诺伯特·维纳 | "控制论之父"炼成记

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文章来源：《中国科学报》 (2014-12-12 第12版 视界)

人们始终将创立控制论视为他对科学发展所作出的最大贡献，称其为“控制论之父”。然而，对于自己的学术身份，维纳似乎始终有着清晰而固执的态度。
今年是被誉为“控制论之父”的美国数学家诺伯特·维纳诞辰120周年，同时也是这位伟大的科学家逝世50周年。在这样一个特殊的时刻，人们再次忆起他富有传奇色彩的一生。
1894年11月26日，维纳出生于美国密苏里州，父亲列奥·维纳是一名语言学家，同时在数学方面极具天赋。也许是遗传所致，又或许是得益于父亲的熏陶，诺伯特·维纳很快表现出非比寻常的“神童本色”。
维纳三岁半开始读书，生物学和天文学的初级科学读物成为他认识自然的启蒙读物，七岁开始深入物理学和生物学领域，其知识范围和理解深度甚至已经超越了自己博学的父亲。然而列奥有自己的系统教育观，他用严厉的态度坚持对儿子实施以数学和语言学为核心的教学计划。
当其他小男孩还在梦想着长大之后成为一名警察或火车司机的时候，维纳就已经完全痴迷于科学的世界了，他渴望成为一名博物学家。
维纳12岁那年从中学毕业，父亲没有冒险让他参加紧张的哈佛大学入学考试，希望以此避免人们对这位神童的过度关注。维纳被送进了塔夫茨学院数学系就读，然而他的数学能力早已超过大学一年级的水平，没有什么数学课程能够让他提起兴趣，他开始自己研究伽罗瓦的方程论，父亲仍是他交流切磋的对象。
虽然身在数学系，但维纳在大学期间的兴趣愈加广泛，物理、化学、生物学、哲学、心理学都让他兴致勃勃。用3年时间读完大学课程，维纳又想起了自己童年时代的梦想——成为一名博物学家。于是他选择进入哈佛大学攻读生物学博士学位，但很不幸的是，他的实验工作失败了。较差的动手能力成为他最大的障碍，而他又缺乏从事细致工作所必需的技巧和耐心，深度近视更是平添不少麻烦。
在父亲的安排下，维纳先是转到康奈尔大学去学哲学，翌年又回到哈佛研读数理逻辑。在哈佛的最后一年，维纳向学校申请了旅行奖学金并获得了批准，他登陆欧洲，在那里遇到了对其未来学术发展产生深刻影响的罗素、哈代、希尔伯特等著名数学家，在他们的指导下研究逻辑和数学。
在这些良师益友中，罗素的影响最为深远。他建议维纳阅读爱因斯坦于1905年发表的三篇著名论文，学习卢瑟福的电子理论和波尔的学说，尽管维纳的物理学基础让他在学习这些理论时感到颇为困难，但罗素始终鼓励他坚持下去。后来，维纳选择了数学和物理学、工程学相结合的研究方向，与罗素的启迪恐怕密不可分。
正是在英国剑桥大学和德国哥廷根大学的短暂求学经历，让神童维纳开始成长为一名真正的青年数学家。
1913年，19岁的维纳在《剑桥哲学学会会刊》上发表了一篇关于集合论的论文。这是一篇将“关系的理论”简化为“类的理论”的论文，在数理逻辑的发展中占据有一席之地。维纳从此步入学术生涯。
作为一名数学家，维纳并没有很快找到自己真正感兴趣的研究领域。1919年，美国辛辛那提大学的年轻数学家巴纳特对维纳作了一次拜访。维纳请他推荐一个合适的研究课题。巴纳特建议维纳注意函数空间中的积分问题，这对维纳此后的数学研究产生了重大影响，他开始被函数分析所吸引，决心为此贡献一生。
也正是在这一年，维纳被推荐到麻省理工学院数学系任教，他在那里一直工作到退休。

上世纪30年代，维纳开始关注模拟计算机，其间还曾应邀到中国做访问教授，与清华大学教授李郁荣合作研究并设计出了性能良好的电子滤波器，获得了该项发明的专利权。

顾毓琇(前排左三)任清华大学工学院院长期间,曾邀请维纳(前排左四,后成为控制论先驱)到清华讲学

这段经历被维纳视为自己学术生涯中一个特殊的里程碑，好比从工匠到师傅的转变。
二战期间，维纳接受了一项与火力控制系统有关的工作，这促使他深入探索如何用机器模拟人脑的计算功能，由此建立了预测理论并将其应用于防空火力控制系统的预测装置。
在此基础上，维纳的名著《控制论》于1948年横空出世，标志着控制论作为一门新兴科学的诞生，这本书有一个拗口的副标题——《关于在动物或机器中控制或通讯的科学》，这其实就是维纳对控制论所下的简要定义。
值得一提的是，控制论的问世与维纳早年对生物学的兴趣不无关联，这是他通过长期艰苦努力，并且与生理学家罗森勃吕特等人多方面合作而产生的伟大成果。
控制论让维纳从一位此前声誉有限的数学家，一跃成为声名卓著的明星人物，他的著作开始风行世界，他的深刻思想开始引起人们的极大关注。控制论不仅预见并影响了计算机处理、机器人和自动化等新技术时代的到来，两年后，他还在《人有人的用途》一书中推广他的想法，探讨自动化的潜力以及机器异化人类的潜在风险。
在其学术生涯中，维纳在数学、物理、工程学、哲学等领域其实都颇有建树，但人们始终将创立控制论视为他对科学发展所作出的最大贡献，称其为“控制论之父”。
然而，对于自己的学术身份，维纳似乎始终有着清晰而固执的态度，正如他为一本自传所起的响亮标题——《我是一个数学家》。相关阅读

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