约翰·冯·诺依曼(John von Neumann,1903年12月28日-1957年2月8日),美籍匈牙利裔犹太人,20世纪最重要的数学家之一,是现代计算机、博弈论、流体力学、弹道学、核武器(核威慑)等领域的科学全才,被誉为“博弈论之父”“计算机之父”,历任普林斯顿大学、普林斯顿高级研究所教授,美国原子能委员会会员、美国全国科学院院士。1921年冯诺依曼进入柏林大学;1923年进入瑞士苏黎世联邦工业大学学习化学。著有《
量子力学的数学基础》《计算机与人脑》《经典力学的算子方法》《博弈论与经济行为》《连续几何》等。
生平
1903年12月28日,冯·诺依曼作为长子出生在
布达佩斯的一个犹太银行家家庭。父亲原名诺依曼•米克绍Neumann Miska (马克思•诺依曼Max Neumann),1913年因“在金融领域立下功劳”获得一个世袭头衔“冯”(von),全名是Margittai Neumann Miska(
德语:Maximilian Neumann von Margitta)。约翰·冯·诺依曼的名字也就成了Margittai Neumann Janos(音译为毛尔吉陶依•诺依曼•亚诺什),德语Johann Neumann von Margitta,后来简化为约翰·冯·诺依曼(John von Neumann)。家人称其为扬奇(Jancsi)。起初,诺依曼兄弟在家接受犹太式的家庭教育,有两名德语和
法语老师和其他科目的专门教师,也可以在父亲的图书室阅读。冯·诺依曼记忆力惊人,且从小就展露数学天赋,但在体育和音乐方面才华平平。
1914年冯·诺依曼就读于布达佩斯三所精英高中之一的卢瑟伦中学(Lutheran Gymnasium),在这里引起了拉斯洛•拉茨的重视。13岁时,他还接受了布达佩斯大学教授约瑟夫•库尔察克、加布里埃尔•赛戈、迈克尔•费克特和利奥波特•费耶尔的指导,17岁发表了第一篇原创论文(与一费克特撰写)。
1921年,获得厄特沃什奖并结束了中学时代的冯·诺依曼原本励志成为一名数学家,但是他父亲认为数学赚不到钱,父子妥协下,冯·诺依曼在柏林大学入学后选修了化学工程,后转学至苏黎世的瑞士技术学校(Swiss Technicail High School),同时在布达佩斯大学学习数学(并不上课学习,仅在期末前往布达佩斯参加考试)。
1923年,冯•诺依曼完成了他的长篇论文,
德国《数学杂志》收到投稿后交给了弗兰克尔审阅,弗拉克尔读完深感震撼,邀请冯•诺依曼面谈,最终以“集合论的一种公理化”为题发表,这篇论文尚未发表便已在重量级人物间传阅,从那时起冯•诺依曼成为了
戴维·希尔伯特家的常客。
1925年,获得瑞士
苏黎世联邦工业大学化学工程学位,1926年春,冯·诺依曼到
哥廷根大学任希尔伯特的助手。同年,获得
布达佩斯大学数学博士学位。先后在柏林大学、
汉堡大学任私人教师,没有编制和薪水,酬劳来自自修课学生的学费。1926-1929年,发表了25篇论文,在集合论、
代数和量子力学方面取得了一系列的研究成果,包括:1928年发表《关于伙伴游戏理论》,利用讨价还价能力矩阵建立了零和游戏和两人对策的极大极小
定理,成为博弈论的基石和中心定理;在测度论方面,发表了《一般的测度理论》把测度问题从欧氏空间推广到非阿贝尔群,在算子方面,给出了希尔伯特空间的抽象定义,建立了自己的谱理论。
1929年,
普林斯顿大学邀请冯·诺依曼作为讲师开展关于量子力学的课程,冯·诺依曼欣然接受但先前往布达佩斯“处理一个家庭问题”——与玛丽埃特(Marietta Kovesi)举行婚礼。随后携新婚妻子前往美国。
1930年,冯·诺依曼受邀到普林斯顿大学任教(不久被聘为访问教授),同时还担任着德国的科研岗位,并每个夏天前往德国,但是随着政治局势严峻冯诺依曼不得不减少前往
德国的次数。
1932年,在普利斯顿的一个数学研讨班上做了一个报告,从数学的角度指出了经济问题的解决方案。该报告在1945年译成英文后在
英国重新发表,题为《普遍经济均衡的一个模型》,此文被公认为是梳理
经济学最重要的论文。其著作《
量子力学的数学基础》也在1932年出版,成为经典
教科书。
1933年,在普林斯顿大学成立的高级研究院成为最年轻教授,与
阿尔伯特·爱因斯坦同样成为数学学院的创始人之一。同年,
阿道夫·希特勒上台德国总理,犹太血统科学家受到纳粹迫害,冯·诺依曼辞去了
德国的职位。1935年,玛丽埃特生下冯·诺依曼唯一的孩子——女儿马丽娜(Marina von Neumann)。
1937年,冯·诺依曼与玛丽埃特离婚,并加入美国国籍。此时冯·诺依曼已经肯定战争必然会打起来,为了给美国做出贡献,他申请参加了美国陆军军械局预备中尉的考试。1938年,冯·诺依曼与克拉里·丹(Klara Dan)结婚。1939年1月冯·诺依曼顺利的通过了最后一门考试后,却由于年龄已满25岁而被最终拒绝。
1940年,德国在
法国本土长驱直入,这对冯·诺依曼来说不算意外,同时他认为
英国能够抵抗住
德国入侵,也相信美国会在1941年参战。在冯·诺依曼看来“同
阿道夫·希特勒的战争不是一场外国人的战争”,因而他不断写信、发电报给国会议员全力支持美国参与战争。同年,冯·诺依曼加入了阿伯丁试验场弹道研究实验室的陆军部科学咨询委员会,成为前计算机时代冲击波和弹道轨迹的计算者。冯·诺依曼的研究从
纯粹数学转向
应用数学。
1942年,冯·诺依曼作为复杂爆破计算大师声名鹊起,很快被转到海军机械部
水雷作战处。因英国面对德国在
英吉利海峡布放大量感应若干次才爆炸的水雷,冯·诺依曼被派往英国解决这个问题,冯·诺依曼通过数学技巧轻而易举的完成了此项任务。
1943年,冯·诺依曼被从英国召回,被任命为
新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯实验室顾问加入
曼哈顿计划。在人科学家汇聚的洛斯阿拉莫斯,冯·诺依曼成为了最受物理学家尊敬的数学家,他指导了原子最佳结构的设计、利用数学模拟实验提出了实现大规模热核反应的方案,并亲自设计了一枚由棱镜构成的内爆装置促成了第一次核试验的成功。
1945年,冯·诺依曼将对
EDVAC项目所做的记录进行提炼,6月发行《关于离散变量自动电子计算机的草案》(First Draft of a Report on the EDVAC),描述了存储程序电子计算机设计的轮廓,即冯·诺依曼架构。
1955年夏冯·诺依曼成为美国原子能委员会委员(全美5人),同时保留了冯·诺依曼导弹委员会主席一职,同时他还进行了许多其他项目,包括对新型计算机的研究和《
计算机与人脑》讲座准备等等,1956年冯·诺依曼成为了
加利福尼亚大学的自由教授,同时与IBM达成合作获得支持 。
1957年2月8日,冯·诺依曼因癌症逝世于美国
华盛顿哥伦比亚特区,安葬于普林斯顿公墓。
成就和贡献
社会职务
以上资料来源
评价
冯·诺依曼是20世纪20年代纯数学家中的革新者,在应用物理学、
决策学、气象学、生物学、经济学和战争威慑论等方面取的不俗的成绩,成为现代数字计算机的开山鼻祖,影响了美国的核、热核以及导弹威慑的进程。
诺贝尔物理学奖得主尤金·威格纳说:只有冯·诺依曼是天才。
诺贝尔物理学奖获得者维格纳曾评价:对量子力学的贡献,就足以“确保诺依曼在当代物理学中的特殊地位”。
萨缪尔森由衷的赞叹:“冯·诺依曼是无与伦比的,他不过在经济学领域蜻蜓点水,这一领域便今非昔比了。”
20世纪90年代,
普林斯顿高等研究院迎来60华诞时,院方认真总结了三个标志性成果,其中就包含“冯·诺依曼的工作”。(另外两个分别是:
库尔特·卡塞雷斯对连续统问题的研究、杨振宁和李政道推翻宇称守恒定律)
荣誉
约翰·冯·诺依曼获得美国数学学会波策奖(1937)、美国总统功勋奖章、杰出公民服务奖(1947)、美国总统授予自由勋章、阿尔伯特·爱因斯坦纪念坦奖和恩里科·费米(1956)。
IEEE董事会1990年设立每年“表扬在
计算机科学和技术上具有杰出成就的科学家”的奖项,并命名为“冯·诺依曼奖”(IEEE John von Neumann Medal)
轶事
关于冯诺依曼流传着许多传奇故事:6岁心算8位数乘法,8岁掌握微积分,12岁能读懂波莱尔的《函数论》,记忆力惊人随时可以吧整部《
双城记》背诵出来,10岁通晓5种(或7种)语言,无论如何,都认可他是一个“罕见的天才”。
在一个晚会上,女主人提问冯诺依曼:相距1英里的两列火车以30mph的时速同轨道相向而行,一只
苍蝇在两车间以60英里每小时往返飞行,在两列车相会时苍蝇飞了多远。大多数懂数学的人都会计算苍蝇每次来回飞行飞行的路程,然后求和,这个方法直观却涉及无穷级数求和,很费时间;更聪明的方法是先计算两车相会所需时间,再乘以苍蝇的飞行速度。冯诺依曼却在听完问题后脱口而出:“一英里。”女主人表示惊讶:“大多数数学家都没有看出其中的技巧,而是用无穷级数计算,就不知道要算多久。”“什么技巧?我也是用无穷级数算的。”冯诺依曼诧异的问。
研制
计算机时期,一群数学家在切磋数学难题时被一个题卡住了,其中一人用台式计算机回家算了一晚,得出五种解答。冯诺依曼得知题目后,兴致勃勃的提议一起计算这些解答,他仅用五分钟左右就得出四种解答,并被印证正确。那位数学家怀着崇敬的心情离开后,冯诺依曼却陷入沉思,别人询问才知道他在想对方是用的什么方法如此快算出了答案,得知其用计算机算了一晚才开怀大笑。
参考资料
冯·诺依曼.sx.xxu.edu.cn.2023-12-28