在《冯·诺伊曼:无与伦比的天才(上)》中,我们介绍了冯·诺伊曼的早期时代:作为神童降临地球;进入大学后以及在哥廷根时期,他对集合论、博弈论、量子力学和算子理论的相关成就。在下篇里,我们继续他的天才故事。众所周知,因为纳粹政权上台,一大批顶级学者移民美国,冯·诺伊曼就是其中之一。在这里他继续发挥了自己的超常天赋,特别是在数学方面,仅在遍历理论方面的研究就“足以保证他在数学上的不朽”;而他还在曼哈顿计划、计算机科学等工作中贡献了彪炳史册的成果。最后,我们还能看到一个生活中的冯·诺伊曼,这位“火星人”的地球人一面。
撰文
JrgenVeisdal(挪威科技大学经济和管理学院工业经济与技术管理系助理教授)
编译
哪吒
在美国
年10月,约翰·冯·诺伊曼受邀到普林斯顿大学讲授量子理论,这是他第一次来到美国,当时还是汉堡大学的一名编外讲师。年至年他在普林斯顿大学任客座教授。任期结束的同一年,希特勒首次在德国掌权,导致冯·诺伊曼完全放弃了他在欧洲的学术职位,并对纳粹政权声明,
“如果这些男孩再这样干两年,他们会至少毁掉一代人的德国科学。”
当然,许多事实证明冯·诺伊曼的预测是正确的。第二年,当纳粹教育部长问道:“既然摆脱了犹太人的影响,哥廷根的数学进展如何?”据说希尔伯特回答道:
“哥廷根已经没有数学了。”
在普林斯顿大学(-)
20世纪30年代中期,冯·诺伊曼(以及众多其他一流的数学家和物理学家)在新泽西州普林斯顿的处境如今已是众所周知。
根据维格纳所说(Macrae,),在普林斯顿大学的推荐下,冯·诺伊曼和同为路德教会高中的同学尤金·维格纳一起被普林斯顿大学教授奥斯瓦尔德·维布伦(OswaldVeblen)招募:
“……不要仅仅邀请一个人,而是至少两个,他们两人已经彼此认识,不会突然觉得自己被放在了一个没有私人往来的孤岛上。约翰尼的名字在那时已经闻名世界,所以他们决定邀请约翰尼·冯·诺伊曼。他们看了看谁和冯·诺伊曼一起写文章?他们找到了维格纳先生。所以也给我发了一封电报。”
——摘自NormanMacrae,JohnvonNeumann()
年冯·诺伊曼作为客座教授第一次来到普林斯顿。关于他在那里的工作,冯·诺伊曼自己在后来的生活中特别强调了遍历理论(Ergodictheory)。
遍历理论
遍历理论是研究确定性动力系统的统计性质的数学分支。形式上,它研究的是具有不变测度的动力系统的状态。通俗地说,想想太阳系中的行星是如何根据牛顿力学运动的:行星在运动,但支配行星运动的规则保持不变。在年发表的两篇论文中,冯·诺伊曼对这类系统的理论做出了基础性的贡献,其中包括冯·诺伊曼平均遍历定理(VonNeumannsmeanergodictheorem),该定理被认为是液体和气体统计力学的第一个严格的数学基础。这两篇论文的标题分别是“ProofoftheQuasi-ergodicHypothesis(《准遍历假设的证明》)”和“PhysicalApplicationsoftheErgodicHypothesis(《遍历假设的物理应用》)”。
《准遍历假设的证明》论文图片来源:vonNeumann,J.().ProofoftheQuasi-ergodicHypothesis.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences18(1)pp.70–82.
《遍历假设的物理应用》论文图片来源:vonNeumann,J.().PhysicalApplicationsofTheErgodicHypothesis.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences18(3)pp.–.
换句话说,作为测度理论的一个子领域,遍历理论
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