来说，这似乎只是又一个他将数学应用到其他学科的成功案例。“计算机之父”、“博弈论之父”……更多的时候，人们更直接地称他为“科学界的外星人”。

一起来简要回顾下“外星人”短暂又传奇的一生。

布达佩斯的犹太天才

一战前后的二十年间，匈牙利的布达佩斯成了培养科学人材，尤其是数学家的沃土，这里涌现了日后充斥着当代的数学和物理年鉴的伟大人物，1903年12月28日，拥有犹太血统的冯·诺依曼正降生在这里。

他从小就显出惊人的记忆力和对于数学的强烈兴趣。6岁时，他能用古希腊语与父亲交谈，能心算做八位数除法，8岁掌握微积分，12岁就读懂领会了波莱尔《函数论》的要义。他后来精通 7 国语言。

诺依曼的一项绝活儿是背电话薄，从儿时家中招待客人时他就开始表演，一位客人随意地从簿中选一页上的一栏，年幼的冯·诺依曼看上几遍然后就把簿还给客人。他可以回答客人提出的任何问题，或者直接按顺序背出名字，地址，电话。后来，他赴美讲学，也曾给纽约居民表演这项绝活儿。

少年诺伊曼后来获得了“匈牙利数学家的精神之父”——L.法杰尔的提点，有望成为布达佩斯的数学家新星。但冯·诺依曼的父亲因考虑到经济上的原因，请人劝阻年方17岁的诺依曼不要成为数学家，诺依曼转而攻读化学。1921～1925年，他先后在柏林和苏黎世学习化学。

1926年，主攻化学的诺依曼，以22岁的年纪轻松同时获得苏黎世化学工程文凭和布达佩斯数学博士证书，并相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。

在普林斯顿，work hard play harder

1930年，冯·诺伊曼接受了普林斯顿大学客座教授的职位。次年，他就成为了普林斯顿大学终身教授。1933年转入普林斯顿高等研究院，与爱因斯坦等人成为该院最初的四位教授之一，无需上课。这一年，他部分解决了希尔伯特第五问题，证明了局部欧几里得紧群是李群。

诺伊曼在普林斯顿了其一生，在那里他留下了最辉煌的学术成就、证明以及一堆趣闻轶事。

20世纪40年代以前，诺依曼主要研究纯粹数学，在集合论、测度论、群论及算子理论等方面做出贡献。1940年以后诺依曼转向应用数学，研究成果集中在力学、经济学、数值分析和电子计算器方面。

他建立的算子环理论为量子力学奠定了数学基础。这一时期的代表作是《量子力学的数学基础》。诺贝尔奖金获得者E.维格纳，在一篇描述冯·诺依曼对量子力学所作贡献的讲演中说：量子力学方面的贡献，就足以“确保冯·诺依曼在当代理论物理领域中的特异地位。”

1944年，冯·诺依曼和摩根斯特恩合著的《博弈论和经济行为》是数理经济学的奠基性著作。他们将二人博弈推广到n人博弈结构并将博弈论系统的应用于经济领域，从而奠定了这一学科的基础和理论体系。后来《美丽心灵》原型、诺贝尔经济学奖得主约翰·纳什正是在此基础上提出了“纳什均衡”理论。

诺依曼一生沉迷思考，这使他学术成就丰厚，但因为思考和计算速度实在太快，他并不能成为一个好的讲师——给学生授课时，他飞速的思考过程让平常人难以跟上，学生们对他总是只在一大块黑板的一小部分上写一大串方程式，然后不等学生们抄下来就擦掉的做法意见很大。

冯·诺伊曼算得有多快呢？

有一次，诺贝尔物理学奖得者塞格雷和另一位诺奖得主为一个积分的有关问题争论了一个下午，却毫无进展。这时他们从开着的门缝中看到冯.诺依曼正沿着走廊朝他们的办公室走来，于是他们问冯.诺依曼：“您能帮我们解决这个积分问题吗？”困扰他们的积分问题就写在移动黑板上，冯.诺依曼走到门口，看了一眼黑板，立即给出了答案，大概花了3秒钟，此时，塞格雷和他同事完全被吓住了，他们根本不知道冯.诺依曼是怎么这么快就解决了这个难题的。

而据说，当·诺伊曼坐在火车上时，会比平时算得更快，还能背整页的《双城记》。

在普林斯顿，这两条关于诺伊曼的公式很有名：

（A）冯.诺依曼可以证明任何事情

（B）冯.诺依曼所证明的任何事情都是正确的

但出乎意料的是，课堂之外的诺伊曼，是一个社交和夜生活爱好者，他的房子是普林斯顿最大的一栋，他与妻子经常一周两次在家中举办派对，在普林斯顿很有名气。而还是在德国讲课时，他就是 Cabaret 时代柏林夜生活圈子的常客。

冯·诺伊曼在美国交情最深厚的朋友是斯塔尼斯拉夫·乌拉姆。乌拉姆的朋友技安卡罗罗塔写道 “他们会花好几个小时谈笑聊八卦，交换犹太笑话，时常在其中穿插数学话题。”

二战及战后，诺伊曼应美国国防部之邀，参与“曼哈顿计划”，担任美国军方制造原子弹的顾问，为第一颗原子弹的研制作出了贡献。

研究完核弹后，冯·诺伊曼打算要搞点比原子弹更重要的东西——计算机。但 1945 年美国无线电公司拒绝了冯.诺伊曼，他们决定不进入计算机领域。冯·诺伊曼被拒后，又是选择在普林斯顿继续进行他造计算机的计划。

数学很简单，世界太复杂

诺伊曼1957年因患癌症去世，年仅53岁。他曾以观察员身份参加了比基尼岛环礁核试验，很多人认为，他得癌症就与这次试验有关。

从确诊癌症到去世，他坚持了18个月，这一年半中，他一直在拼命工作，期间他接受了耶鲁大学西里曼讲座的邀请，但由于身体无法坚持他最终没能到场，在医院未完成的讲稿成为了他一生最后的作品——《计算机与人脑》（The Computer and the Brain,），在50年代，他就颇具前瞻性地将计算机和人脑进行了对比，为机器人研究指明了方向。

他妻子希望他在离开人世前的一段时间里清静一会儿，不要再思考问题了，“而约翰尼（诺伊曼的昵称）只要有一口气在，就要思考。

对了，冯·诺伊曼有句名言：“如果人们不相信数学简单，那是因为他们不知道真实世界有多复杂。”