约翰·冯·诺依曼
人物生平
冯·诺依曼,著名匈牙利裔美籍数学家、计算机科学家、物理学家和化学家 。1903年12月28日生于匈牙利布达佩斯的一个犹太人家庭。
冯·诺依曼的父亲麦克斯年轻有为、风度翩翩,凭着勤奋、机智和善于经营,年轻时就已跻身于布达佩斯的银行家行列。冯·诺依曼的母亲是一位善良的妇女,贤慧温顺,受过良好教育。
冯·诺依曼从小就显示出数学和记忆方面的天才,从孩提时代起,冯诺依曼就有过目不忘的天赋,六岁时他就能用希腊语同父亲互相开玩笑。六岁时他能心算做八位数除法,八岁时掌握微积分,在十岁时他花费了数月读完了一部四十八卷的世界史,并可以对当前发生的事件和历史上某个事件做出对比,并讨论两者的军事理论和政治策略 ,十二岁就读懂领会了波莱尔的大作《函数论》要义。
1914年夏天,约翰进入了大学预科班学习,是年7月28日,奥匈帝国借故向塞尔维亚宣战,揭开了第一次世界大战的序幕。由于战争动乱连年不断,冯·诺依曼全家离开过匈牙利,以后再重返布达佩斯。当然他的学业也会受到影响。但是在毕业考试时,冯·诺依曼的成绩仍名列前茅(除体育和书写外,都是A )。
1921年,冯·诺依曼通过“成熟”考试时,已被大家当作数学家了。他的第一篇论文是和菲克特合写的,那时他还不到18岁。麦克斯由于考虑到经济上原因,请人劝阻年方17的冯·诺依曼不要专攻数学,后来父子俩达成协议,冯·诺依曼便去攻读化学。
其后的四年间,冯·诺依曼[布达佩斯大学注册为数学方面的学生,但并不听课,只是每年按时参加考试,考试都得A [1] 。与此同时,冯·诺依曼进入柏林大学(1921年),1923年又进入瑞士苏黎世联邦工业大学学习化学。1926年他在苏黎世联邦工业大学获得化学方面的大学毕业学位,通过在每学期期末回到布达佩斯大学通过课程考试,他也获得了布达佩斯大学数学博士学位。
1926年春,冯·诺依曼到哥廷根大学任希尔伯特的助手。1927~1929年,冯·诺依曼在柏林大学任兼职讲师,期间他发表了集合论、代数和量子理论方面的文章。1927年冯·诺依曼到波兰里沃夫出席数学家会议,那时他在数学基础和集合论方面的工作已经很有名气。
1929年,冯·诺依曼转任汉堡大学兼职讲师。1930年他首次赴美,成为普林斯顿大学的客座讲师。善于汇集人才的美国不久就聘冯·诺依曼为客座教授。
1930年诺依曼和玛丽达·柯维斯结婚。1935年他们的女儿玛丽娜出生在普林斯顿。冯·诺依曼家里常常举办时间持续很长的社交聚会,这是远近皆知的。1937年冯·诺依曼与妻子离婚,1938年又与克拉拉·丹结婚,并一起回到普林斯顿。丹随冯·诺依曼学数学,后来成为优秀的程序编制家。与克拉拉婚后,冯·诺依曼的家仍是科学家聚会的场所,还是那样殷勤好客,在那里人人都会感到一种聪慧的气氛。
1955年的夏天,X射线检查出他患有癌症,但他还是不停的工作,病势扩展。 后来他被安置在轮椅上,继续思考、演说及参加会议。长期而无情的疾病折磨着他,慢慢地终止了他所有的活动。1956年4月,他进入华盛顿的沃尔特·里德医院,1957年2月8日在医院逝世,享年53岁。
经典理论
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冯诺依曼体系结构
根据冯诺依曼体系结构构成的计算机,必须具有如下功能:
把需要的程序和数据送至计算机中。
必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。
能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。
能够根据需要控制程序走向,并能根据指令控制机器的各部件协调操作。
能够按照要求将处理结果输出给用户。
为了完成上述的功能,计算机必须具备五大基本组成部件,包括:
输入数据和程序的输入设备
记忆程序和数据的存储器
完成数据加工处理的运算器
控制程序执行的控制器
输出处理结果的输出设备
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纯粹数学
在1930~1940年间,冯诺依曼在纯粹数学方面取得的成就更为集中,1932世界闻名的斯普林格出版社出版了他的《量子力学的数学基础》,它是冯·诺依曼主要著作之一,初版为德文,1943年出了法文版,1949年为西班牙文版,1955年被译成英文出版,至今仍不失为这方面的经典著作。当然他还在量子统计学、量子热力学、引力场等方面做了不少重要工作。
社会贡献
- 1933年,冯·诺依曼解决了希尔伯特第5问题,即证明了局部欧几里得 紧群是李群。此外,测量理论、格理论和连续介质几何做出了开创性的贡献。
- 从1936年到1943年,冯·诺依曼与默里合作创立了算符环理论,即算符环理论。
- 1940年以前,冯·诺依曼主要研究纯数学:在数理逻辑中提出了一个简单明了的序数理论,并提出了一种新的集理论公理化,使集与类有了明显的区别;接着,研究了线性自伴算符的谱理论。
- 1942年以来,冯·诺依曼与摩根·斯特恩合作撰写了博弈论和经济行为,这是博弈论的经典著作,使冯·诺依曼成为数理经济学的奠基人之一。
- 1946年,冯·诺依曼开始学习编程。是现代数值分析计算数学的创始人之一。首先研究了线性代数和算术的数值计算。随后,重点研究了非线性微分方程的离散化和稳定性,并给出了误差估计。冯·诺依曼帮助开发了一些算法,特别是蒙特卡罗方法。
- 数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则,即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备),这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。