数字宇宙的诞生
我正在考虑一些远比炸弹更重要的东西,我正在考虑计算机。
约翰·冯·诺依曼,1946 年
关于生命的起源,存在两种创世神话:一种认为生命源于泥土,另一种认为生命是从天而降的。如果按照这两种创世神话,那么计算机源于泥土,而代码则是从天而降的。
1945 年年末,在新泽西州普林斯顿高等研究院内,匈牙利裔美籍数学家约翰·冯·诺依曼召集了一小群工程师,开始设计和建造配备有 5 千字节存储器的电子数字计算机,这种存储器可以在 24 微秒内从一个存储单元切换到下一个存储单元。整个数字宇宙可以直接追溯到这种 32×32×40 位的核心:比如今计算机中单个图标配置的内存还要小。
1936 年,艾伦·图灵(Alan Turing)提出了通用机的理论构想,而冯·诺依曼的研究项目就是对这种理论构想的物理实现。它不是台计算机,甚至也不是第二或第三台计算机。然而,它却是首批充分利用高速随机存取存储矩阵的计算机,这种计算机的编码被广泛复制和使用,其逻辑架构也被大量复制。这一设想是由艾伦·图灵提出的,而冯·诺依曼则通过这种设想制造出了存储程序计算机,打破了用于“表意”(mean)的数字和用于“运算”(do)的数字之间的区别。宇宙的变化是永不停歇的。
十几位二三十岁的工程师打破了行业限制和学术规则,在短短 5 年的时间内,花费不到100 万美元设计和建造了冯·诺依曼计算机,美国政府也为此提供了大量支持。 “他在对的时间出现在对的地点,正确关联了对的想法,”威利斯·韦尔(Willis Ware)回忆说,他是第四个被选入工程团队的人,“这究竟是谁提出的观点,这个问题可能永远不会得到解答,我们暂且抛开这一困扰。”
随着第二次世界大战接近尾声,洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)制造了原子弹的科学家们开始思考:“下一步该做些什么呢?”理查德·费曼(Richard Feynman)等人发誓再也不染指核武器或军事机密,而爱德华·泰勒(Edward Teller)和约翰·冯·诺依曼等人则跃跃欲试地想要开发更先进的核武器,尤其是“超级炸弹”,或者说氢弹。1945年7月16日黎明前夕,新墨西哥州的沙漠发生了爆炸,火光照亮了天空,据称“比1 000个太阳还要亮”。而8年半后, 比基尼环礁(Bikini Atoll)也发生了爆炸, 相较新墨西哥州那次爆炸,威力更是强了1 000倍。随着冯·诺依曼提出要发明计算机的想法,氢弹之争也开始加剧,这一形势进一步推动了冯·诺依曼去研究计算机。
计算机在核战之争中发挥了必不可少的作用,有助于我们了解接下来会发生什么。关于“点源解决方案”,1947年,洛斯阿拉莫斯国家实验室发布了一份有关核爆炸产生冲击波的报告。冯·诺依曼解释说:“对于异常剧烈的爆炸来说……我们可以把传统的中央高压区视为一个点源。”这种说法已经足够接近核爆炸的物理现实了,因此,有关核武器效果的初期预测得以实现。
计算机内的数值模拟链式反应启动了计算机之间的连锁反应,正如我们设计之初所设想的那样,机器和代码以爆炸式的速度激增。颠覆性和建设性的人类发明出现在完全相同的时期,这并不是巧合。只有拥有集体智能的计算机可以帮助我们摆脱武器造成的破坏。
图灵的通用计算模型是一维模型:一串符号编码在一条图灵带上。然而,冯·诺依曼构建的图灵模型是二维的:与我们目前使用的计算机地址矩阵有关。如今呈现在我们面前的是一个三维模型,但整个互联网仍然可以被看作由众多图灵通用机共享的通用磁带。
时间处于何种位置呢?数字宇宙中的时间和人类宇宙中的时间分别受两种完全不同的时钟管制。在人类宇宙中,时间是一个连续体。而在数字宇宙中,时间 (T)是一种可数的、离散的、连续的步骤。初当T = 0,以及后当 T 停止时,数字宇宙都是有界的。即使是在一个完全确定的宇宙中,我们也无法找到一致的方法,来提前对结局做出预测。对于人类宇宙中的观察家而言,数字宇宙似乎正在加快步伐;而对于数字宇宙中的观察者来说,人类宇宙似乎正在放缓脚步。
艾伦·图灵在1936年出版的《论可计算数及其在判定问题上的应用》(On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem)中说道,通用代码和通用机器的蓬勃发展很容易使人们忽略图灵在“决策问题”上的根本利益。在对判定性问题做出答复时,图灵证明了我们无法系统地通过查看一个代码来言明这个代码将起到的作用。这就是数字宇宙的有趣之处,也是我们被带领到这里的原因所在。
我们不可能预测到数字宇宙会如何发展,但却能了解它是如何开始的。个完全电子化的随机存取存储矩阵,以及由此催生的代码的传播,已经限度地接近点源了。
20世纪强大的技术不是原子弹,而是软件。不过,它们是由同一群人发明的。这群天才在发明软件之前,就想到了软件几乎所有的可能性。后,乔治·戴森终于将软件发明背后不为人知的故事呈现给了我们。精彩绝伦!
凯文·凯利
《连线》杂志联合创始人
阅读乔治·戴森讲述的、与电子计算机发明相关的人物故事是一种享受,他的叙述充满了智慧、权威性和洞察力。阅读《图灵的大教堂》,你既可以了解数字宇宙的起源,也可以领略到作者对数字宇宙未来的敏锐洞悉。
丹尼尔·希利斯
连接机发明者
一个从科学研究的伦理维度讲述的发人深省的故事,一个经验教训既适用于ENIAC和MANIAC时代、又适用于当今加大军事研发力度的时代的故事……本书的后三章中,戴森对现在和未来的思考发人深省,令人毛骨悚然,也让我们清醒地认识到,我们在冯·诺依曼、图灵等人所设想的道路上走了多远。
科利·多克托罗
Boing Boing网站联席主席
一段开创性的历史……细节丰富到超乎想象。
《纽约时报书评》
这是我读过的、关于计算机起源的好著作……不但让人收获颇丰,而且书中描述的内容鲜为人知、独一无二且令人震惊!
《波士顿环球报》
故事的展开引人入胜!戴森就像拍一部知识分子电影那样在述说他的故事。他将所有的人物聚集在一起,然后一路记录他们走向普林斯顿的旅程。虽然他们当时都处于战后食物配给不足以及住房短缺的困境之中,但是当这些人物终汇聚在一起时,故事的发展就非常有趣了。
《华尔街日报》
充满个人情感的技术性和哲学性叙述……兼容并包,楚楚动人。
《经济学人》
在所有描述数字时代起源的相关书籍中,没有哪一本像本书这样,将计算机起源所带来的经验教训以及计算机未来可能的发展路径相互联系起来。
《卫报》
有关计算机发明的故事已是老生常谈,人们从许多不同的角度讲过太多次关机计算机发明的故事,但是很少有人像乔治·戴森这样,如此真实且详尽地给出了这么多的细节信息。《图灵的大教堂》会让计算机爱好者爱不释手……采用信件、回忆录、口述历史和个人访谈等方式,戴森围绕着计算机发明背后的男人(偶尔也有女人)的人物性格,展开对本书的描述,对人物的描写惟妙惟肖。
《西雅图时报》
与冯·诺依曼的计算机项目以及它如何催生今日的数字宇宙相关的故事常有人提及,但是作者在本书中的叙述如此精确而全面,无一人能及。
《纽约书评》
20世纪四五十年代所取得的计算突破背后,技术和人文故事的完美结合……一本重要的著作。
《费城询问报》
一部生动且详尽记载现代计算机诞生过程的编年史,让人读起来津津有味……戴森的书给了我们一点小小的提醒,那就是现代的触摸屏、人工智能和小脑植入背后依靠的不是魔法,而是一部来自新泽西州中部的机器——计算机。
《俄勒冈人报》
一部引人入胜的著作。有关创造的故事总是值得讲述,特别是当故事主要讲述拥有改变世界力量的某种事物诞生的时候,尤其如此……戴森创造性地叙述了“浮士德式的交易”,这桩交易让数学家们得以通过实验成功地搭建更多、更强大的计算机,而计算机反过来却帮助其他人创造了更多毁灭性的核武器。
《旧金山纪事报》
如果你想为下一次计算革命做好思想准备,你*不能错过戴森的这本书。此外,即使你只是想读一些与科学家们(至少是部分科学家们)的工作和思维方式相关的、非同寻常的真人真事,这同样是一本***书。
《文学评论》
这不仅是一本关于科学的伟大著作,更是一本时代之书!
《环球邮报》
第10章 计算机巨人身旁的“编码皇后”
1946—1955 年,我们在这几年的时间里乘车横跨了那个国家 28 次。
约翰·冯·诺依曼,1963 年
“我们在蒙特卡洛市的里维埃拉地区(Riviera),那些不可救药赌徒的汇聚之地,”克拉拉·冯·诺依曼回忆起和任丈夫弗朗西斯的赌博之旅时说道,时值次世界大战和第二次世界大战的间隔,“当我们走进赌场时,看到的个人是约翰尼;他正坐在赌注适中的一个轮盘桌前,面前摆着一大张纸和一小堆圆形筹码。他有一个‘系统’,看见我们后,他很高兴地向我们做了一番解释:当然,这个‘系统’并非万无一失,但它确实包含漫长而复杂的概率计算,甚至考虑到了转盘非‘真’的情况(简单来说,就是可能被人为操纵)。”
“弗朗西斯去了另一张桌子,”克拉拉继续说道, “我四处转了一会儿,冷眼旁观人们陷入自我毁灭的狂欢,然后我走到吧台前坐下,想要喝上一杯。当我小口啜饮着鸡尾酒时,约翰尼过来了。”这位博弈论大师在轮盘赌桌上好运耗尽、输了个精光,而克拉拉的段婚姻也正面临这样的局面: “一场的灾难。 ”她不得不请他喝酒。 “我是一个富家女,我爸爸很富有,弗朗西斯则是一个不可救药的赌鬼——这更说明了我吸引他的地方。我们在一起 4 年,经历了种种烦恼,后爸爸用钱帮我离了婚。 ”
克拉拉与约翰尼的相遇
1911 年 8 月 18 日,克拉拉 ·丹(Klára Dán)出生于布达佩斯一个富裕的犹太家庭。“一个规模庞大、组织严密的家族中娇贵、得宠的顽童,”她这样回忆童年时的自己,“一个漂亮却惹人生厌的小孩。她尖叫着、大喊着、吼叫着走过了她的性格形成期。”她的父亲查尔斯·丹(Charles Dán)同时是实业家和金融家。次世界大战期间,他曾在奥匈帝国的军队中担任军官,相对舒适地度过了那段时期。但是随着战争结束, 又出现了一场大乱。为了躲避库恩·贝拉的统治,他们穿越边境逃至维也纳,途中还徒步了几段。她的父亲护送家人到达安全地点 后, 又回国参加了地下反革命活动。“我童年深刻、 难忘的记忆是,”克拉拉说,“站在桥对面,看着他往回走。我当时已经意识到,这可能会让他遭受灭顶之灾。 ”
随着库恩·贝拉政权的倒台,布达佩斯进入两次世界大战之间的黄金 10 年。“霍尔蒂海军上将领导的反革命运动成功了,”克拉拉写道,“我们又都可以回家了,然后匈牙利版的‘繁荣的 20 年代’ (Roaring Twenties)到来了。”14 岁时,克拉拉夺得了匈牙利花样滑冰冠军,之后被送到英国寄宿学校学习。和冯·诺依曼的家族一样,她的家族也拥有一栋大房子,三家分住,由她的外祖父主持家政。这栋大房子配备了一个巨大的露台,可以同时容纳 100 来人进餐或参加其他庆祝活动。在这里,这样盛大的场面很常见。花园分为两个部分,正式的部分是孩童的禁区,杂草丛生的荒园则是成人的禁地。“这条界线,”克拉拉补充道,“是那个幸福的家中,孩子和成人之间的分界,它逐渐成为‘繁荣的20年代’布达佩斯的中心。”
整个家庭常常聚集在克拉拉外祖父的餐桌上吃晚餐,之后往往是庆祝时间,一直到深夜。“晚饭后不久,大家都下楼去,我姨父、姨母和他们的两个小孩住在二楼,我父母、我和姐姐住在三楼,”克拉拉解释说,“那里准备了酒,大家端着酒杯,开始闲聊。第二瓶酒往往会在人群中传来传去;不久,又引来了吉普赛乐队,也许还有一些亲密的朋友也被哄骗下床,加入进来。这样,一个完整的‘mulatsag’到来了。”
“要想用一个词来翻译‘mulatsag’是不可能的,”克拉拉指出,“它不是一次派对,也不是一次盛宴,甚至不是一场狂欢;它只不过是一群玩得开心的人无意识地陷入极度兴奋的状态。到早上 6 时,乐队离开,我们回到楼上,迅速冲个澡。然后,男人们去上班,孩子们上学,女人们和自己的厨师去市场买菜。”
克拉拉的父亲和外祖父也设立了星期四晚上的一系列派对,我们叫它“星期四的夜晚” (Thursday Night),每月在名为 The Nest 的男性俱乐部中举行一次。按照克拉拉的说法,“派对值得称赞的地方是, 让男人们远离商业、 金融和政治的世界,可以和艺术家、作家以及其他文艺知识界的人士见面交流。”当他们决定召开这个聚会时,因为“这个袖珍小国的创造性思维的非凡成果”对女性影响巨大,所以她的祖父宣布:“次将女性包括进来的聚会无疑要在我们家举行。”
“这简直是太美妙了,”克拉拉回忆说, “三家都由内而外重新布置, 钢琴被移开,家具被重新摆放……一楼招待晚餐;二楼的房间供人闲聊和打牌;三楼则是音乐和舞蹈的消遣——三个厨房为此至少连续忙活了三天。没人打算让小孩上床睡觉。因此,在大约 13 岁的年纪和以后的许多年里,我慢慢认识了我们镇上有趣和令人兴奋的那些人。”
克拉拉爱上了社交,这种兴趣陪伴了她一生。 “我不断认识各种各样的人,因此,认识的人也越来越多,”一份在她死前仍未完成的回忆录的开头说着, “他们中有一些人闻名世界,另一些人则默默无闻;家族族长、以前和未来的皇后、打杂女工和应召女郎、政治家和权重一时的政客、夜班工人和酒吧哲人、公认的天才和沮丧的失败者……除此之外,还有更多。”克拉拉患有抑郁症,但是生活很充实。“这是一个热心肠的阴谋家的灵魂,如果我的感觉没错,她周围的朋友都反对冷漠,积极向上,”在她去世两个星期后,物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)这样写道,“这个灵魂竭力与看似悲惨的命运作斗争。命运虽然看似悲惨,但是这样的命运还是能够被打败的。”
她和弗朗西斯离婚后,就嫁给了一位体面且不爱赌博的银行家。“我们在正确的时间做了正确的事,家庭经营得井井有条。我们会在家里适时地举行聚会,”克拉拉写道,“他是一位和善、温柔、体贴的丈夫,比我大 18 岁。因为他的能干,我无事可做,闲得发慌。”1937 年 8 月,段婚姻即将走到尽头的约翰尼,按照惯例来到了夏天的布达佩斯,并且和她取得了联系。
“我们打了一通问候电话,接着很快就在咖啡馆里见面并开始聊天,一聊就是数小时,”克拉拉回忆说,“我俩都对政治很感兴趣,也都喜欢对暗淡的前景进行详细的预测。(约翰尼对未来发展的评价非常接近现实,足以让人吃惊……我为他的一些预测的准确性感到不寒而栗。)我们谈了这个,还有古代史和猜对转盘的概率。我们还向对方吐露了自己不光彩的故事以及马拉松式谈话过程中发生的小插曲;我们谈到了美国与欧洲之间的区别,还有养一条小哈巴狗或大丹犬的优点。”
8 月 17 日,他们在凯伦福德(Kelenfld)火车站告别。约翰尼从这里离开,前往维也纳、科隆(Cologne) 、巴黎和南安普敦(Southampton) ,并于 20 日搭乘丘纳德班轮“乔治克号” (Georgic)返回纽约。8 月 29 日,约翰尼回到了纽约。9月7日, 玛丽埃塔(她在欧洲度过了夏天)乘坐“玛丽女王号”也来到这里。随后,一封封信件和电报分别通过双方的中介机构来往于普林斯顿和布达佩斯两地。“事实已经很明显了,我们是天造地设的一对,”克拉拉说,“我们的信写得越来越长。事情发展到了无可挽回的地步。我对我那善解人意、待我如父的丈夫坦白说,‘即便他或任何人做任何事,都替代不了约翰尼的大脑’。”
就这样,玛丽埃塔带着两岁的玛丽娜在内华达州的沙漠待了 6 个星期,以美国特有的仪式离婚。 “我认为,这个地方给人的感觉肯定和地狱相差不远了, ”9月22 日,她在里诺(Reno)的江滨酒店(Riverside Hotel)里这样写道,“真是难以言表, 每个人都在不停地喝酒, 直到烂醉。他们像疯了一样, 每天挥霍五六百美元,大厅里摆放着轮盘赌桌,寻常得就像其他地方放置的痰盂……亲爱的,你还好吗?公寓如何?你过得怎样?你有没有半点喜欢我?你一定要详细地告诉我。我现在心如浮萍,飘忽不定。 ”
第二天,玛丽埃塔步行 56 千米到达金字塔湖(Pyramid Lake)度假牧场,在那里她的离婚季渐近尾声。“亲爱的约翰尼,”她写道,“这里完全陷入疯狂,没有比这更惨的了。如果我没有在这里待上 6 个星期,我相信我不能坚强地活下来。我住在一片印第安保留地之中……这里充满着神奇的色彩,让人无法想象……骑马欣赏风景会很漂亮,但是晚上是致命的。想象一下 6 时吃晚餐,天却要到晚10时才黑。”
拿着瓦肖县(Washoe County)的离婚判令,玛丽埃塔于11月初从内华达州返回,并于11月25日在华盛顿特区法院与实验物理学家霍纳·德斯蒙德·库珀(J. B. Horner Desmond Kuper)结婚。库珀是尤金·维格纳在普林斯顿大学的研究生,战争期间在雷达方面做出了重要贡献。玛丽埃塔和德斯蒙德·库珀后来都供职于长岛的布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory) 。这个实验室是位于东海岸的新核试验室,弗兰克·艾德洛特一度建议把它设在高等研究院的树林里。约翰尼和玛丽埃塔保持着良好的关系,而他们的女儿玛丽娜后来由两个家庭共同抚养。