冯·诺依曼的传奇人生

1903年12月28日，在匈牙利布达佩斯的一个犹太家庭，一个男婴呱呱坠地。

男婴的父亲，是一位成功的银行家。能够喜得贵子，让他非常兴奋。他希望这个孩子将来能够继承自己的事业，成为一个商业精英。

事实上，这个男孩日后的成长轨迹并未如他父亲所愿。男孩没有经商，更没有成为商业精英。但是，他所取得的成就，远远超过了他父亲的期望。

这个男孩，便是后来被称为“计算机之父”和“博弈论之父”的超级天才、计算机冯式架构的提出者、世界上第一颗原子弹背后的英雄——约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）。

冯·诺依曼

 

神童的早期岁月

冯·诺依曼最开始的名字并不叫冯·诺依曼。

他父亲原名诺依曼•米克绍（Neumann Miska）。1913年，因“在金融领域立下功劳”，获得一个世袭头衔“冯”（von），名字变成了Maximilian Neumann von Margitta。约翰·冯·诺依曼的名字也就成了Johann Neumann von Margitta，后来简化为约翰·冯·诺依曼。

冯·诺依曼是一个不折不扣的天才。他6岁时就能用古希腊语与父亲互相开玩笑，并能在心算中完成八位数的除法。10岁时，他花费了数月，读完了一部四十八卷的世界史，并点评其中的军事理论和政治策略。

小时候的冯·诺依曼

 

这种惊人的记忆力和数学天赋，使得他在早期的教育中脱颖而出。

前面我们提到，冯·诺依曼的家境很优越。他从小就在自己家里接受犹太式的家庭教育，有专门的德语、法语以及其他科目的教师，也可以在父亲的图书室阅读。这为他的学识打下了坚实的基础。

1914年，冯·诺依曼进入布达佩斯三所精英高中之一的卢瑟伦中学（Lutheran Gymnasium）就读。

在这里，他的数学天赋成功引起了著名学者拉斯洛•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岁时，冯·诺依曼成功发表了自己的第一篇原创论文（与费克特合著）。

1921年，18岁的冯·诺依曼高中毕业，准备考大学。

他本人痴迷于数学，励志想要成为一名数学家。但是他父亲觉得学数学赚不到钱，想让他学化学。

经过一番讨价还价，最终冯·诺依曼在柏林大学入学后选修了化学工程（后转入苏黎世联邦理工学院），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。但他每次都能得A。）

年轻时的冯•诺依曼

 

1923年，冯•诺依曼完成了他的长篇论文，并投稿给德国《数学杂志》。《数学杂志》收到投稿后，交给了著名学者弗兰克尔审阅。弗拉克尔读完深感震撼，邀请冯•诺依曼面谈。

这篇名为“集合论的一种公理化”的论文尚未发表，便已在重量级人物间传阅。著名数学家大卫·希尔伯特非常喜欢这个才华横溢的年轻人，经常邀请他到家里做客。

几年后，1926年，23岁的冯•诺依曼同时获得了苏黎世联邦理工学院的化学工程学位和布达佩斯大学的数学博士学位。

有趣的是，在数学博士学位答辩时，大卫·希尔伯特只问了他一个问题——“我从没见过这么漂亮的晚礼服，你的裁缝是谁？”这从侧面说明，冯•诺依曼的学术能力早已满足博士学位要求，根本都不用考察。

学术迁徙与巅峰

获得博士学位后，冯·诺依曼前往哥廷根大学，担任大卫·希尔伯特的助手。

哥廷根大学当时是世界数学研究的中心，这里聚集了一大批顶尖的数学人才。在希尔伯特的影响下，冯·诺依曼开始深入研究量子力学的数学理论，这为他后来在量子力学领域的重要贡献奠定了基础。

1927年至1929年，冯·诺依曼在柏林大学任兼职讲师，随后转任汉堡大学兼职讲师。这段时期，他已经在集合论、代数和量子理论方面发表了多篇论文，逐渐在国际数学界崭露头角。

当时，学术界有个趣话：“大多数数学家证明他们所能证明的，而冯·诺依曼证明他想证明的。”

1928年，冯·诺依曼发表论文提出了零和对策的极小极大定理，证明每个有限双人零和博弈都存在最优的混合策略，使得双方的最大损失等于最小收益。这一定理奠定了博弈论作为数学分支的基础。

1930年，美国普林斯顿大学聘请冯·诺依曼担任客座讲师。对于这位年轻的学者来说，这是一个重要的转折点。他后来回忆说，德国大学的空缺职位寥寥无几，而且竞争激励（40多个讲师在排队）。欧洲的大环境又不好（战争即将到来）。所以，去美国发展，是一个不错的选择。

值得一提的是，在去美国之前，冯·诺依曼先回了一趟布达佩斯，“处理一个家庭问题”——他娶了一位名叫玛丽埃特（Marietta Kovesi）的姑娘，然后带她一起前往美国。

1933年，普林斯顿高等研究院成立，冯·诺依曼被邀请作为教授加入，成为研究院最年轻的终身成员。当时研究院仅有六名教授，其中包括爱因斯坦。年仅30岁的冯·诺依曼，是他们当中最年轻的一位。

左2躲在后面的是冯·诺依曼

 

冯·诺依曼虽然和爱因斯坦是同事，但两人的关系并不融洽。两人的学术观点存在一些分歧，在思维方式上也有很大差异。根据不可靠传闻，有一次爱因斯坦要去纽约，冯.诺依曼自告奋勇地驾车送他去火车站，却故意把他送上一辆相反方向的火车。。。

这一时期的冯·诺依曼，已经开始了他在多个科学领域的探索。他在量子力学方面的贡献尤为突出，1932年出版的《量子力学的数学基础》被认为是该领域的经典著作。通过对无界算子的研究，他发展了希尔伯特算子理论，为量子力学提供了坚实的数学基础。

战争带来的转变

二战爆发之前，冯·诺依曼兼任着德国那边的科研岗位，每年夏天都会回德国。后来，随着局势逐渐严峻，冯·诺依曼就减少了去德国的次数。

1933年，希特勒担任德国总理，纳粹开始迫害犹太血统科学家，冯·诺依曼只得辞去了德国的职位。1935年，冯·诺依曼和玛丽埃特生下了一个女儿，取名为马丽娜（Marina von Neumann）。这也是冯·诺依曼唯一的孩子。

孩子的到来并没有拯救他的婚姻。1937年，冯·诺依曼与玛丽埃特离婚，并加入美国国籍。后来，他曾经尝试参加美国陆军军械局预备中尉的考试来参军，但因为年龄问题而被拒绝。1938年，冯·诺依曼与克拉里·丹（Klara Dan）结婚。

冯·诺依曼与克拉里·丹

 

1939年，德国入侵波兰，二战正式爆发。冯·诺依曼不断写信、发电报给国会议员，全力支持美国参与战争。

因为二战，冯·诺依曼也改变了自己的研究方向。他开始从纯粹数学转向应用数学方向，通过自己的学识，为战胜纳粹贡献力量。

1940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。后来，他因战事需要，参与研究可压缩气体运动，建立冲击波理论和湍流理论，发展了流体力学。

1942年，冯·诺依曼作为复杂爆破计算大师，被转到海军机械部水雷作战处。

1943年，作为洛斯·阿拉莫斯实验室的顾问，冯·诺依曼开始参与曼哈顿计划，担任制造原子弹的顾问。他提出了“爆炸透镜”的数学模型，成功解决了钚弹内爆的难题。

在原子弹研制过程中，冯·诺依曼认识到大型计算的重要性。当时，原子弹的数值模拟需要大量复杂的计算，而传统计算方式远远不能满足需求。这一认识促使他开始思考如何通过机器来替代人工计算，从而开启了他在计算机科学领域的探索。

与此同时，冯·诺依曼还与经济学家奥斯卡·摩根斯特恩合作，于1944年完成了《博弈论和经济行为》一书。这部著作不仅奠定了博弈论的基础，也使冯·诺依曼成为数理经济学的奠基人之一。

战争时期的冯·诺依曼，其科学贡献远远超出了学术圈。他的工作直接影响到战争的进程和结果，也展示了数学在解决实际问题中的强大力量。

开创计算机科学

1944年，冯·诺依曼偶然得知ENIAC计算机的研制计划。尽管这是一个风险极高的项目，但他仍义无反顾地加入莫尔计算机研制小组。谁也不会想到，这次选择的结果，将彻底改变计算机发展的历史进程。

在接下来的十个月里，冯·诺依曼与团队其他成员通力合作，提出了一系列革命性的设计思想。

1945年，他们共同起草了一份长达101页的报告，即著名的“《关于离散变量自动电子计算机的草案》（EDVAC报告草案）”。这份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，宣告了电子计算机时代的到来。

冯·诺依曼提出的计算机体系结构核心包括两个关键思想：二进制和程序内存。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，预言二进制的采用将大大简化机器的逻辑线路。

同时，通过对ENIAC的考察，他敏锐地抓住了它没有真正存储器的设计弱点，提出了程序内存的思想——把运算程序存在机器的存储器中，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，成为电子计算机设计的基本原则。

冯·诺依曼将计算机分为五大组成部分：输入设备、存储器、运算器、控制器和输出设备。这一体系结构，至今仍被称为“冯·诺依曼架构”。从ENIAC到当前最先进的计算机，都采用这一架构。

冯·诺依曼架构

 

1954年6月，冯·诺依曼到美国普林斯顿高级研究所工作，提出了更加完善的设计报告“电子计算装置逻辑结构初探”。这份报告中对EDVAC中的两大设计思想作了进一步论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。

多面人格与晚年

在朋友们眼中，冯·诺依曼不仅是个科学天才，更是一个充满生活情趣的人。按现在的说法，他拥有一个“有趣的灵魂”。

他喜欢聚会和夜生活，经常在家里举办晚会。据好友斯坦尼斯拉夫·乌拉姆回忆，冯·诺依曼在派对上总是风度翩翩，举杯高谈阔论，讲各种笑话，席间笑声不断。

冯·诺依曼作为政府顾问，参与过美军和政府的多个高级委员会。他为人开朗健谈，又学识渊博，因此无论是在将军还是总统面前，都能自信从容地表达见解。

据说艾森豪威尔总统回忆，当他授予冯·诺依曼总统自由勋章时，这位科学家表现出的风趣谈吐，令其印象深刻。

艾森豪威尔与冯·诺依曼

 

冯·诺依曼对历史有着浓厚的兴趣，尤其对古代历史的了解令人难以置信地详细。他能够记住吉本的《罗马帝国衰亡史》中的所有轶事，并喜欢在晚饭后参与历史讨论。

语言方面，冯·诺依曼也是一位高手。他能说包括英语、德语和法语在内的八种语言。核物理学家爱德华·泰勒曾经打趣说：“冯·诺依曼是他见过的唯一一个能随时转换三种不同语言来讲黄笑话的人。”

冯·诺依曼在美国的演讲以其文学性而闻名，尽管有时会犯一些可爱的发音错误。

然而，就是这样一位充满活力的天才，在生命的最后阶段却经历了巨大的痛苦。1955年夏天，冯·诺依曼被诊断出患有癌症。尽管病魔缠身，他仍然坚持工作，直到疾病迫使他停止一切活动。

在生命的最后时刻，冯·诺依曼仍在思考科学问题。他未完成的手稿在1958年以《计算机与人脑》为名出版，探讨了人脑与计算机的差异。这部著作展现了他对人工智能这一未来领域的早期思考。

1957年2月8日，冯·诺依曼在华盛顿的沃尔特·里德医院去世，享年53岁。他的离世，是科学界的巨大损失。他死后，安葬于普林斯顿公墓。

结语

当今天的我们坐在电脑前，或是使用智能手机时，很少有人会想到这些现代科技产品背后，都有着冯·诺依曼思想的影子。

冯·诺依曼提出的计算机架构，至今仍是大多数计算机设计的基础；他参与开发的蒙特卡罗方法，被广泛应用于各个科学领域；他奠基的博弈论，更是深刻影响了经济学和社会学的发展。

从来没有一个科学家，能够在这么多领域掀起革命性的变化。他的同事，诺贝尔物理学奖得主尤金·维格纳曾感叹：“只有冯·诺依曼的大脑，才配得上称为人类的大脑。”他的另一位同事，同样是诺贝尔物理学奖得主的贝特也感叹：“冯 • 诺依曼这样的大脑，是否意味着存在比人类更高一级的生物物种？”

冯·诺依曼是一个传奇。有人说，他是“向上帝开挂的男人”。也有人说，他是一位来自未来世界的“时空穿越者”，拥有超乎常人的智慧，却不幸被困在了我们这个时代。

感谢冯·诺依曼，感谢他为人类进步所做出的不灭贡献。

本文来自微信公众号 “鲜枣课堂”（ID：xzclasscom），作者：小枣君 小枣君，36氪经授权发布。