第21章 冯·诺依曼

　　姓名：冯·诺依曼

　　出生地：匈牙利的布达佩斯

　　生卒年：1903-1957年

　　历史评价LiShiPingJia

　　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。

　　约翰·冯·诺依曼1930年12月28日生于匈牙利布达佩斯一个殷实的犹太人家庭里。他的父亲曾受匈牙利国王弗朗兹·约瑟夫的册封，获得低等贵族称号。

　　在布达佩斯，当时是数学界人才辈出的时代，冯·诺依曼与西拉德（1898年）、维格纳（1902年）和特勒（1908年）相比，仍然是他们中间的佼佼者。

　　关于他的童年，有不少传说。有的故事说他的记忆力十分惊人。他自幼爱好历史学，几乎过目成诵，终于成了拜占庭史的行家，还谙熟圣女贞德审讯的详情以及美国南北战争的细节。

　　有人曾说，他只要看过电话本的某一栏，即能谙记栏内的姓名、地址和电话号码。他不但机智过人，还富于幽默感，爱好双关语和俏皮的打油诗。

　　大多数的传说都讲到他自童年起在吸收知识和解题方面具有惊人的速度。他6岁时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的大作《函数论》的要义。

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　　著名的苍蝇难题

　　两名自行车选手在相距20英里以外以每小时10英里的匀速从南北两向相对而行。与此同时，有一只苍蝇以每小时15英里的匀速从南行的自行车前轮出发，飞往北行的自行车的前轮，然后再返回南行自行车的前轮，依此情形不断往返，直到苍蝇被辗死在两辆自行车的前轮之间。问：苍蝇飞行的总距离是多少？缓慢的解题方法是先求出苍蝇北飞的第一段距离，然后求出南飞的第二段距离，然后再求出第三段距离，最后计算出由此求得的无穷级数的总和。快捷的解题方法是从观察中知悉，两辆自行车出发后整一个小时即相遇，因此苍蝇恰好只有一小时的飞行时间；因此，答案一定是15英里。当有人向冯·诺依曼提出这道难题时，诺依曼不加思索就解了出来，这使提问者十分失望：“呀，你一定曾经听说过其中的奥妙！”诺依曼反问道：“你说的是什么奥妙？我仅是求出了无穷级数呀！”

　　冯·诺依曼十几岁时曾得到一位叫L.拉兹的颇有才智的中学教师的教诲，不久以后，他成了M.法格蒂和L.法杰尔的弟子。L.法杰尔人称“许多匈牙利数学家的精神之父。”

　　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。后来父子俩达成协议，诺依曼便去攻读化学。1921-1925年，他先后在柏林和苏黎世学习化学。1926年诺依曼同时获得苏黎世化学工程文凭和布达佩斯数学博士证书。

　　冯·诺依曼20岁时发表的序数定义，现在已被普遍采用，他的博士论文也是关于集合论的；他的公理化方法，在这个主题方面，留下了不可磨灭的标记。他一生中始终对集合论和逻辑抱有很大的兴趣。尽管1931年哥德尔证明了“数学的无矛盾性是不可能证明的”，说明数学推理能力有局限性，然而这仅仅使诺依曼情绪有过短暂的波动。

　　他在柏林（1926-1929年）和汉堡（1929-1930年）当过无薪大学教授（报酬直接来自学生的学费）。在这段时期，他离开了集合论，从事两个课题：量子理论和算子理论方面的工作。他被新的物理概念所激励，更广泛深入地进行无限维空间和算子的纯粹数学的研究。基本见解是希尔伯特空间中的向量几何和量子力学系统的态结构之间有着同样的形式性质。冯·诺依曼论述量子力学的著作（德文本），在1932年发表，它被译成法文（1947年）、西班牙文（1949年）和英文（1955年）。至今，该文仍是这个主题的经典著作。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。”

　　1930年，冯·诺依曼以客座讲师的身份赴普林斯顿大学讲学，任期一学年，次年即应聘当了普林斯顿大学的教授。1933年高级研究院成立时，他是研究院数学所奠基时代的六位教授之一，并在这一职位上工作了一生。

　　1930年冯·诺依曼与玛利埃塔·科维茜结婚，1935年生了一个女儿，取名玛利娜。冯·诺依曼神童般的幼年预示他将来必成大器，岁月果然证实了这点，他很快就成为数学界的明星。在他扬名数学界的同时，关于他的种种趣闻轶事也广为传播开来了。他是个世界主义者，然而，成为美国公民却是他自己做出的选择。

　　存储程序：冯·诺依曼结构

　　1937年冯·诺依曼与妻子离婚；1938年又与克拉拉·丹结婚。克拉拉·丹随诺依曼学习数学，后来成为优秀的程序编制家。

　　1940年，是冯·诺依曼科学生涯的一个转折点。在此之前，他是一个通晓物理学的登峰造极的纯粹数学家；1940年以后则成为了一位牢固掌握纯粹数学的应用数学家。他开始对把数学应用到物理领域去的最主要的工具偏微分方程发生了兴趣。此后，他的文章主要是论述统计、冲激波、流问题、水动力学、空气动力学、弹道学、爆炸学、气象学以及把非古典的数学应用到现实世界去的两个新的领域：博弈论和计算机。

　　1954年夏，冯·诺依曼被发现患有癌症，1957年2月8日，在华盛顿去世，终年54岁。

　　——传世佳言——

　　如果你根本不知道自己在讨论什么，那么对其强求精确是毫无意义的。

　　微积分是近代数学中最伟大的成就，它的重要性无论作怎样的估计都不会过分。