20世紀最重要的數學家之一 計算機之父約翰·馮·諾依曼簡介
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馮·諾依曼(John von Neumann,1903~1957),原籍匈牙利,布達佩斯大學數學博士。20世紀最重要的數學家之一,在現代計算機、博弈論、核武器和生化武器等領域內的科學全才之一,被後人稱為“計算機之父”和“博弈論之父”。
先後執教於柏林大學和漢堡大學,1930年前往美國,後入美國籍。歷任普林斯頓大學、普林斯頓高級研究所教授,美國原子能委員會會員。美國全國科學院院士。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,開創了馮·諾依曼代數。第二次世界大戰期間為第一顆原子彈的研製作出了貢獻。為研製電子數字計算機提供了基礎性的方案。1944年與摩根斯特恩(Oskar Morgenstern)合著《博弈論與經濟行為》,是博弈論學科的奠基性著作。晚年,研究自動機理論,著有對人腦和計算機系統進行精確分析的著作《計算機與人腦》。
主要著作有《量子力學的數學基礎》(1926)、《計算機與人腦》(1958)、《經典力學的算子方法》、《博弈論與經濟行為》(1944)、《連續幾何》(1960)等。
人物生平
馮·諾依曼,著名匈牙利裔美籍數學家、計算機科學家、物理學家和化學家 。1903年12月28日生於匈牙利布達佩斯的一個猶太人家庭。
馮·諾依曼的父親麥克斯年輕有為、風度翩翩,憑着勤奮、機智和善於經營,年輕時就已躋身於布達佩斯的銀行家行列。馮·諾依曼的母親是一位善良的婦女,賢慧温順,受過良好教育。
馮·諾依曼從小就顯示出數學和記憶方面的天才,從孩提時代起,馮諾依曼就有過目不忘的天賦,六歲時他就能用希臘語同父親互相開玩笑。六歲時他能心算做八位數除法,八歲時掌握微積分,在十歲時他花費了數月讀完了一部四十八卷的世界史,並可以對當前發生的事件和歷史上某個事件做出對比,並討論兩者的軍事理論和政治策略,十二歲就讀懂領會了波萊爾的大作《函數論》要義。
微積分的實質是對無窮小量進行數學分析。人類探索有限、無限以及它們之間的關係由來已久,17世紀由牛頓萊布尼茨發現的微積分,是人類探索無限方面取得的一項激動人心的偉大成果。三百年來,它一直是高等學府的教學內容,隨着時代的發展,微積分在不斷地改變它的形式,概念變得精確了,基礎理論紮實了,甚至有不少簡明恰當的陳述。但不管怎麼説,八歲的兒童要弄懂微積分,仍然是罕見的。上述種種傳聞雖然不盡可信,但馮·諾伊曼的才智過人,則是與他相識的人們的一致看法。
1914年夏天,約翰進入了大學預科班學習,是年7月28日,奧匈帝國藉故向塞爾維亞宣戰,揭開了第一次世界大戰的序幕。由於戰爭動亂連年不斷,馮·諾依曼全家離開過匈牙利,以後再重返布達佩斯。當然他的學業也會受到影響。但是在畢業考試時,馮·諾依曼的成績仍名列前茅(除體育和書寫外,都是A)。
1921年,馮·諾依曼通過“成熟”考試時,已被大家當作數學家了。他的第一篇論文是和菲克特合寫的,那時他還不到18歲。麥克斯由於考慮到經濟上原因,請人勸阻年方17的馮·諾依曼不要專攻數學,後來父子倆達成協議,馮·諾依曼便去攻讀化學。
其後的四年間,馮·諾依曼在布達佩斯大學註冊為數學方面的學生,但並不聽課,只是每年按時參加考試,考試都得A。與此同時,馮·諾依曼進入柏林大學(1921年),1923年又進入瑞士蘇黎世聯邦工業大學學習化學。1926年他在蘇黎世聯邦工業大學獲得化學方面的大學畢業學位,通過在每學期期末回到布達佩斯大學通過課程考試,他也獲得了布達佩斯大學數學博士學位。
馮·諾依曼的這種不參加聽課只參加考試的求學方式,當時是非常特殊的,就整個歐洲來説也是完全不合規則的。但是這不合規則的學習方法,卻又非常適合馮·諾依曼。
逗留在蘇黎世期間,馮·諾依曼常常利用空餘時間研讀數學、寫文章和數學家通信。在此期間馮·諾依曼受到了希爾伯特和他的學生施密特和外爾的思想影響,開始研究數理邏輯。當時外爾和波伊亞兩位也在蘇黎世,他和他們有過交往。一次外爾短期離開蘇黎世,馮·諾依曼還代他上過課。聰慧加上得天獨厚的栽培,馮·諾依曼在茁壯地成長,當他結束學生時代的時候,他已經漫步在數學、物理、化學三個領域的某些前沿。
1926年春,馮·諾依曼到哥廷根大學任希爾伯特的助手。1927~1929年,馮·諾依曼在柏林大學任兼職講師,期間他發表了集合論、代數和量子理論方面的文章。1927年馮·諾依曼到波蘭裏沃夫出席數學家會議,那時他在數學基礎和集合論方面的工作已經很有名氣。
1929年,馮·諾依曼轉任漢堡大學兼職講師。1930年他首次赴美,成為普林斯頓大學的客座講師。善於彙集人才的美國不久就聘馮·諾依曼為客座教授。
馮·諾依曼曾經算過,德國大學裏現有的和可以期待的空缺很少,照他典型的推理得出,在三年內可以得到的教授任命數是三,而參加競爭的講師則有40名之多。在普林斯頓,馮·諾依曼每到夏季就回歐洲,一直到1933年擔任普林斯頓高級研究院教授為止。當時高級研究院聘有六名教授,其中就包括愛因斯坦,而年僅30歲的馮·諾依曼是他們當中最年輕的一位。
在高等研究院初創時間,歐洲來訪者會發現,那裏充滿着一種極好的不拘禮節的、濃厚的研究風氣。教授們的辦公室設置在大學的“優美大廈”裏,生活安定,思想活躍,高質量的研究成果層出不窮。可以這樣説,那裏集中了有史以來最多的有數學和物理頭腦的人才。
1930年馮·諾依曼和瑪麗達·柯維斯結婚。1935年他們的女兒瑪麗娜出生在普林斯頓。馮·諾依曼家裏常常舉辦時間持續很長的社交聚會,這是遠近皆知的。1937年馮·諾依曼與妻子離婚,1938年又與克拉拉·丹結婚,並一起回到普林斯頓。丹隨馮·諾依曼學數學,後來成為優秀的程序編制家。與克拉拉婚後,馮·諾依曼的家仍是科學家聚會的場所,還是那樣殷勤好客,在那裏人人都會感到一種聰慧的氣氛。
二次大戰歐洲戰事爆發後,馮·諾依曼的活動超越了普林斯頓,參與了同反法西斯戰爭有關的多項科學研究計劃。1943年起他成了製造原子彈的顧問,戰後仍在政府諸多部門和委員會中任職。1954年又成為美國原子能委員會成員。
馮·諾依曼的多年老友,原子能委員會主席斯特勞斯曾對他作過這樣的評價:從他被任命到1955年深秋,馮·諾依曼乾得很漂亮。他有一種使人望塵莫及的能力,最困難的問題到他手裏。都會被分解成一件件看起來十分簡單的事情,用這種辦法,他大大地促進了原子能委員會的工作。
馮·諾依曼的健康狀況一直很好,可是由於工作繁忙,到1954年他開始感到十分疲勞。
1955年的夏天,X射線檢查出他患有癌症,但他還是不停的工作,病勢擴展。後來他被安置在輪椅上,繼續思考、演説及參加會議。長期而無情的疾病折磨着他,慢慢地終止了他所有的活動。1956年4月,他進入華盛頓的沃爾特·裏德醫院,1957年2月8日在醫院逝世,享年53歲。
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