约翰·冯·诺伊曼为电子计算机的正式诞生做出了开拓性的贡献，这位美籍匈牙利科学家因此而被人们戴上了“电子计算机之父”的桂冠。然而，同冯·诺伊曼在许多领域内博大精深的成就相比，他在计算机方面的贡献仅仅是其中的一小部分。在数学方面，他创立了现代数学的新分支——算子代数（被人们称为“冯·诺伊曼代数”）；在理论物理方面，他建立了量子力学的数学表达式……他的生命是短暂的，可是他留给人类的财富，却是那样丰硕，那样永恒。

诺曼·麦克雷著的《天才的拓荒者(冯·诺伊曼传)》精选了冯·诺伊曼的故事，通过讲述冯·诺伊曼的经历，让读者从中体会到冯·诺伊曼执著追求的精神。

约翰·冯·诺伊曼(John von Neumann，1903—1957)是20世纪在现代计算机、博弈论和核武器等诸多领域内有杰出建树的最伟大的科学全才之一，被称为“计算机之父”和“博弈论之父”。这位匈牙利出生的美籍科学家在短暂的一生中留给世人的两大发明一一计算机和博弈论，深刻地改变了世界，改变了人类的生活、工作乃至思维方式，极大地促进了社会的进步和文明的发展。

作为20世纪最重要的数学家之一，冯·诺伊曼在纯数学和应用数学方面都有杰出的贡献。他的理论为量子力学打下了数学基础，开创了冯．诺伊曼代数。他还创立了博弈论这一现代数学的重要分支，于1944年发表了奠基性的重要著作《博弈论与经济行为》(The Theory of Games and Economic Behavior)。在第二次世界大战期间，他参与了原子弹的研制，对世界上第一台计算机ENIAC的设计提出了重要建议，还亲自督造了一台计算机。在生命的最后几年，冯·诺伊曼研究了自动机理论，留下了对人脑和计算机系统进行精确分析的著作《计算机与人脑》(The Computer and the Brain)。此外，诺曼·麦克雷著的《天才的拓荒者(冯·诺伊曼传)》还展现了第二次世界大战之后、冷战初期国际政治舞台上由核武器引发的矛盾和冲突，并阐述了冯·诺伊曼对此的态度。

本书根据丰富的资料，通过对冯·诺伊曼的科学工作、政治态度和生活经历的全面考察，以广阔的视角，给我们展示了一个生动而充满魅力的科学天才的形象。

中文版序 

前言

第一章 世界需要更多的冯·诺伊曼

第二章 布达佩斯优越的学前时光(1903--1914年)

第三章 在路德教会中学(1914--1921年)

第四章 初露锋芒的本科生(1921--1926年)

第五章 从严谨到放松(公元前500--1931年)

第六章 量子跃迁(1926--1932年)

第七章 动荡年代，结婚，移民(1927--1931年)

第八章 普林斯顿的萧条岁月(1931--1937年)

第九章 计算爆炸装置(1937--1943年)

第十章 从洛斯阿拉莫斯到“三一”试验(1943--1945年)

第十一章 在经济学领域

第十二章 费城的计算机(1944--1946年)

第十三章 来自普林斯顿的计算机(1946--1952年)

第十四章 随后是氢弹

第十五章 惊人的影响(1950--1956年)

致谢

许可致谢

注释

参考文献

1903年12月28日，诺伊曼·亚诺什(Neumann Janos)出生于他的祖国一一匈牙利一一的首都布达佩斯。1957年2月8日因患癌症英年早逝于他的第二故乡一一美国华盛顿，这时他已更名为约翰·冯·诺伊曼(john von：Neumann)。在美国，他的朋友和熟人总是叫他约翰尼(Johnny)；在匈牙利，人们叫他扬奇(jancsi)；在这本书里，我们称他为约翰尼。正是因为他所具有的那种不事张扬的品质才改变了人类的生活，尽管大多数人对他闻所未闻；但是，让这个世界变得更富裕的最廉价方式就是拥有更多的约翰尼。

约翰尼是一个神童，一个天才学生，在他短暂的53年的人生中，他一天比一天更为睿智。作为20世纪20年代纯数学家中最引人注目的年轻的革新者，约翰尼一举在理论物理学有所建树，尔后，又在应用物理学、决策论、气象学、生物学、经济学和战争威慑论等方面取得不俗的成绩，最后成为现代数字计算机的开山鼻祖及计算机早期应用中最具远见卓识的人。他的所有这些成就，几乎都是在他主要从事其他方面工作时取得的。

在人类历史上，每一个世纪，总有那么少数几个人，他们孤军奋战解决一些难题，在黑板上写几个公式就改变了世界。约翰尼是20世纪或许也可以说是有史以来最有影响力的数学家之一，正是因为他们完成的运算，我们现在才可以快速完成许多如此异乎寻常的事情。

如果这世上没有约翰尼，美国的核、热核以及导弹威慑的发展可能都会相当迟缓，而这种迟缓可能是致命的。没有他，计算机革命可能还达不到目前的水准，更不用说在这一水准之上的进一步发展了。在约翰尼生命的最后10年，他以异常清醒的头脑服务于杜鲁门(Truman)政府和艾森豪威尔(Eisenhower)政府。

在幸运的20世纪90年代，这个世界正安然逃离1945—1953年的核武器装备的疯狂魔爪。在关键阶段，约翰尼所扮演的角色是成功的，他是强硬派，因而一开始便遭人谩骂。他帮助那些看出有必要阻止斯大林(Stalin)核装备的人重新树立了信心。当别的强硬派只会情绪化地大喊大叫时，约翰尼说起那些令人震惊的事却头头是道，甚至妙语连珠。一些世界顶级的教授认为，主张威慑斯大林的人是高傲自大、极端保守的种族灭绝者，是知识界的势利小人。这样的成见令鹰派寒心不已。银行家出身的斯特劳斯(Lewis Strauss)上将便是鹰派成员之一，他们因发现约翰尼是他们坚定主张的理性支持者而倍感鼓舞。斯特劳斯回忆道，在约翰尼临终之前的沃尔特．里德医院(Walter Reed Hospital)，“国防部长、国防部副部长、陆海空三军司令以及所有军界要员围聚在他的病榻前，聆听他最后的建议和非凡的洞见”。斯特劳斯上将写道，这位核心人物是年轻的数学家，从匈牙利移民来美国的时间并不长。“这是我见过的最富戏剧性的场景，也是对智者的最感人的致敬。”  约翰尼如何获得如此的影响力?一位睿智的人作出了最简洁、而且或许是最中肯的评价。那是约翰尼去世10年之后，诺贝尔奖获得者维格纳(Eugene wigner)回到故乡布达佩斯，一名记者在采访他时问道，20世纪50年代早中期美国的科学和核政策真的主要是由匈牙利人诺伊曼。扬奇制定的吗?维格纳以他一贯简洁的风格回答道：“也不尽然。可是一旦冯·诺伊曼博士分析了一个问题，该怎么办就一清二楚了。”

早在1925年，在危机四伏的德国(此后不到10年，德意志变得丧心病狂)，年轻的数学天才约翰尼正投身于这个世纪最伟大、最惊心动魄的科学突破一一量子力学(这一理论成为现代技术的基础，包括电子革命，令人遗憾的是它也促成了原子弹的制造)的诞生。一位物理学家在约翰尼逝世时说：“对于量子力学来说，在1925年发现后的头几年能引起冯·诺伊曼这样的数学天才的兴趣，确实是一件幸事。其结果是，该理论的数学框架得以发展，其全新的解释规则的形式在两年间(1927—1929年)由一个人分析完成。”

这一判断过于乐观(参见第六章)。1927年，约翰尼最初有益的参与是需要一点处世技巧的，毕竟当时他才23岁，还是一个东欧犹太人。当时，德国的学术界等级森严；数学家和物理学家在各自的研究领域赢得了一些掌声，却彼此相轻。约翰尼秉性仁厚、思路清晰、令人信服(他几乎一生如此)，因此受到数学领域以外的大多数学者的敬仰。也正因为如此，他得以在1941一1945年参与美国第二次世界大战期间原子弹斜冲击波和爆聚透镜研究，1945—1955年他又因为第三次世界大战的威胁推动了计算机和火箭研究。天遂人愿，这样一位深受顶级物理学家、军界和政界人士尊敬的数学家，这样一个能够迅速形成清晰思路的人，在1930年后移居当时数学还不甚发达的美国。

令人惊异的是，早在1926—1929年，约翰尼就在专业领域和社会上取得了成功。尽管在那几年，早熟的他放浪不羁，常常出入魏玛时期柏林的低俗夜总会，甚至再一次心有旁骛。在20世纪20年代，约翰尼想成为最杰出的数理逻辑学家，建立一套(又好又简洁的)现代版无限维数学公理，数学公理曾使古希腊数学家及其他数学家的数学思想在此后2300年内保持似乎完全的严密性。所谓“严密”是说，一个数学计算结果必然毋庸置疑地源自另外一个计算结果，使数学家得以遵循一个明确思路，从而确立了数学是一切理性思维的基础。当还在德国时，年轻的约翰尼就曾立志要让数学重新引领智慧发展，而不仅仅是另类旁支。他立志要通过公理化，解决现代数学(集合论)中疑似自相矛盾的地方。

P1-3

欣闻上海科技教育出版社正在推出拙作一一数学天才约翰·冯·诺伊曼(John von Neumann)传记的中文版。他的故事绝对会吸引中国读者。在过去的30年里，中国在经济以及其他方面取得了令世人震惊的成就，辞世已久的约翰尼(Johnny，冯·诺伊曼的昵称)若目睹也会万分兴奋。

1903年12月末，约翰尼出生于正值迅速发展时期的祖国匈牙利；1957年2月上旬在他的第二故乡美国逝世，年仅53岁。在短暂的一生中，约翰尼改善了世人的未来，其成就超越了20世纪甚至21世纪的其他任何数学家。他是构想和着手建造现代计算机的6位先驱中最杰出的一位。在受雇于罗斯福总统的战时政府期间，他参与研究的第一台计算机用于提高炮击精确度。

在1945年夏天之后的和平时期，约翰尼认为有必要分析并出版其任职政府雇员期间所了解的有关计算机的所有知识，并详细写出了他在普林斯顿大学建造的特殊新型计算机的构造与问题。约翰尼的目的就是帮助计算机开拓者与尽可能快地抢先生产实用而赚钱的商用计算机的其他计算机公司相抗衡；另外两位计算机先驱却想方设法抢注个人专利，不让他人抄袭自己以及约翰尼在任职期间获得的知识。幸运的是，当时商用计算机的发展速度非常快，以致这些具有潜在禁锢性的专利基本上没有真正发挥作用。

到了20世纪40年代末，作为一名英国记者，我曾撰写了几篇文章称赞约翰尼的计算机实验，郑重其事的研究则是40年后的事了。20世纪50年代初，美国国际商用机器公司(IBM)正在生产当时最为成功的商用计算机。1957年约翰尼去世后，该公司拨款给斯隆(Alfred P. Sloan)基金会，资助撰写一部传记以纪念这位具有公众精神的、IBM公司最有价值产品的真正发明者。斯隆委托一些杰出的作家记述约翰尼发明的计算机背后的高深的数学原理，但他们所写的大量的复杂的数学方程令出版商觉得没什么出版价值。1989年，65岁的我以一家报纸的副主编的身份退休。斯隆突然问我，是否可以在1991年年底前赶出一部约翰尼的传记并获得出版商认可。斯隆或许担心1991年之后，IBM的拨款可能会断流，因为当时IBM正在被一些规模更小、更为革新的计算机公司超越。

1989年，我所拥有的优势是约翰尼的许多密友甚至亲人尚在人世。其中包括他性格活泼的第一任妻子，他们唯一的女儿一一一位杰出的经济学教授，约翰尼的胞兄，还有校友以及他后期辉煌岁月中的资深同仁。

一些上了年纪的受访者谈到，在20世纪20年代初，青少年时期的约翰尼有时会坚称，最聪明能干的人往往不是犹太人(当时他信仰犹太教)就是中国人。20世纪30年代末，在普林斯顿高等研究院，约翰尼与截然不同的犹太同伴爱因斯坦(Albert Einstein)共事过。他们两人都在纳粹德国时期逃离大学教职。约翰尼在自由的美国硕果累累，而有理由说爱因斯坦表现平平。

约翰尼在经济学方面还取得了两项重要的成就。第一项是厚达650页的巨著《博弈论与经济行为》(The Theory of Games and Economic Be-havior)，另一项是战前研制的一个经济发展状况的数学微型模型。这个模型很复杂，西方政客无法理解，但是本书第十一章提及的诸多杰出的战后经济学家对之非常热心；第十一章还记述了博弈论带来的成果与难题。如果这部传记能够促使一些中国数学家再次关注约翰尼的模型，那将十分令人欣慰；或许他们还会因此找到一些新的方法，解释如今中国取得的令人瞩目的经济成就。

如果约翰尼还健在的话，或许他会建议现今的中国加快市场经济建设的步伐。首先，中国很有可能正在这样做；其次，约翰尼也曾希望罗斯福和杜鲁门政府也加快迈向同样目标的步伐。但直到1952年，共和党人一一因而思想上可能倾向更加自由的市场经济一一艾森豪威尔当选总统，约翰尼才成为和平时期美国政府的顾问。

约翰尼担任的职位是核威慑顾问。1943—1945年，约翰尼基本上是在发明计算机和撰写《博弈论与经济行为》的同时，承担着第三项在洛斯阿拉莫斯的工作。他在那里参与的棱镜的研制工作使第二颗原子弹一一长崎原子弹一一得以成功。对于约翰尼的专业知识来说，这似乎是一个奇特的领域；但第一颗原子弹一一广岛原子弹一一是用好不容易提炼出来的钚草草拼凑出来的，再组装出一颗原子弹估计要用上几乎一年的时间。

一位日本物理学家了解这一点。他撰写了一篇长篇数学报告向日本的最高统帅解释道，日本无需担心第二颗原子弹很快会投下。这份报告在长崎遭受原子弹轰炸的第二天上午送交到统帅手中，它帮助裕仁天皇取得多数将军对立即投降的理性政策的同意。曾妄想战斗到“一亿日本人殉国”的少数持异议者如今也只好默认新的政策，其中一些人体面地自杀了。

1945年，21岁的我是英国皇家空军的领航员。我的一些空勤同事已然驻扎到太平洋，他们觉得很有可能是长崎原子弹挽救了他们的生命。今天，远东的居民应该也不愿意1945年后再耗上两年才向日本本土投放第二颗原子弹，那样的话，将会有近“一亿人殉国”。20世纪50年代，一些人(据说包括赫鲁晓夫)问过艾森豪威尔，用核武器摧毁中国是否可行。艾森豪威尔断然否定。据总统的一位助手回忆，约翰尼在备忘录里这样写道：“中国幅员辽阔，不能用氢弹摧毁；如果我们投放足够的氢弹以消灭所有中国人，也将令地球无法居住。”

一个更为积极的问题是，中国学者是否可以参与进来，以推进约翰尼期待已久的计算机革命。其中之一是发明新的数学语言。约翰尼在他私人文件中反复提及的一个关键想法是，“像希腊语、梵语或汉语这样的语言分别是更适合逻辑、工程和诗歌的偶然的表达形式”。他写道：“因此有理由假定，当我们谈论数学时，我们是在使用一种创造出来的、比其他语言更利于表达的第二语言。”约翰尼认为，他的现代数学以微积分为基础，对物理学用途极大。他相信，其他学科可能需要新形式的数学语言，且他的计算机将为此作出贡献。

约翰尼很早就认为：“当我们能够将量子理论中的实用性方程与物理学中的其他一些理论相结合时，化学中‘相当大的部分’就可以从实验室领域转移到数学领域。”他希望，这也可以应用到生物学；可惜的是，此方面至今还没有取得实质性的进展。

我担心，约翰尼的气象学观点会引起环保主义者以及对天气变化持悲观态度的人的恐惧。约翰尼在1946年对一场正逼近佛罗里达州的飓风感到厌烦。他写道：“一场飓风携带着巨大的潜能，它们运行在一个相当脆弱而又行动迟缓的体系之上，这个体系叫做天气。”“一个规模小于广岛的原子爆炸就可以让这种天气撤回大洋中部，而不会在佛罗里达州这些宝贵的房屋上肆虐。”

约翰尼很早就了解到全球变暖的可能性，但他并不认为那使人惶恐，反而视为机遇。他希望数学家们着手把两极的冰帽涂上不同的颜色。约翰尼写道，问题是，“和普通土壤相比，冰既可以反射大量太阳能也可以辐射大量地能”。“在冰的表面或冰面上的大气中科学地涂上薄薄的彩色物质层，就能阻止反射与辐射过程，从而理想地改变当地气候。”约翰尼并没有明说，数学家们应当将冰天雪地的冰岛变成气候宜人的夏威夷；但看起来他并没有感到忧心忡忡，而是对此兴致盎然。中国读者是赞同约翰尼这种无拘无束的天气理论，还是对此有截然不同的观点呢?

诺曼·麦克雷

于2008年9月10日

斯隆(Alfred P . Sloan)基金会慷慨地资助了这本书，因此我要首先感谢它。斯隆基金会的辛格(Arthur Singer)及其同事帮忙收集了20世纪最活跃的科学家的传记和自传。我本人的学术水平远远低于其他作者，因此我最大的愿望是不要令基金会失望。

斯隆基金会早些时候曾先后委托怀特和乌拉姆为约翰·冯·诺伊曼作传。因为涉及英语和数学双重问题而进展迟缓，并在乌拉姆教授去世后就完全停止下来。从他们两人未完成的书稿里，我得到了一些研究、采访、注解以及怀特草拟的1926年前的初稿。本书前四章许多最优美的词句都出自怀特的手笔(经过允许)。

我能为这四章增添几份新意主要是因为冯。诺伊曼家族三位长者的帮助。他们是玛丽埃特·库珀尔(约翰尼了不起的前妻)，已故的凯瑟琳·佩德罗尼(奥尔丘蒂的遗孀)以及尼古拉斯·冯·诺伊曼(约翰尼的弟弟)。尼古拉斯的著作《弟弟眼中的约翰·冯·诺伊曼》颇具洞察力，也出现在本传记中。感谢他允许我使用书中的素材，而且不必每一段引述都在注脚中一一注明。他通读了开始几章的初稿，纠正了许多有悖实际情况的错误。约翰尼的女儿、杰出的经济学家玛丽娜·冯·诺伊曼·惠特曼博士，通读了全书的初稿，纠正了更多的错误。一定还有许多错误，需要说明的是，那都是我的责任。

不论对读者还是对科学家同仁，约翰尼阐述自己的观点时都非常精确；但在轻松时刻，他也非常喜欢闲谈一一目的是不吓倒谈话对象。好几次我听到一些可笑的故事，原来最开始是约翰尼讲的，只是版本略有不同。和不同的人在一起时，他的举止也会随之变化。我选了一些最轻松、最有趣的版本，可能有些失礼。约翰尼在世时是一个传奇，在他去世后的35年间，传奇色彩甚至更为浓重了。我遇到的每一个人都崇敬他，几乎所有人都喜欢他。在本书的写作过程中，我得到一个得以采访与美国科学界相关的许多杰出人物的特权。

这些人包括(以姓氏字母先后为序)：贝特、比奇洛、已故的霍夫曼(帮我安排了许多采访)、埃文斯、戈德斯坦、赫德(Cuthbert Hurd)、马克(Carson Mark)、迈特罗波利斯、斯马葛林斯基(Joseph Smagorinsky)、特勒、弗朗索瓦丝·乌拉姆、维格纳、约克。拉克斯教授阅读了我的手稿，删去了一些数学错误，并安排了我在洛斯阿拉莫斯的采访。再次说明，余下的错误责任都在我。贝希(Michacl Bcssie)是一个出色编辑，他希望普通读者能够读懂书中的每一句话；这意味着，本来耍用深奥的数学语言描述的一些章节需用英语语言描述。我要特别感谢国会图书馆、美国哲学会图书馆、普林斯顿高等研究院图书馆以及伦敦经济学院。

我要感谢获准引用已出版的一些材料。惭愧的是，每次我在档案中发现某一有价值的问题时，著述约翰尼所研究的学科之一的作者似乎总是先行一步。在参考书目中列入了我学习过的所有书籍。感谢他们允许我引述，希望我没有逾越赐予我的许可范围。在参考书目提及的作者中，我要特别感谢阿斯普雷(他钻研了许多冯·诺伊曼的档案，其学者之风远胜过我)和约克(最后几章的重要来源)。参考书目中提及的我未曾谋面(或谋面不多)的作者当中，多尔(以及他的10位杰出的撰稿人)编辑的著作，戈德斯坦、卢卡奇、里吉斯、罗兹、舒尔金所著的书籍尤其令我受益匪浅。同时，我还引用了布莱尔、格拉夫顿和阿尔莫斯所著的文章，以及上文提到的所有其他人士的作品。

在注释中，我会再次表示感谢。