从神童、天才
数学家到控制论之父
科学家往往以过分的敏感而著称。
就像画家和诗人一样能如此轻易地激动起来。
——诺伯特·维纳
引言
学过生理学的人都知道,法国生理学家贝尔纳(ClaudeBernard,-)最早提出了“内环境恒定”的理论。后来,年,美国生理学家坎农(WalterCannon,-)在长期研究自主神经系统生理的基础上提出著名的“稳态”概念,进一步发展了“内环境恒定”的理论。坎农认为,内环境理化因素之所以可以在狭小的范围内波动而始终保持相对稳定状态,主要是依赖自主神经系统和某些有关的内分泌激素的经常性调节。在20世纪40年代之前,关于“人体如何精密地调节着人体生命活动”的问题一直困扰着很多生理学家。
年,随着美国数学家诺伯特·维纳(NorbertWiener,.11.26-.03.18)发表的《控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学》,一种全新的自动控制理论(cybernetics)建立起来。坎农将其提出的稳态概念与控制论结合,使人们认识到人体内存在许许多多不同类型的复杂的控制系统,机体各个部分从细胞到器官、系统的活动,都依靠自身调节机制的作用而保持相对稳定状态,这些调节机制都具有负反馈作用。此后,控制论、系统分析和电子计算机等一系列新观念、新技术的引进,使得生理学在定量研究方面迈出了一大步,出现了数学生理学这一新的边缘学科。人类工程学、通讯工程学、计算机工程学、生理学与医学、管理学与数学等都运动到了维纳的控制论,许多交叉学科也如雨后春笋般应运而生,有力推动了科技和管理科学的发展。今天我们就一起看看控制论之父维纳的百炼成金之路。
神童维纳
控制伦之父1年11月26日,诺伯特·维纳(NorbertWiener,.11.26-.03.18)维纳生于美国密苏里州哥伦比亚的一个犹太人家庭。维纳的父亲列奥·维纳(LeoWiener)母亲伯莎·卡恩(BerthaKahn)均有犹太血统。维纳出生时,他的父亲列奥已经是著名的历史和语言学学者,通晓34种语言,包括盖尔语、多种美洲印第安语,以及撒哈拉以南非洲地区班图人使用的语言,后来成为哈佛大学斯拉夫语教授,他的数学天赋也很高。维纳认为他父亲是天生的学者,集德国人的思想、犹太人的智慧和美国人的精神于一身。据说,维纳的名字来源于RobertBrowning作品《InaBalcony》中的主角。
18个月大的维纳就展现出思维敏捷的特质,能通过观察保姆在沙滩上写字学会了字母表。
年,3岁半的维纳就开始读书,是一个名符其实的神童。维纳的父亲列奥很早就发现了儿子的天赋,并坚信借助于环境进行教育的重要性,他从一开始学习就实施的教育计划,用一种多少无情的方式驱使他不寻常的儿子。当时他的课业主要包括父亲在其专业领域(语言和文学)方面提供的非正式课程,包括希腊和拉丁经典,然后是父亲最喜欢的德语诗歌和哲学家,以及达尔文和赫胥黎的学说。当时维纳还不到六岁。不过那时的维纳的阅读远远地走在书写的前面,他刻苦地学习并掌握了初等数学,但仍需要扳着手指做算术。
年,7岁的维纳被父亲送入马萨诸塞州剑桥市的PeabodySchool。尽管年龄很小,但维纳一入学就读三年级,并很快升入四年级,而他对此并无任何不适应。维纳的阅读技能很优秀,但令人意想不到的是,他似乎欠缺数学天赋。在知晓其原因是维纳厌倦“常规的记忆练习”后,父亲让维纳离开学校,在接下来三年中继续“家庭教育的激进实验”
那时的维特从达尔文的进化论、金斯利的《自然史》到夏尔科、雅内的精神病学著作,从儒勒·凡尔纳的科学幻想小说到18、19世纪的文学名著等等,几乎无所不读。维纳怀有强烈的好奇心,而他父亲却以系统教育为座右铭,两者正好相得益彰。维纳自己学习科学,而他父亲则用严厉的态度坚持以数学和语言学为核心的教学计划。维纳极好地经受了这种严格的训练,他的数学长进显著。
年,在父亲的家庭教育之后,9岁的维纳作为一名特殊的学生,进入艾尔(Ayer)高中开始学习,并很快升级。
年10月7日,世界首次知道了诺伯特·维纳的名字。当时维纳的照片出现在《纽约世界报》的头版,标题是《全世界最杰出的男孩》(TheMostRemarkableBoyintheWorld),这篇文章包括对维纳及其父亲的访谈,称赞了父亲列奥不同寻常的儿童早期发展培养方式。
年,11岁的维纳高中毕业后进入马萨诸塞州塔夫茨大学(TuftsUniversity)学习,在那里,他学习了希腊语和德语、物理学和数学,以及生物学。维纳的父亲很明智地决定送维纳进塔夫茨学院数学系就读,而不让他冒参加哈佛大学紧张的入学考试的风险,避免由于把一个神童送进哈佛,而过分惹起人们的注意。维纳继续勤奋地努力着。
在数学方面,维纳已超过大学一年级学生的水平,没有什么课程能确切地适合他的要求。于是他一开始就直接攻读伽罗瓦的方程论。列奥仍常和儿子讨论高等数学问题。就数学和语言学来说,维纳跨学科学习的惯例没有变。在这两方面,列奥依然是他的严师。
维纳兴趣广泛,大学第一年,物理和化学给他的印象远比数学深。他对实验尤其兴致勃勃,与邻友—道做过许多电机工程的实验。他曾试图动手证实两个物理学方面的想法。一是供无线电通讯用的电磁粉末检波器,另一个设想是试制一种静电变压器。维纳的这两个想法都很出色。
第二年,维纳又为哲学和心理学所吸引。他读过的哲学著作大大超出了该课程的要求。斯宾诺莎和莱布尼兹是对他影响最大的两位哲学家,前者崇高的伦理道德和后者的多才多艺,都使维纳倾倒。他还贪婪地阅读了詹姆士的哲学巨著,并通过父亲的关系,认识了这位实用主义大师。
在同一年,维纳又把兴趣集中到生物学方面。生物学博物馆和实验室成了最吸引他的地方,动物饲养室的管理员成了他特别亲密的朋友。维纳不仅乐于采集生物标本,而且经常把大部分时间用在实验室的图书馆,在那里阅读著名的生物学家贝特森等人的著作。
年春,14岁的维纳用三年时间读完了大学课程,尽管对生物学很感兴趣,但毕业时拿到的是数学学士学位,在大学的每一年中,他都学习数学……他发现微积分和微分方程很简单,就是过去常和父亲探讨大学数学的内容。
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
大学毕业后,维纳便开始攻读哈佛大学研究院研究动物学。维纳改学生物,并不是因为他知道自己能够干这一行,而是因为他想干这一行。从童年开始,他就渴望成为一名生物学家。但是,这遭到了父亲列奥的反对,他认为维纳应该去医学院。而且由于维纳动手能力差,缺乏从事细致工作所必需的技巧和耐心,深度近视更使他难以做实验,动物学对他而言有些吃力,他的实验工作不幸失败了。维纳决定听从父亲的建议改修哲学,他认为维纳在塔夫茨大学读本科时的哲学成绩暗示了维纳的真正职业方向,那就是成为一名哲学家。在父亲的安排下,他转到康奈尔大学去学哲学,维纳获得了康奈尔大学哲学院的奖学金,并于年转到康奈尔大学。
02
01
最初他计划与哈佛大学的哲学家约西亚?罗伊斯(JosiahRoyce,.11.20-.09.14)合作完成数理逻辑方向的博士学位。但由于约西亚生病,维纳不得不和之前在塔夫茨大学的教授卡尔?施密特博士(KarlSchmidt)一道完成这项任务。施密特“当时很年轻,对数理逻辑充满热情”,他鼓励维纳对恩斯特?施罗德(ErnstSchroeder,.11.25-.06.16)的亲属代数(algebraofrelatives)和怀特海(Whitehead)与罗素的《数学原理》进行对比研究。维纳后来在其自传中写到:正是关于这个主题有大量正式工作要做,我认为它们比较简单。不过后来我在英国跟随罗素进行研究时,才发现我几乎漏掉了所有具备真正哲学意义的问题。但是,我的材料最终成为一篇受到认可的论文,并帮助我拿到了博士学位。维纳的哲学博士论文与数学高度相关,属于形式逻辑学范畴。
青年数学家维纳
控制伦之父2年,17岁的维纳在又回到哈佛大学研究生院,研读数理逻辑。
年,18岁的维纳获哈佛大学哲学博士学位,维纳的哲学博士论文与数学高度相关,属于形式逻辑学范畴。在哈佛的最后一年,维纳向学校申请了一年旅行奖学金并获得了批准,维纳前往欧洲游学并进行博士后研究,希望能够最终拿到美国知名大学的终身教职职位。
年9月,19岁的维纳抵达剑桥大学三一学院。父亲列奥从哈佛大学申请了为期一年的学术休假,随儿子一同前往欧洲。维纳在剑桥大学继续哲学研究,师从《数学原理》作者之一伯特兰·阿瑟·威廉·罗素(BertrandArthurWilliamRussell,.05.18-.02.02)罗素,而《数学原理》正是维纳博士论文的
转载请注明:http://www.yanglanai.com/wnatly/10159.html