冯·诺依曼耽于思考,尤其是对数学的思考。
——彼得·拉克斯,1990年
当诺贝尔物理学奖得主尤金·维格纳被问及对“匈牙利裔现象”的看法时,他说根本没有这回事儿。但其中只有一种现象需要解释,那就是举世无双的冯·诺依曼。
20世纪40年代,在美国洛斯阿拉莫斯参与原子弹秘密研制计划的科学家和技术人员把他们当中的一些人称作“火星人”。这个玩笑的由来是,他们中的匈牙利人,因为口音十分奇特,而且个个智力超群,必定来自其他星球。
对于一个小国为什么能培养出这么多杰出的数学家和科学家,“火星人”自己也是见解不一。但在一件事上,他们的看法却完全一致,即如果说他们来自火星,那他们当中有一位就根本来自别的星系。当诺贝尔物理学奖得主、“火星人”尤金·维格纳被问及对“匈牙利裔现象”的看法时,他说根本没有这回事儿。但其中只有一种现象需要解释,那就是举世无双的冯·诺依曼。
冯·诺依曼原名是拉约什·亚诺什·诺依曼[Neumann János Lajos,匈牙利人的姓排在开头,其英文名为John Louis Neumann(约翰·路易斯·诺依曼)],1903年12月28日出生于熠熠生辉的“美好年代”的布达佩斯。当原首都布达与相邻的城市古布达及佩斯于1873年合并时,欣欣向荣的布达佩斯就被建立起来了。位于多瑙河岸边的匈牙利国会大厦是世界上同类建筑中最大的,而宏伟的古典建筑风格的证券交易所在欧洲也是无与伦比的。在安德拉什大街这条两旁矗立着新文艺复兴风格建筑群的华丽大道的下面,运行着世界上最早的电气化地铁线路之一。知识分子都喜欢光顾咖啡馆(这个城市号称有600多家咖啡馆),而同一时期建造的歌剧院的音响效果也被认为是欧洲最好的。
约翰尼在匈牙利的亲朋好友都称他为“扬奇”(Jancsi),即亚诺什的爱称,他是马克斯[Max,本名为米克绍(Miksa)]和玛格丽特[Margaret,本名为玛吉特(Margit)]所生的三个儿子中的老大。他父母受过良好的教育,家境优渥,并已融入匈牙利首都令人眼花缭乱的文化与艺术生活。他的二弟迈克尔[本名为米哈伊(Mihály)],出生于1907年;三弟尼古拉斯[本名为米克洛什(Miklós)]生于1911年。这家人住在瓦齐大道62号顶层一套有18个房间的公寓里。
这幢大楼的一楼被卡恩-黑勒公司(Kann-Heller)的销售厅占据,这是玛格丽特的父亲雅各布·卡恩和别人合伙创立的一家五金公司。卡恩-黑勒公司一直销售农用机械,后来在匈牙利成功地开了目录销售模式的先河,就像西尔斯公司(Sears)早期在美国做的那样。整个一楼都归黑勒一家使用,而二楼和三楼则是卡恩的4个女儿及其家人居住的地方。今天,在这幢大楼的拐角处,一家保险公司办公室的大门一侧,有一块遗址铭牌,用以纪念这位“20世纪最杰出的数学家之一”。
1910年,布达佩斯四分之一的人口,超过一半的医生、律师和银行家都是犹太人。同样,置身于这座城市繁荣文化场景中的人也大都是犹太人。对于当时的成功,有人试图从中找出阴谋来。正是所谓犹太人在布达佩斯占据主导地位的论调,令激进的民粹主义者、维也纳市长卡尔·吕格尔(Karl Lueger)将奥匈帝国双首都中的这座称为“犹达佩斯”(“Judapest”)。吕格尔的种族主义言论或许“启发”了那个被美术学院拒之门外后在维也纳四处游荡的流浪青年——阿道夫·希特勒。
犹太人移民匈牙利的大潮发生于19世纪的最后20年里。许多人为了找工作来到快速发展的布达佩斯定居。在这里,犹太人不像在俄国那样会面临大屠杀,而且许多世纪以来在欧洲根深蒂固的强烈反犹主义,在布达佩斯几乎不存在,或者说至少不会被当地政府认可。美籍匈牙利裔历史学家约翰·卢卡奇指出:“值得尊敬的意见领袖,包括大多数贵族和绅士在内,都反对反犹主义。”
尽管如此,诺依曼家族与奥匈帝国的许多犹太人一样,虽然生活富足美满,仍然忧心于好日子难以长久。虽然在维也纳的那位广受欢迎的皇帝的领导下,生活在奥匈帝国境内的十几个民族表面上团结一致,但在允许商品和服务在欧洲东南部大片地区之间自由流通的经济逻辑下,分歧有时还是会显露出来。罗伯特·穆齐尔是奥匈帝国众多著名作家之一,他曾说:“帝国内部的无数冲突是如此激烈,以至于国家机器每年都会陷入绝境好几次,甚至彻底停摆。”但是,在此过程周而复始的间隙,即在政府与政府的更替喘息期,每个人又都和他人相处得很好,表现得就好像什么事都没有发生过。
尽管奥匈帝国的气氛炽烈如火,但导致该帝国解体的并不是内部的分裂,而是第一次世界大战。到1910年,马克斯已经察觉到弥漫在欧洲大陆的黑暗情绪,所以希望儿子们接受教育,为最坏的情况做好准备。在匈牙利,孩子们要到10岁才开始上学,但布达佩斯富裕的家庭可以毫无困难地找到保姆、家庭教师或私教。马克斯格外重视外语,他认为只要掌握了外语,他的儿子们无论身在何处,或碰巧负有一定的权责,都能够让别人明白自己的意图。因此,6岁的扬奇跟着格罗让小姐学法语,跟着普利亚夫人学意大利语。1914年到1918年,汤普森先生和布莱思先生还分别教过这三兄弟学英语。尽管在一战之初,马克斯被当作敌方人士而被困在了维也纳,但他毕竟是有影响力的人物,故而“毫不费力地就把他们的‘收容’之地正式转到了布达佩斯” 。马克斯还坚持让孩子们学习古希腊语和拉丁语。“父亲总是相信充满思想的人生。”尼古拉斯在他的回忆录中写道。
扬奇从小就是个令人刮目相看的心算高手。 有资料显示,他6岁时就能心算两个8位数的乘法。 这些能力出色到足以惊艳他最早的那几位启蒙老师,他这些特质或许部分遗传自他的外祖父。尽管雅各布·卡恩中学毕业后没有接受过正规教育,但他能把数字相加或相乘到数百万。冯·诺依曼长大后,自豪地回忆起两眼炯炯有神的外祖父的头脑体操,但他坦承自己永远望尘莫及。
然而,诺依曼三兄弟中的这位老大也并非在所有方面都出彩。例如,他从来没有学会过一种乐器。家人想不通小扬奇怎么老是在大提琴上练习音阶,于是就暗中调查,结果发现5岁的他总是把书摊开放在乐谱架上,这样他就可以一边“练琴”一边看书。要论国际象棋(这种经常与数学能力相联系的游戏),他也就中等水平而已。 尽管他开发了各种他认为必然会带来胜利的“棋路”,他却一直输给他的父亲,即便到了十几岁也赢不了。
同样,冯·诺依曼对体育毫无兴趣,除了长途步行(还总是穿着西装),他在余生中一直避免任何形式的体力锻炼。当他的第二任妻子克拉里(Klári)试图说服他去滑雪时,他竟然说那离婚得了。“如果跟哪个女人结了婚,无论她是谁,都意味着他不得不脚踩两片木板在漂亮的山坡上滑雪,”她解释,“那相比之下,他肯定更喜欢独自生活。用他的话说,他每天的锻炼就是‘钻进温暖宜人的浴缸’。”
在智力开发上,冯·诺依曼的家庭生活就像任何神童都渴望的那样富有启发性。马克斯最早是一名法学博士,后来才做了投资银行家。在孩子们还小的时候,他就买下了某个有钱人家的遗产中的所有藏书。他把公寓里的一个房间改造成了收藏这些图书的地方,书架从地板一直搭到天花板。正是在这里,扬奇通读了所有图书中最有价值的一套——《世界通史》。这是由德国历史学家威廉·翁肯编纂的一套巨著,始于古埃及时期,终结于由德皇本人授权撰写的德意志帝国首位皇帝威廉一世的传记。冯·诺依曼在移民并入籍美国后涉足美国政治,有时为了避免某些争论趋于白热化到不可收拾,他会引用小时候在翁肯的书中读到的那些看似毫无关联的历史事件的结局,而且常常背得一字不差。
穿着水手服的扬奇,7岁(图片由玛丽娜·冯·诺依曼·惠特曼提供)
对孩子们的教育常常会拓展到午餐和晚餐时,大人会鼓励他们就当天早些时候的所见所闻提出特定的话题。例如,有一次,尼古拉斯读到了海因里希·海涅的诗歌,引发了一场关于反犹主义将如何影响他们未来的讨论。海涅出生于一个犹太家庭,但后来不得已皈依了基督教,这是“进入欧洲文化的门票”,也是他为了发展自己的事业而做出的努力。类似这样坦率的辩论或许帮助扬奇及早地认识到纳粹主义所带来的危险。
扬奇在餐桌上与人讨论的话题经常是科学方面的。他指出,不同国家的婴儿学习母语的时间大致相同,那么大脑的原初语言是什么呢?大脑本身又是如何自行交流的?这是一个他将与之缠斗终生的问题,即便在临终的病榻上也未曾停息。还有一次,他想知道内耳的螺旋腔,即耳蜗,是仅对声音的合成频率(及其各自的大小)敏感,还是对声波的整体形状敏感。
马克斯一般会回到家里吃午饭,下午再返回办公室。他吃饭时会和儿子们分享他的投资决策,并征求他们的意见。偶尔,马克斯也会带回他所投资公司的一些实物证据。当他注资一家报社时,他就会带回印刷铅字,随之而来的讨论便都集中在印刷术上。另一家得到马克斯投资支持的企业是匈牙利雅卡尔织机织布厂,这是一家自动织机进口商。 19世纪早期,法国人约瑟夫·玛丽·雅卡尔发明了自动织机,即人们所说的提花机,这些机器可以用穿孔卡片进行“编程”。“由此不难想象,约翰尼为何后来会对穿孔卡片产生兴趣。”尼古拉斯说。
应邀来家里的客人也都为这位神童的学术发展做出了贡献。由于马克斯的儿子们是可以加入工作晚宴的,因此来自欧洲各地的工商界人士往往发现,尽管彬彬有礼,但孩子们连珠炮似的问题令他们难以招架。其他的常客中还有西格蒙德·弗洛伊德的贴身助手、精神分析学家桑多尔·费伦齐,与他交谈可能有助于促成约翰尼日后对计算机和大脑之间的相似性所做的思考。就连当时新近从格丁根大学的研究中脱颖而出的物理学家鲁道夫·奥特维(Rudolf Ortvay)也会来到这里。格丁根大学是世界数一数二的数学中心,而且将成为新量子力学发展中的中坚力量。奥特维后来与扬奇终生保持着书信往来。还有一位常客,那就是在布达佩斯大学拥有数学教席的费耶尔·利波特。很快,他也成了负责教这个男孩儿课外数学课的那些励志教授之一。
1910年后,马克斯成为匈牙利政府的经济顾问,这一角色使他迅速跻身布达佩斯社会的顶层。三年后,43岁的马克斯因“在金融领域做出的杰出贡献”,被奥地利皇帝弗兰茨·约瑟夫一世授予世袭贵族封号。浪漫的马克斯选择了玛吉塔小镇(Margitta,当时属于匈牙利,现在属于罗马尼亚)作为与其封号相配的属地,这里也是其家族传统的世居之地。然而,马克斯与此地之间唯一的真正联系是当地教堂的守护神与他的妻子撞名,也叫玛吉特。就这样,诺依曼家族在匈牙利语中变成了“玛吉塔的诺依曼”,而马克斯选用了三朵玛格丽特花(一种菊科植物)作为家族盾形族徽上的标志。正是在这一时期,许多被加封为贵族的富裕犹太人(1900年至1914年达200多户)都将自己的名字改得听起来更像德语或匈牙利语,以便完全融入当地社会,而且常常连宗教信仰都改变了。高傲的马克斯尽管并非完全不善于观察,但他既没改名也没改变宗教信仰。扬奇长大后对贵族的这一套颇为欣赏,便给自己改了相当德语化的名字。最早在瑞士读书时,他先是把名字改成约翰·诺依曼·冯·玛吉塔,后来在德国时又去掉了其中的地名,变成了简洁的“冯·诺依曼” 。 1928年马克斯去世后,他的三个儿子也出于与海涅相似的理由皈依了天主教。
就在冯·诺依曼一家跻身欧洲贵族行列的同一年,他们正在为扬奇开始上中学做准备。在欧洲大部分地区,文科中学(gymnasium)是为学生进入大学深造做准备的学校。几乎所有的“火星人”都在布达佩斯的三所自费的精英文科中学上过学。
三所学校中最好的一所是由匈牙利著名教育专家莫尔·冯·卡门(Mór von Kármán)于1872年创立的敏达(Minta)学校,或称“模范高中”。与马克斯一样,冯·卡门也是被封为贵族的犹太人,敏达学校是其教育理念的试验平台,其中大部分的教学内容都从德国引进。纪律和严格是一切的核心,教学以解决实际问题为导向,而不是死记硬背。冯·卡门的儿子西奥多也在这所学校上过学,他说:“我们从来没有背过课本上的定律,相反,我们试图靠自己的努力来摸索和掌握它们。就我而言,敏达学校为我打好了归纳推理的坚实基础,也就是说,要从特定事物中找出一般的规律,这是我用了一生的方法。” 这位小冯·卡门后来成为20世纪空气动力学方面的权威,并在不经意间影响了德国空军和美国空军的飞机设计。
敏达学校的教学模式非常成功,因此其他学校,包括公认排名仅次于敏达学校的历史悠久的法索利(Fasori)路德教会学校也都纷纷效仿。法索利路德教会学校面向所有有不同宗教信仰的男孩儿开放(女孩儿在那时少有受教育的机会)。由于布达佩斯的各职业阶层都以犹太人为主,所以该校的绝大多数学生实际上都是犹太人后裔。
第三种选择是去找一所雷亚理学校(reáliskola)。这些雷亚理学校会提供职业技术教育,通常不教希腊语,也很少教拉丁语。一位毕业于该校的历史学家及在数学和自然科学领域均出类拔萃的其他学生说,“雷亚理学校其实并不比文科中学差,只是在规模上有所不同,而且比具有‘绅士派头’的文科中学更务实”。 这些学生中就包括费耶尔·利波特和利奥·齐拉特,他们首先构想出了为反应堆和核弹提供动能的核链式反应;另外还有丹尼斯·加博尔,他因发明全息摄影而在1971年获得诺贝尔物理学奖。其中一所雷亚理学校就位于布达佩斯第六区,被公认为可以与前面提到的那两所文科中学比肩。在这三所学校中,马克斯选择了路德教会文科中学,因为敏达学校的教学模式太过新颖,让人觉得不太放心,而雷亚理学校又缺乏他特别看重的人文教育。
11岁的冯·诺依曼和表妹(莉莉)卡塔林·奥尔丘蒂一起做数学题(图片由玛丽娜·冯·诺依曼·惠特曼提供)
有些人认为,这些明面上的“天才工厂”是1880年至1920年匈牙利人才大量涌现的背后原因。然而,并非所有的毕业生都认同这一点。齐拉特曾在第六区的一所完全现代化、设备齐全的雷亚理学校读书,他觉得该校的数学课“无聊得令人难以忍受”,在一次采访中,他甚至直呼其老师是个“十足的白痴”。 另一位“火星人”爱德华·特勒于1917年进入敏达学校,此时距冯·卡门离开已将近20年,但特勒依然觉得在这里上学就好像是被人拿来做实验似的。“数学课让我落后了好几年,”他在回忆录中抱怨,“启发学生探索思想并不是敏达的共同目标。”
其他人则认为,此种“匈牙利裔现象”是由当时匈牙利社会中的两个明显矛盾的因素驱动的:自由主义和封建主义。相较于许多不那么自由的欧洲邻国,犹太人在奥匈帝国更容易出人头地,但权力的杠杆,尤其是行政机构和军队,则几乎完全掌控在匈牙利上层的手中。他们允许新来的犹太流亡者在银行业、医药业等行业中取得成功,是因为他们认为这些都是他们治下的行业,而且对其中如马克斯这样最成功的人,他们还授予其世袭头衔,以此来固化那些人的忠诚。全部的所谓“火星人”都有犹太人背景,且个个都很富有,其中两人还拥有贵族封号。
冯·诺依曼本人把他这一代人的成功归因于“某些文化因素的巧合”,这些因素常令个人产生出“一种极端的不安全感,因而就必须要么不同凡响,要么面临幻灭”。 换言之,他们意识到,匈牙利的宽容环境也可以在一夜之间发生变化,这促使一些人做出超乎寻常的努力来取得成功。对于有志于出类拔萃的犹太人来说,物理学和数学是安全的选择,因为在许多国家这都是值得从事的学术领域,而且至少在20世纪早期,这些学科都被视为相对无害。此外,人们有理由相信在这些领域的出色工作能得到相应的回报。 广义相对论是通过实验建立起来的,与发展这个理论的人是不是犹太人无关。
无论学校教育、家庭教养及匈牙利社会产生的影响如何,就冯·诺依曼这个例子而言,一切都协调一致有利于培养出一颗具有超凡能力的数学头脑。扬奇于1914年开始在路德教会学校学习,在这里,他即将证明自己并不是一个普通的学生。数学的基础正在被一些新发现的悖论动摇,整座大厦甚至有可能被彻底颠覆。一些人认为,那些没有达到严格的新证明标准的百年定理都应该被完全废除。一场为了数学之魂的战争很快就会到来,真理的概念本身正岌岌可危。17岁的冯·诺依曼将挺身而出,拨乱反正。