香农传

    [美]吉米·索尼 [美]罗伯·古德曼 著

    杨晔 译

    中信出版集团目录

    推荐语

    引言 一个天才的游戏人生

    第1章 小镇男孩的科学基因

    第2章 安娜堡的大学生活

    第3章 机械大脑

    第4章 麻省理工学院里的开关

    第5章 与众不同的年轻人

    第6章 放弃遗传学研究

    第7章 贝尔实验室中一流的应用数学家

    第8章 生活中的挣扎

    第9章 火力控制研究

    第10章 战时研究第11章 密码学研究

    第12章 与图灵的友谊

    第13章 贝尔实验室的三人组

    第14章 无尽的黑暗

    第15章 从情报到信息

    第16章 信息论炸弹

    第17章 信息论史上的里程碑

    第18章 杜博的批评

    第19章 维纳的控制论

    第20章 终身伴侣

    第21章 信息狂热

    第22章 服务于美国国家安全

    第23章 人造机器

    第24章 游戏之王第25章 建设性不满

    第26章 香农教授

    第27章 股市“密码”

    第28章 发明家的天堂

    第29章 关于杂技的研究

    第30章 京都奖

    第31章 阿尔茨海默病

    第32章 余震

    致谢

    参考文献

    版权页克劳德·香农的父亲老克劳德·艾尔伍德·香农，1862年出

    生于美国新泽西州，他曾做过家具推销员、丧葬承办人和遗嘱检

    验法官。克劳德的母亲玛贝尔·沃尔夫是一位德国移民的女儿，她曾做过教师和校长。1909年，他们的婚礼公告成为盖洛德的头

    条新闻。这验证了这座城有多么小，也验证了香农夫妇在这一社

    群里的活跃角色到了克劳德·香农在密歇根大学拍下注册照片的时候，他已

    经成为一名娴熟的发明家。他的发明包括简易升降机、后院小推

    车和通过带刺铁丝网传递加密消息的电报系统香农似乎遗传了他的爷爷戴维·香农的才华，他骄傲地持有

    美国第407130号专利，对洗衣机进行了一系列改进。这个男孩继

    承了爷爷在机械方面的天赋，对于他来说，家里出了这样一名拥

    有专利的发明家是一件值得炫耀的事情在香农入学之前，密歇根大学工程学院经历了巨大的发展。

    在学院的一次公开展览上，学生们“震惊了访客，他们使用

    20000转分钟的纸张切割木材，通过液态气体冷冻鲜花，还展示

    了只用两根细线支撑的瓶子，水流从中缓缓流出——这是罕有人

    能够解决的难题”。密歇根大学的工程建筑可以满足重工业的要

    求，正如这间工厂…………以及这个船舶池，学生们在这里测试模型船的流体动力1934年春，克劳德·香农于17岁的时候，在《美国数学月

    刊》第191页上发表了第一篇学术作品。香农解出了一道数学难

    题。他阅读这类期刊的行为本身，揭示了他对学术事务非同寻常

    的关注，而他的解题方法被选中也表明他不是一个普通的人才

    麻省理工学院的校园是香农初次作为工程师成名的地方，它

    的设计是建筑师们相互妥协的产物，建筑上方的圆顶秉承了“效

    率的原则，避免师生做无用功，它相当于最好的工业作品”。它

    半是庙宇，半是工厂在麻省理工学院，香农加入了一个小组。这个小组旨在使得

    微分分析仪成为通用机械计算机，助力解决计算电力传输、电话

    网络等工程难题或宇宙射线和亚原子微粒等高等物理难题。这个

    项目追随了威廉·汤姆森的步伐，他是一名留着独特胡子的物理

    学家，被尊称为凯尔文爵士。他在1876年建造了早期的机械计算

    机在麻省理工学院，香农在业余时间选修了飞行课。这门课的

    执教教授强烈建议麻省理工学院的校长禁止他继续上课，他认为

    香农是一个不可多得的人才，不应为可能发生的飞机事故而冒

    险。校长则拒绝了他的建议：“我怀疑以他智力超群为由，禁止

    这位年轻人参加飞行课或者武断地剥夺他的机会是明智的。”微分分析仪是如房间般大小的“大脑”，为了解决问题会日

    夜不停地运转。“这个由轴、齿轮、线路、滚轮组成的家伙十分

    可怕，但它确实有效。”

    在绝大多数情况下，范内瓦·布什都是20世纪中期美国最有

    权力的科学家。他在麻省理工学院主持微分分析仪，为总统提供

    咨询服务，在“二战”期间领导美国的科学家。《科利尔》杂志

    将他称为“会决定战争胜利或失败的男人”；《时代周刊》将他

    称作“物理将军”。而且，这些成就中尤其有这么一条：他成为

    克劳德·香农的第一位导师，也是对他影响最大的导师1939年夏，香农来到了冷泉港，抵达了美国最顶尖的基因实

    验室，这也是美国最大的科学羞耻之一——优生学记录室。它收

    藏了大量基因数据，基于此，香农完成了他的理论基因学论文香农拿到奖学金前往负有盛名的普林斯顿高等研究院，但这

    次经历并不令人愉快。这里见证了他第一段婚姻的失败，以及他

    对愈演愈烈的第二次世界大战的恐惧；在这里他还与阿尔伯特·

    爱因斯坦有过几次接触

    这里是1936年的贝尔实验室综合楼，照片上的视角是从曼哈

    顿西村的华盛顿街看过去的景象。香农的一名同事回忆道：“大

    家在贝尔实验室做得非常好，他们做的事在其他人看来根本不可

    能。”当贝尔实验室的办公场所还在下曼哈顿区(靠近当今的高

    线公园)的时候，香农签下了这里的全职工作克劳德·香农和他的同事戴维·哈格尔巴格一同在贝尔实验

    室工作。另一名同事回忆起那段时光：“在这里，我可以任意获

    取全世界电气工程领域的信息。我所需要的就是拿起电话或者去

    询问某人，然后便能得到答案。”桑顿·弗赖伊成立了实验室的数学组，并将香农派到这里。

    他有一次说，“数学家们都是怪人，这是事实，所以遇到任何足

    够奇怪而你又不知道如何沟通的人，你就说，‘这家伙是个数学

    家，把他交给弗赖伊吧’。”

    香农和约翰·皮尔斯(如图)同巴尼·奥利弗一起组成了实

    验室的天才三人组。一位同辈开玩笑道：“他们三个人的智商高

    到令人难以忍受的程度。”在曼哈顿，香农是一名单身汉(在第一段婚姻终结之后)，他有一间位于格林尼治村的小公寓和一份要求颇高的工作。他保

    留了一些时间以满足自己古怪的爱好，包括用力弹琴，以及欣赏

    纽约爵士乐对抗纳粹德国一定程度上是一场“科学战争”，香农在这方

    面的贡献包括研究密码学、防空火力控制和“绿色大黄蜂”系统

    (如图)，后者是迄今为止最具野心的语言加扰系

    对香农的信息论研究影响最大的是拉尔夫·哈特利。他1927

    年关于“信息传递”的论文是当时最接近掌握信息本质的方法，解释了科学家是怎样从物理的角度而非心理的角度思索这一问题

    的在《通信的数学理论》之前，长达一个世纪的常识与反复进

    行的工程试验，都认为通信必然会伴有噪声——这是物理世界要

    求我们付出的代价。然而香农证明了信道噪声是可以被克服的，由A点发出的信息“总是可以”，而不仅仅是“经常能够”在B点

    被完全接收。他向工程师提供了使信息数字化并将其可靠发送

    (或者，准确地说，可能伴有少量随机误差)的概念工具，直到

    香农证实噪声可控之前，该结论一直被当作不可能实现的乌托邦1948年之后，香农被媒体赞誉为科学名人。他接受电视采

    访，被国家出版物报道，并被授予一些荣誉学位1948年，克劳德·香农认识了贝蒂·摩尔，她是贝尔实验室

    的一名工作人员，他鼓起勇气邀请她共进晚餐。之后他们又有了

    第二顿、第三顿，直到他们每天都在一起吃晚餐

    克劳德·香农和贝蒂·摩尔的关系发展得非常迅速：他们相

    识于1948年秋，而到了1949年年初，克劳德便求婚了。根据贝蒂

    的回忆，求婚是以“不太正式”的方式进行的。她不仅有幽默

    感，而且同他一样热爱数学，这奠定了他们伙伴关系的基础，直

    到克劳德生命的终结贝蒂为克劳德购买了他的第一辆独轮车，这开启了他与这种

    机器一辈子的不解之缘。他为自己亲手打造了各种量身定制的独

    轮车，并在贝尔实验室狭窄的甬道里骑车。这使得访客们对他的

    灵活性印象深刻

    即使成了科学名人，香农也仍然是一名发明家。他最著名的发明“忒修斯”是一只能够自动穿越迷宫并“记住”金属乳酪位

    置的人工老鼠。(倘若乳酪被拿走了，“忒修斯”就只会漫无目

    的地走来走去。一名科学家说：“这一切都太人性化了。”)

    贝尔实验室墨累山园区——“设想与设计未来的地方，这里的未来指的是我们所谓的现在。”

    香农建造了世界上最早的弈棋机。它在1949年完工，香农的

    机器只能控制六枚棋子，聚焦于棋局中的走位。它使用了超过

    150个继电器计算走棋，它的处理能力使得机器能够在10~15秒做

    出决定“我是机器，你也是机器，我们都会思考，不是吗？”香农为人工智能设定了四个目标：到2001年，创造出打败世

    界冠军的象棋程序；写出被《纽约客》认可的诗文的诗歌程序；

    写出能够证明难以捉摸的黎曼假设的数学程序；以及“最重要

    的”，设计出收益超过50%的选股软件。他半开玩笑地说，“这

    些目标可能意味着逐步淘汰愚蠢的、熵增加的、好战的人类，转

    而支持更加合乎逻辑的、节约能源的、友善的物种，即计算

    机。”诺伯特·维纳(图片中间，右侧为香农，左侧为麻省理工学

    院校长朱利叶斯·斯特拉顿)曾是一名神童，“控制论”的提出

    者，也是唯一可能挑战香农“信息论之父”地位的人

    香农在马萨诸塞州温彻斯特买下了一幢房子，是一处位于麻

    省理工学院以北8千米的近郊住宅区。这幢房子建于1858年，是

    为天才发明家托马斯·杰斐逊的曾孙女艾伦·德怀特修建的。它占地约48.6平方千米，受蒙蒂塞洛启发而设计

    在一次前往俄罗斯的旅程中，香农想要与苏联国际象棋冠

    军、计算机工程师米哈伊尔·鲍特维尼克下一场友谊赛。鲍特维

    尼克并没有给予足够的重视，直至香农在对弈中吃掉了他的马和

    兵。在走了42步之后，香农推倒了他的王，认输了。但能与鲍特

    维尼克对弈几十步，仍然为香农赢得了值得终生吹嘘的资本，因

    为前者一直被认为是最具天赋的棋手之一1957年，香农回到麻省理工学院做教授。然而，他的研究生

    名额并未招满，“你必须有足够的自信，才能请求像香农这样的

    人做你的导师”1967年2月6日，林登·B.约翰逊总统向克劳德·香农颁发了

    美国国家科学奖奖章，以表彰他“对通信和信息处理的数学理论

    的杰出贡献”

    早期，香农在麻省理工学院的讲座场场爆满，但这些都比不

    过他做的关于股票市场的报告，这场在学校里最大的报告厅内举

    办的讲座挤满了听众在美国马萨诸塞州，香农教授留起了胡子，继续杂耍事业。

    他也完全沉浸在自己发明创造的兴趣爱好里，在自己家颇具规模

    的工作坊里设计出许多自己最著名的发明世界上第一台可穿戴计算机是由香农和爱德华·索普开发

    的，可用来计算轮盘赌一类的东西。他们佩戴着它，在拉斯维加

    斯的赌场里成功了几次，却最终放弃了这个项目，因为他们惧怕

    卷入与黑手党的麻烦之中香农使用建造者套件模仿W.C.菲尔兹打造了这个机器人，它

    可以抛接三个球。球从钢鼓上弹起，机器人以摇摆的动作挥舞桨

    臂。“每次手臂摆下来它都能接住球，而当手臂摆上去它又会抛

    出球。”香农自己既是一名技艺高超的杂耍者，也是第一位将杂耍数

    学写成论文的作者。他写道，他的读者应当“尽量不要忘记杂耍

    的诗歌、喜剧和音乐……我听起来是不是很自以为是？”香农在生命中的最后几年，仍旧保持着骑独轮车的爱好香农终其一生都在追求满足自己的好奇心，认真地做游戏：

    他是罕见的科学天才，像满足于探索数字电路一样，满足于制作

    杂耍机器人和喷射小号香农为任何吸引他注意力的奇特事物而感到高兴。他会发现

    自己迷失在一个复杂的工程学难题之中。很快，他又被象棋问题

    吸引了注意力。他将枯燥的技术性科学转变为大量富有魅力的谜

    题，而解决谜题的方法是成年人的游戏之道芸芸众生中，天才当属最幸运者，因为他们必须要做的事情

    恰好是自己最想做的事情。即使在有生之年，他们的超凡才能未

    得到世人的认可，他们也总能获得相应的回报。他们确信自己的

    工作颇具价值，并且能够经得起时间的考验。如果天才确实能够

    升入天国，那么天国里天才的人数想必最少，因为他们早已拥有

    属于自己的回报，无须再由天国来施以奖赏了。

    ——W.H.奥登推荐语

    吉米·索尼和罗伯·古德曼使用的副标题非常具有说服力，它提醒我们香农从未宣称过自己开创了信息时代。

    ——《华尔街日报》

    我们亏欠克劳德·香农很多，而索尼和古德曼的这本传记为

    我们弥补这份亏欠迈出了第一步。

    ——《旧金山书评》

    这是一本引人入胜、饶有趣味、十分必要、讲述美国天才、真实的人物传记。这本书成功揭示了克劳德·香农的性格、事

    业、他非同寻常的一生，以及他所生活的那个时代。

    ——乔恩·格特纳，畅销书《创意工厂》作者

    一部充满随心所欲的好奇心与乐趣的、饱含情感的传记。克

    劳德·香农，认识你真荣幸!

    ——西沃恩·罗伯茨，《游戏天才：约翰·何顿·康威的好

    奇心》作者

    香农对于信息和通信而言，正如牛顿之于物理学。在科学的

    游乐场里，他追随自己的兴趣，发现了开创数字时代的数学定

    理。与我曾共过事的香农在这本书里栩栩如生。

    ——爱德华·O.索普，畅销书《战胜市场与庄家的人》作者

    他塑造了我们生活的信息时代，他是一名思想家，融合了理查德·费曼的玩兴与阿尔伯特·爱因斯坦的天赋，他的传记终于

    面世了。如要说怎样才能既玩得好又思考得透彻，那么没有人比

    克劳德·香农更擅长的了。

    ——瑞安·霍利迪，畅销书《每日斯多葛》和《障碍即方

    法》作者

    这是一本讲述克劳德·香农精彩人生的作品，他是20世纪信

    息技术领域最了不起的科学家之一。

    ——伦纳德·克兰罗克,加利福尼亚大学洛杉矶分校计算机

    科学特聘教授，2007年美国国家科学奖章得主

    这是一部我们期待数十年之久的，讲述20世纪超凡天才人物

    的传记。

    ——塞尔吉奥·贝尔杜，普林斯顿大学电气工程尤金·希金

    斯学院教授

    我们都熟悉那些发明互联网、创造谷歌、创立脸书网的闪闪

    发光的新星，但是这本迷人的著作褪下了数字通信革命的外衣，向我们展示了这一切是如何开始的!

    ——罗宾·阿瑞安赫德，《逻辑的诱惑》作者

    在这本克劳德·香农的精彩传记中，索尼和古德曼阐述了数

    字通信的根源，揭露了工程师们如何深入思考事物背后的东西，而非事物本身。

    ——W.伯纳德·卡尔森，弗吉尼亚州立大学工程与社会学系

    主任、教授

    这本见解深刻、打动人心的传记，描绘了一位独特而有趣的

    天才，他的研究几乎影响了当代社会的各方面。——马克·莱文森，粒子狂热总裁

    《香农传》饱含活力、富有韵律美，而且作者眼光独到。这

    是一本罕见的传记类佳作。

    ——爱德华·多尔尼克，《钟摆宇宙》的作者

    这本书对幕后英雄的重视令人欣喜，而且鼓舞人心，正如两

    位作者所暗示的，之所以说他们是幕后英雄，是因为他们的成就

    如此基础和重要，以至我们很难想象，假如没有这些发现，这个

    世界会是怎样的。

    ——《科克斯书评》

    索尼和古德曼打开了一扇引人入胜的窗户，告诉我们努力探

    索会实现什么。

    ——《出版人周刊》

    《香农传》引导读者领略了一段非比寻常的人生，主人翁的

    一生如此不凡，值得作者充分研究、仔细雕琢，撰写出行文流

    畅、可读性强的人物传记。阅读此书，忘我地沉浸在文字之中，只需花费颇具价值的数小时，读者就能追随香农的人生和游戏之

    心。

    ——约瑟夫·马祖尔，《侥幸：数学与神话的巧合》作者

    棒极了!《香农传》文笔流畅，全面考证，颇具影响力。

    ——马丁·J.舍温，普利策奖获奖作品《奥本海默传：原子

    弹之父的美国悲剧》合著者

    这本书用热情、动人的笔触，追溯了香农如何从密歇根的小

    男孩成为一名谦逊的科学名人。——《书单》

    索尼和古德曼娴熟地解释了性格、人性、勇气以及好奇心等

    因素对(香农的)历史性贡献。帮助历史学家、哲学家、密码学

    家、奇才、内向的人、喜欢拆卸东西和搞发明的人，来理解这究

    竟是怎么回事。

    ——《图书馆杂志》

    这是我读过的刻画香农最全面的传记。

    ——沙恩·帕里什，《法纳姆街》编辑、创始人

    从今往后，如果有人向我寻求推荐书目，那么又多了一本我

    不得不提的书。你如果对我们所处的数字时代里的任何东西感兴

    趣，现在就去买一本书吧。

    ——《帕默尔探员》引言 一个天才的游戏人生

    在关于他的身份的传言开始泛滥之前，这位清瘦的白发男

    子，已经在于英国布莱顿举行的国际信息论研讨会上，进进出出

    闲逛了好几个小时。起初，只有零星几个人来索要签名，后来他

    们排起了长队，挤满了走廊。在晚宴的时候，研讨会主席拿着麦

    克风宣布：此刻场内有一名“我们这个时代最伟大的科学家”，他

    将与大家分享几句话。瞬间，这名清瘦的白发男子的声音被淹没

    在雷鸣般的掌声里。

    当掌声渐渐平息，众人只听到了一句话：“这很荒谬!”他没

    有再说什么，而是从口袋里拿出了3个球，开始表演抛接杂耍。

    之后，有人问主席如何看待刚才发生的一幕。他说：“这就

    好像牛顿出现在一场物理学会议上。”

    ————

    1985年，这位杂耍匠人的工作早已结束，但从另一个角度来

    说，工作又才刚刚开始。当时距离克劳德·艾尔伍德·香农在研究

    成果中勾勒出信息的概念已经过去了近40年，他的那篇学术报告

    堪比“信息时代的《大宪章》”，而得益于他的理念所构建的世界

    才刚刚开始形成。如今我们正生活在那个世界里：我们所发送的

    每一封电子邮件，所播放的每一张DVD光盘、每一份音频文件，所加载的每一个网页，都要归功于克劳德·香农。

    他并不在意自己做出的贡献，对热门的科学潮流无动于衷，与各类事物、各种观点绝缘，甚至对他自己(尤其是他自己)也

    并不关心。他是一个可以关起门来长期闭口不言的人，认为自己

    最有价值的想法都是在斯巴达式的单身公寓和空无一人的办公楼

    里产生的。香农的一位同事将他的信息论称作“炸弹”，它覆盖的范围令人惊叹——他几乎是从零开始构建了一门全新的科学。令

    人震惊而好奇的是，他可以一连好几年，只字不向他人提及自己

    正在进行的研究。

    当然，信息早在香农之前便已存在，正如惯性之于牛顿。但

    在香农之前，几乎没有人认为信息可以是一种理念，是可测的

    量，是可适配硬科学的主体。在香农之前，信息是一封电报、一

    张照片、一段话，乃至一首歌。而在香农之后，信息被完全抽象

    为比特(bit)。发送者不再重要，意图不再重要，媒介不再重

    要，甚至它的意义也不再重要：一通电话、一段被抓取的莫尔斯

    电报、一页侦探小说，都可以用通用代码表示。正如几何学家将

    沙子的圆和太阳的圆归为同质，物理学家将钟摆的摆动与行星的

    轨迹归为同质一样，克劳德·香农通过把握信息的本质，使我们当

    今的世界成为可能。

    香农能够如此熟练地使有形的世界抽象化，还能够颇具天赋

    地操纵它，这是他一生的难解之谜。他天生就喜欢摆弄小发明：

    将带刺的铁丝网围栏用作电报线，搭建谷仓里的临时升降机，制

    作自家后院里的手推车。这些故事都在述说着他在密歇根某小城

    里度过的童年时光。后来，他成为更高级别的发明家，吸引了范

    内瓦·布什的关注(布什很快成为美国最有实力的科学家，以及对

    香农影响最大的导师)。布什将香农带入麻省理工学院，让他承

    担起养护微分分析仪，如房间般大小的模拟计算机，“大量磁盘

    上的轴、齿轮、线路以及滚轮”的工作，这些刚好是那个年代最

    先进的具备思考能力的机器。

    香农对使用电子开关控制巨型机械的研究，使他洞察到了数

    字时代的基础：开关能够做到的远不止通过电路控制电流，它们

    可以被用来评估我们能够想到的任何逻辑陈述，甚至还能“做出

    决定”。一系列二元选择(开关、真假、10)原则上可以模拟大

    脑的行为。正如沃尔特·艾萨克森所指出的，这一飞跃“成为支撑

    一切数字计算机的基础概念”。这是香农在抽象领域做出的第一

    个了不起的贡献。那一年，他只有21岁。一篇“可能是20世纪最重要、最著名的硕士论文”使他能够与

    范内瓦·布什、艾伦·麦席森·图灵、约翰·冯·诺依曼这样的思想家

    接触并合作——和香农一样，他们都是我们这个时代的奠基人。

    这使他时常加入(通常是不情愿地被卷入)与美国国防研究委员

    会的合作，秘密地研究密码学和火力控制系统，并在“二战”期间

    为丘吉尔和罗斯福的越洋电话提供加密保障。这也让他加入了贝

    尔实验室，一个(自认为)与其说是美国电话电报公司的分支部

    门，不如说是“天才之家”的工业研发机构。“大家在贝尔实验室做

    得非常好。”香农的一位同事说道：“他们做的事在其他人看来根

    本是不可能的。”香农自己尝试的“不可能”是“分析一般情报(信

    息)传输系统的基本特征，这些情报(信息)传输系统包括电

    话、无线电、电视、电报等”。从数学角度来看，这些系统似乎

    在本质上毫无共同之处，直到香农证明了其根本上的同一性。这

    是他在抽象领域做出的第二个了不起的贡献。

    在他的论文《通信的数学理论》发表之前，科学家们已经可

    以追踪电子在电线中的运动，但要证明他们的观点可以被客观地

    测量和操控，则要依靠香农的论证。他总结道，所有的信息，无

    论信源、发送者、接收者还是它的意义，都可以通过比特序列有

    效地表示，比特是信息的基础单位。

    在《通信的数学理论》之前，长达一个世纪的常识与反复进

    行的工程试验都认为通信必然会伴有噪声——这是物理世界要求

    我们付出的代价。然而香农证明了信道噪声是可以被克服的，由

    A点发出的信息总是可以(不仅仅是经常能够)在B点被完全接

    收。香农向工程师提供了使信息数字化并将其可靠发送(或者，准确地说，可能伴有少量随机误差)的概念工具，直到他证实噪

    声可控之前，该结论一直被当作不可能实现的理想主义。一名工

    程师惊叹不已：“他怎么会有这样的洞察力，甚至怎么会想到这

    种可能性，我完全不知道。”

    在我们的电话、电脑、卫星电视，以及被代码0和1操控的、地球之外的空间探测器的电路里，这种洞察力的影响无处不在。1990年，“旅行者1号”探测器将它的相机镜头由太阳系边缘转向

    了地球，“咔嚓”一声捕捉到了我们赖以生存的地球家园的照片，照片被压缩至不足1像素——卡尔·萨根称之为“悬浮在阳光下的尘

    埃”。它最终穿越了40亿英里[1]

    的距离，被传回了地球。克劳德·

    香农没有写出保护这一图像免于错误与失真的代码，但在40多年

    前，他早已证明了这种代码的存在。事实的确如此。这是他遗产

    的一部分，他的贡献还包括互联网所依赖的数字信息的无尽流

    动，以及让我们将自身定义为“现代人”的无所不包的信息。

    刚过而立之年的香农成为美国科学界最耀眼的一颗“明星”，各大媒体蜂拥而至，各种奖项纷至沓来。然而，在他短暂的名望

    巅峰(此时他的信息论已经成为解释从地质学到政治，再到音乐

    等一切事物的流行语)，香农发表了一篇只有4段内容的文章，善意地敦促世界切勿盲目追捧他所引领的“潮流”。除了天赋使

    然，他对其他一切都不感兴趣，也几乎不知道野心、自我、贪婪

    或实现成就的其他丑恶驱动力为何物。他最具价值的思想成果等

    待了数年才被发表，而他的兴趣已经转移到了自己热衷的领域。

    他在32岁完成了一系列开拓性的工作之后，本可以继续当科学名

    人、创新代言人，去做另一个伯特兰·罗素、阿尔伯特·爱因斯

    坦、理查德·费曼或史蒂夫·乔布斯式的人物，可他却转行，去搞

    发明了。

    他的发明包括被命名为“忒修斯”的、可以自动穿越迷宫的电

    子老鼠，能够在他家散步的“建造模型”龟，IBM(国际商业机器

    公司)“深蓝”的远祖——首台能下国际象棋的电脑，首台可穿戴

    电脑，代号为THROBAC(全称是“简约的罗马数字反向计算

    机”)的使用罗马数字进行运算的计算机，以及私人定制的独轮

    车队。多年来，他一直致力于科学地研究“杂耍”。

    当然，还有终极机器：由一个盒子和一个开关构成，只需轻

    击一下开关，齿轮呼呼转起，盒子里就会弹出一只机械手；将开

    关复位，机械手就会缩回去。香农通过这样的方式淡出了人们的

    视线。毕生致力于通信的思想家们，几乎没有谁像他这样沉默寡言。我们从文件资料中去探索这个人，他仿佛杳无踪迹：他是一

    个憔悴的、呆头呆脑的人，是一个几乎完全由炒作者塑造出来的

    人物。

    但他对满足自己的好奇心和认真地做游戏的追求贯穿一生：

    他是罕见的科学天才，既满足于制作杂耍机器人和喷火小号，又

    是研究数字电路的先驱。他率性地工作，严肃地游戏，从不认为

    这两者之间有任何区别。他的天才都展现在他为自己设置的谜题

    上，展现在他充满游戏精神的思维里：他想知道一盒电动开关如

    何模仿人的大脑，想知道为什么没有人会说“XFOML

    RXKHRJFFJUJ”(符号独立且等概出现)，这些思想都留下了他

    最深层次洞察力的烙印。如果说当前的时代特征里承载着一些时

    代奠基人的性格印记，或许有些夸张，那么不妨思考一下，对于

    我们而言，众多至关重要的事物正是本着游戏精神而被构建起来

    的，这岂非一件乐事？

    [1] 1英里≈1.609千米。——编者注第1章 小镇男孩的科学基因

    有110颗钻石(“每一颗都不小”)、18颗红宝石、310颗祖母

    绿、21颗蓝宝石、1颗欧泊、200枚纯金戒指、30条实心金链子、83个金十字架、5只金香炉、197块金手表和1个偌大的金酒钵，它们的位置就藏在密码里。这些都是海盗囤积的宝贝，被埋在南

    卡罗来纳州距离地面5英尺[1]

    深的地下，被粗壮的鹅掌楸的阴影

    所覆盖。但这个故事的结局并不是宝藏，而是破译密码。

    沉船上的一卷羊皮纸被海水冲上了岸，威廉·勒格朗从上面找

    到了藏宝的密码。几个月来，他一直试图借助炉火破译这份藏宝

    图。后来，他终于成功地找到了宝藏，心满意足地把数好的金银

    财宝搁在墙角，详细地向一同挖宝的年轻伙伴讲述自己是如何破

    译密码的。

    这份密码比它看起来要容易理解得多：

    53???305))6;4826)4?.)4?);806;48?8’60))85;]8:?8?83

    (88)5?;46(;8896?;8)?(;485);5?2:?(;49562(5-4)8’8;

    4069285);)6?8)4??;1(?9;48081;8:8?1;48?85;4)485?52880681

    (?9;48;(88;4(??34;48)4?;161;:188;??;

    先统计这些符号出现的次数，再将它们与英语中最常出现的

    字母做比较。不妨假设最常出现的符号刚好是最常使用的字母，这就意味着“8”代表了“E”。英语中最常见的单词是“the”，所以再

    找找看有没有一再出现相同排序的3个符号，且最后一个符号恰好是“8”。序列“；48”重复出现了7次，因此我们可以得

    出：“；”代表“T”，“4”代表“H”。根据这样的规则，可以得出新

    的序列“；(88”只能表示“tree”(树)，因而“(”代表了“R”。每

    解出一个符号都可以推导出新的符号，很快，指引宝藏埋藏地点

    的线索就从乱码中被破译出来了。

    埃德加·爱伦·坡一生写了65个故事，《金甲虫》是唯一一篇

    蕴含密码分析的小说，它也正是克劳德·香农最钟爱的。

    ————

    在美国密歇根州盖洛德地区的尽头，道路越来越脏，渐渐延

    伸至一片马铃薯田。主街区只是身后的几幢高楼。它面对的是田

    野、饲养场、密歇根苹果园、树林(种有槭树、榉树和桦树)，以及将木材加工成木板和木块的工厂。铁丝网沿着道路蔓延，隔

    开了不同的牧场。克劳德·香农沿着栅栏散步，走过了一段长达半

    英里的栅栏。

    克劳德的这段栅栏是电子的。他在栅栏的每一端都挂上了干

    电池来为栅栏充电，并使用备用电线连接栅栏间的空隙，以保证

    电流运行不断。克劳德对触手可及的东西都进行了绝缘处理，使

    用了皮制带子、玻璃阻隔物、玉米穗轴和轮胎内胎构件。栅栏的

    两端均装有小键盘，一端连着他在北中心大街的房子，另一端连

    着距他家半英里远的朋友家的房子，这种装置使栅栏变成了私人

    铁丝网电报设备。虽然这些装置是绝缘的，但冰雪堆积在设备上

    仍会导致它数月不能正常运转。当栅栏解冻之后，克劳德会修补

    电线，电流便再次从这边的房子通向那边的房子，他说的话就可

    以飞速传播了，最棒的是话语可以通过电码进行传递。

    20世纪20年代(那时候克劳德还是一个孩子)，大约300万

    农民都通过这样的网络进行通话，这些地方往往都是美国电话电

    报公司觉得无利可图、不必布线的地方。这种网络就是美国的民

    间通信输电网。有些网络的信号要比克劳德通过电栅栏传递声音

    的信号强得多，还有一些餐厅、杂货店兼具电话总机的功能。但是全盖洛德地区最有意思的栅栏当属克劳德·香农用来传递信息的

    电栅栏。

    这样的一名男孩来自哪里？

    ————

    《奥齐戈时报》关于克劳德·香农父母婚礼的报道非常令人费

    解，报道写道：“香农先生与沃尔夫女士的婚礼将于星期三在兰

    辛举行，具体日期保密。”根据报纸的描述，老克劳德·香农在没

    有告知小城里任何人的情况下结了婚。

    真实的故事其实更加司空见惯。1909年8月24日，那天是星

    期二，是老香农在那座小城的第三个夏末，他在家具店门口贴了

    一则公告：“想要买东西，请联系J. 李·莫福德。”那天晚上，他连

    夜乘坐火车抵达了兰辛，来到了他的准新娘玛贝尔·沃尔夫的娘

    家。“香农的班车晚点了近1个小时，但他毫不担心，这意味着他

    对没有人知道他要离开小城的事十分满意。”报道称。第二天早

    上6点，他和玛贝尔举行了一场清静的婚礼。新娘穿着一件“白色

    缎面镶嵌蕾丝花边的婚纱长裙”，佩戴着“装饰有小珍珠的皇冠头

    饰遮面纱”。

    假如对香农突然的兰辛之行，报纸夸大了其给人带来的震惊

    程度，那么报道的其他篇幅都是诚挚的祝福与美好的祈愿。“新

    郎香农先生自定居本社区以来，无论是在做生意方面还是在社会

    交往方面，都与人建立了许多亲切的友谊。”报道指出，“沃尔夫

    小姐在本地高中执教多年，深受当地民众的喜爱。香农先生、香

    农太太，请接受《奥齐戈时报》和本社区众多朋友的祝福吧!”

    一篇普通的婚礼公告占据了《奥齐戈时报》的头版，这说明

    了密歇根的盖洛德是一个多么小的地方，也说明了老香农和玛贝

    尔是盖洛德一道亮丽的风景线。他们十分友善，在卫理公会教堂

    也很活跃。在盖洛德中心，有两栋非常有名的建筑——邮局和家

    具展厅，共济会就在后者的楼上。这些地点是老香农曾经工作过的地方。这本意味着他们的婚礼日期应该众人皆知。由此可见，新郎想要隐藏消息似乎只是为了将婚礼派对把握在可控的范围

    内。

    1862年，老克劳德·艾尔伍德·香农出生于新泽西州牛津城，他曾是一名旅行推销员，于世纪之交来到盖洛德小城碰碰运气。

    他把运气押在家具和丧葬生意上，并在有生之年看到了回报。他

    的一则颇具代表性的广告上写着：“家家户户都值得拥有!清洁

    又健康!新款式更引人注目!快来看看我们的新线家具!家具商

    C. E. 香农。”在小克劳德的童年时代，盖洛德是一个只有3000人

    的小城，而老克劳德简直是小城之父，他既是学校、共济贫会、县集市的董事，也是殡仪员、共济会领袖、东方之星(Eastern

    Star)知名赞助者，还是一名“忠实的”共和党人。

    他最有影响力的一份工作是在奥齐戈县做了11年的遗嘱检验

    法官，这也为他赢得了“法官香农”的称号。他负责处理房地产和

    小额财产争端，担任公证人，是当地的政客和杰出人士。他为小

    城做出的贡献虽然不多，而且这些贡献是他在业余时间里实现

    的，却深得人心、广受赞誉。1931年，为了庆祝香农先生定居小

    城25年，报纸上有一段两栏的文字描述道：香农先生是“最热心

    公益事业的居民之一……这段岁月见证了他成功的商业生涯，这

    主要归功于他杰出的执行力和对目标的不懈追求”。后来，小克

    劳德对父亲的描述并不多：聪明、疏离，“他有时会帮我弄一弄

    建筑模型，但并没有给我太多科学上的指导”。小克劳德高中毕

    业的时候，老来得子的老克劳德已经69岁了。

    玛贝尔·沃尔夫是老克劳德的第二任妻子，虽然她29岁就嫁给

    了他，但对于那个年代的妇女来说，她已经算晚婚了。即使这

    样，她仍比她的丈夫小了18岁。她于1880年9月14日生于兰辛，是第一代美国人。她的父亲来自德国，加入了联邦军队的神枪手

    连，在南北战争中活了下来。他死的时候并不知道玛贝尔的存

    在，她是他的最后一个孩子。她的寡居母亲独自在一个陌生的国

    家竭力拉扯大了6个孩子。在密歇根州的农村，很少有女性能够从大学毕业，而玛贝尔·沃尔夫就是其中之一。她带着教授给她

    的“闪闪发光的推荐信”来到了盖洛德，从事了那个年代有文化且

    独立的女性最常从事的工作——教书。

    后来，玛贝尔成为盖洛德高中的校长，一干就是7年。大家

    一致认为，她是一名积极活跃、精力充沛的学校教师与管理者。

    她担任了学校第一支女子篮球队的教练，并为制作校服与学生出

    游募集到了资金。但对她所获得的成功，1932年有份报告却这样

    写道：

    考虑到经济因素，学校董事会经过会议讨论决定，在即将到

    来的学年不再雇用已婚女性担任教师。当她们的丈夫具备养家能

    力时，雇用已婚妇女将会导致不公平竞争。根据这条规定，学校

    将不再雇用玛贝尔·香农夫人、莱昂斯夫人和梅尔文·库克夫

    人。

    直到那个时候，至少在私人生活里她还有很多事情要做。她

    是当地的一名歌手和音乐家。她加入了图书馆董事会和皮西安姐

    妹会(Pythian Sisters)，并曾担任盖洛德学习俱乐部主席。她没

    有参加红十字会和家庭教师协会，但是她的女低音总会飘荡在城

    镇宴会和丧葬仪式上空，她还在香农起居室里办起了音乐俱乐

    部。1905年，她在当地剧院上演的歌剧《两位女皇》(Two

    Queens)中领衔，扮演了伊丽莎白女王。

    ————

    盖洛德坐落于密歇根州北部中央高原的中心地带，为之命名

    的是为密歇根州中央铁路工作的一名员工，这条铁路将许多像盖

    洛德一样偏僻的小城连接到日益发展为交通枢纽的芝加哥。盖洛

    德的发展与其地形息息相关，而且它的气候非常适宜种植数百万

    英亩[2]

    的树木。

    树木吸引了木材工业，第一批来访者和居民为了储量丰富的五针松与阔叶树，宁愿与冰雪带做斗争，但低温苦寒与具有湖泊

    效应的深厚积雪使环境十分艰苦。1856年的地方志总结道，很可

    能是出于服务自身的目的，恶劣的气候对大众进行了道德教

    育：“事实上，‘北密歇根’先驱者为了拥有自己的房屋和必要的生

    活设施，要付出更多努力，这使他们形成了一种富有斗争精神的

    性格，并保存下来，成为他们特质的一部分……一群卓越的男女

    ——自力更生、坚强、直率、富有进取精神和道德感。”

    到老克劳德和玛贝尔做父母的时候(他们的女儿凯瑟琳出生

    于1910年，家里的小宝贝小克劳德出生于1916年)，这群先驱者

    已经来过又走了。此时，小城的发展已经有了新局面，工业也已

    经建设成熟。盖洛德地区因为农林业和少数轻工业而闻名。伴随

    铁路业的发展，盖洛德业已成为重要交通线路的交会点，成为乡

    间之城。银行和商人涌现在小城的大街上，城镇人口因此增长。

    但与其说它是城市，不如说它更像村庄，它的根基是制造业，包

    括十柱滚木、雪橇和运输木材的巨型车轮。

    盖洛德是一座联系紧密的小城，在这里，任何事情都具有报

    道的价值。看看县城报纸的标题和报道片段吧：“威斯康星州女

    孩用拖布杆杀了一头狼”“女郎马路中央吸烟引关注，部分路人并

    不支持”“伐木工人死于中风”“维恩·马茨失去了一根手指”“洋蓟讨

    论会召开”。报纸上的内容还包括：某年9月，有一篇赞颂金秋的

    单段长篇诗歌，描写了白天像蓝色镜面、晚上“银光点点”的湖

    泊，一轮亮得足以照亮书页的圆月。

    在小克劳德3岁的时候，当地开了一家名叫“糖碗”的餐厅

    (当然，它也上了新闻头条)。报纸写道：“小城大街上首次有

    了电子广告牌。在那些夜晚，小城大街上实在是漆黑一片，以至

    黄昏后乡村乐团曾在电子广告牌下进行演出。”

    ————

    天才的传记，开篇往往都描述了他们的家长严苛的教育。想

    想贝多芬的父亲，将儿子殴打成了音乐神童。约翰·斯图尔特·穆勒的父亲，在儿子3岁的时候就开始教他希腊文。诺伯特·维纳的

    父亲曾向世界宣布，只要有足够的时间和条件，他可以将任何人

    训练成天才，哪怕那个人像一把扫帚似的。一个同时代的人后来

    评论道：“诺伯特总是像把扫帚似的。”

    与这些天才的童年相比，香农的童年十分平凡。例如，并没

    有迹象表明，香农小的时候需要承受严格家教的压力，即使他显

    露出某些早熟的特点，它们也不足以吸引当地媒体的目光或者被

    亲人记录下来。他的姐姐是一个令家人骄傲的学生，她是学校里

    的佼佼者，擅长弹钢琴，常常和弟弟玩猜数学谜题的游戏。据

    说，她是“盖洛德地区最受欢迎的女孩之一”。“她是一个模范学

    生，我却不是。”香农承认。他后来提到，事实上，和姐姐一起

    玩数学游戏很可能启发了他对数学最初的兴趣；姐姐的数字天赋

    激励了他也为之求索。

    香农刚上学的时候，也获得了一些荣誉。1923年，他7岁时

    写的《可怜的男孩》，赢得了“感恩节故事大赛”三等奖：

    从前有一个可怜的小男孩，他认为所有的小伙伴都把他忘记

    了，所以他不打算吃感恩节晚餐了。

    虽然大家确实都把他忘记了，但是还有一个人记着他，他想

    在感恩节一早给小男孩一个惊喜。

    在感恩节的大清早，当小男孩醒来的时候，他发现门口有一

    篮子好东西。篮子里有许多精美的礼物，他开心了一整天，而且

    永远不会忘记这位好心人。

    他会演奏中音号，并参加了学校音乐剧的演出。59年后，他

    仍旧记得班上同学的名字。他在给四年级老师的信里写道：

    50年过去了，想起一些名字就好像穿越了晦暗的玻璃。这些

    名字有肯尼·西森、吉米·纳尔逊、理查德·科克、莱尔·蒂特

    (她自杀了)、萨姆·戈、雷·斯托达德、玛丽·格拉斯哥、约翰·克里斯克、威拉德·托马斯(一个很胖的男孩)、海伦·罗

    杰斯(一个很胖的女孩)、凯瑟琳·艾伦(一个聪明的女孩)、海伦·麦金农(一个漂亮的女孩)、玛丽·菲茨帕特里克，当然

    还有罗德尼·哈钦斯。

    香农手里拿着一张拍摄于1924—1925年自己上四年级时的黑

    白照片的复印件，复本使照片看起来模糊不清，我们必须用放大

    镜才能认出孩子们的脸——他8岁时的脸鼓了起来，伴随放大镜

    的移动又重归正常。他那时候瘦削而害羞，双目炯炯有神。他还

    记得，毫无例外的是，“那个年纪正要进入青春期的男孩们都喜

    欢他们美丽的女老师”。

    事后反思自己所接受的教育，香农说他对数学的兴趣，除了

    源自与姐姐玩的数学游戏，还有另一个简单的原因，数学对于他

    来说很容易。“我认为人们趋向于选择自己能够得心应手的工

    作。”香农后来对一名采访者说道。他比照片里的其他孩子早一

    年毕业：克劳德用3年读完了高中。他不是班上学习最好的学

    生，当地报纸在1932年的一篇报道中写道，他所在的高中有3名

    学生拿到了全A的好成绩，而香农并不在其中。

    他喜爱科学，讨厌事实。或者说，他讨厌那种没有规则、不

    能抽象出方法的事实。化学尤其考验了他的耐心。“它对于我来

    说很乏味，”他在给科学老师的信里写道，“太多独立的现象，而

    合我心意的通则太少了。”

    ————

    他早期的天赋既体现在对机械的敏感上，也体现在智力层

    面。他的视线经常一连几小时地停留在飞机模型的方向舵或玩具

    船的螺旋桨轴上。1930年4月17日，不满14岁的克劳德加入了童

    子军集会，并“赢得了中级摇摆通信比赛第一名”。比赛的目标是

    利用身体传递莫尔斯电码，县里没有哪名童子军能够像香农一样

    迅速、清晰地把它们表达出来。比赛通过摇摆旗帜来表示莫尔斯

    电码，鲜艳的信号旗(红色最醒目)被装在长长的核桃木杆上。一般水平的通信员需要停下来思考，而像香农一样最优秀的通信

    员则好像身体里安装了机器似的。向右表示“点”，向左表

    示“划”，“点”和“划”在虚拟电流所表示的单词中意味着停顿——

    他简直是一台人体发报机。

    如此天赋属于家族特有，只不过可能跳过了一代人。小克劳

    德似乎遗传了他的爷爷老戴维·香农，那个骄傲地持有美国第

    407130号专利的人。该专利对洗衣机进行了系列改进，通过安装

    往复式柱塞泵和阀门来排放“污垢、沉淀物和污水”，以完善洗衣

    机功能。老戴维·香农于1910年逝世，这时候距离他的孙子出生还

    有6年。小克劳德继承了爷爷在机械方面的天赋，对于他来说，家里出过这样一名拥有专利的发明家是一件值得炫耀的事情。

    他的孙子继承了这种摆弄机械的基因。“当我还是一个小孩

    子的时候，我就做了很多东西，终日与机械材料为伍，”他回忆

    道，“有建筑模型、电子装置，我还做了无线电设备一类的东

    西。我记得我有一个无线电控制的小船。”他的邻居雪莉·哈钦斯·

    吉登对《奥齐戈先驱时报》介绍道，香农和她的兄弟罗德尼·哈钦

    斯是一对好搭档。“他和我的兄弟总是很忙，总是在忙一些没有

    坏处但很有创意的项目，”她告诉另一名记者，“香农是总指挥，罗德尼是鼓动者。”有一个例子是这两个男孩在哈钦斯家的谷仓

    里搭建了一台临时升降机。雪莉作为“小白鼠”，第一个搭乘了升

    降机，这也说明了男孩们的“杰作”质量不错(或者说明她运气不

    错)。70年后，依然健在的雪莉向记者讲述了这个故事。升降机

    只是众多精巧设计里的一个，哈钦斯的后院里还有手推车和私人

    铁丝网电报设备。雪莉说：“他们总是忙于发明东西。”

    ————

    他是在信仰基督教、崇拜爱迪生的环境里长大的，他自己更

    仰慕后者。托马斯·爱迪生和克劳德·香农之间的亲戚关系也很让

    人意外。他们有共同的祖先：约翰·奥格登，一名清教徒石匠，从

    英格兰兰开夏郡穿越大西洋来修建磨坊和水坝。他和他的兄弟建造了曼哈顿的第一个永久性教堂，距离他的后代克劳德·香农的办

    公室只有2英里远。3个世纪以后，香农正是在这里奠定了信息时

    代的基础。

    这个教堂于1644年春季竣工，是一座哥特式的双子教堂，位

    于小岛的南端，离荷兰堡垒的外墙不远。木屋顶上的木瓦经过时

    间的洗礼和雨水的冲刷已变成蓝色，就像昂贵的石板岩。奥格登

    从采石场开始设计，判断它的变化趋向。据说他很瘦，长着鹰钩

    鼻，像石头一样顽固。他也是新大陆上的第一批建筑师之一。

    我们中的大多数人，包括香农在内，在选择偶像时并不像我

    们想的那样，有很高的要求。在全宇宙所有可能成为英雄的人

    里，我们选定了那些时常能够让我们联想到自身的人。可能香农

    和他的远房表亲爱迪生的例子正是如此，他刚离开美国密歇根州

    不过数年，就发现了彼此的亲属关系。得知自己的偶像是自己家

    族的成员是一件非常幸运的事情，而香农的运气也确实比其他大

    多数人都要好。

    [1] 1英尺=0.3048米。——编者注

    [2] 1英亩≈4046.86平方米。——编者注第2章 安娜堡的大学生活

    香农在高中阶段，数学、科学和拉丁语都拿到了A，其他科

    目则是B，16岁的他以这样的成绩毕业了。他把成绩单寄到了密

    歇根大学，随信附寄了3页纸的表格，填错的地方就随意地用笔

    划掉。

    8.你在高中阶段赚过钱吗？

    赚过。

    如何赚钱的？

    卖资料和传递电报。[2]

    那一年，他申请了密歇根大学。同年，他的姐姐从这所大学

    毕业。像姐姐一样，克劳德也被录取了。在他眼里，大学所在的

    安娜堡是他见过的最富有人文精神的地方。

    ————

    安娜堡位于盖洛德东南195英里处，是一座满布陡峭山丘与

    山谷的城市，缓慢流淌的休伦河冲击着山体，形成了大量泥泞的

    浅滩和低矮的坡地。受休伦河制约，安娜堡发展成为一座工业城

    镇——沿岸遍布的锯木厂和面粉厂，推动了当地经济的发展。大

    量移民涌入这里，他们主要来自德国，也有希腊人、意大利人、俄国人和波兰人。不同种族的差异日渐明显，而教会又加深了社

    会地位与宗族的联系。20世纪初，安娜堡约一半的人是一代移民

    或者二代移民。

    安娜堡到处都是精力充沛的乐观主义者。1901年，在将会发生大萧条和两次世界大战的世纪之初，《安娜堡阿耳戈斯民主党

    人报》曾激动地宣布，“即将到来的世纪毋庸置疑将是人类最富

    有、最美好的时代”。即使是在1929年10月股市崩盘后，《安娜

    堡每日新闻》也将报道的重点集中在股票价格的短暂回升，而非

    这场灾难性的暴跌上。甚至在1929年12月，在价值超过300亿美

    元的资产蒸发后，银行收回贷款、制造业瘫痪，而安娜堡的市长

    爱德华·斯特布勒先生仍旧充满信心，向当地人保证经济将会复

    苏，这座城市终将挺过风暴。

    在1932年的总统选举中，安娜堡公然挑战了整个密歇根州。

    富兰克林·罗斯福以压倒性的优势赢得了密歇根州和其他41个州的

    选票，但安娜堡仍坚定不移地支持胡佛。《安娜堡每日新闻》的

    社论宣称经济终会复苏，并呼吁选民不要将经济困难归咎于胡佛

    总统。胡佛的共和党伙伴沿袭了安娜堡的支持，这是少数几个胡

    佛总统的声誉仍能有积极回馈的地方之一。

    密歇根大学也有着这座城市沉着的自信。“我一点儿也不气

    馁”，大学校长A.G.鲁思文说道，“我必须承认，削减资源使我能

    够在组织中做出一些变革，我认为，从长远来看，这大有裨

    益。”然而，克劳德·香农入学的时候已是1932年秋，这所大学坚

    定的积极态度已经跌到谷底。金融危机迫使安娜堡最大的雇主、经济引擎密歇根大学不再扩招、停止长期规划的基建项目，并且

    将教职工收入削减了10%。

    ————

    然而，香农仍是幸运的。要是他早一二十年，在20世纪初进

    入密歇根大学，他就不会从大学的建设工程教育转型中获益了。

    工程学院的院长莫蒂默·库利是一位非同寻常的富有进取精神

    的大学管理者，在他的领导下，工程学院的“入学人数从不足30

    人增加到超过2000人，教师团队由只讲授几门课程的3位任课教

    师扩大到超过160名教授和工作人员，他们开设了好几百门课，办公室也由临时使用的、1720平方英尺[1]

    的空间扩大到超过50万

    平方英尺的配备精良的教学楼”。工程学院的学生人数甚至超过

    了医学院和法学院的学生人数。当它的规模似乎要扩大到超出密

    歇根大学最大的学院——文学院时，库利院长被解雇了：“带着

    标志性的笑容，他向哈维·古尔丁教授大声说：‘看吧，古尔丁，我们还是会超越他们的。’”库利彬彬有礼、阅历颇丰，在政治上

    眼光独到，他刚到密歇根大学的时候，还在海军军营里担任蒸汽

    工程和钢铁与造船专业的教授。4年后，海军才批准了他的辞职

    申请。密歇根大学立即向他授予教职。

    1895年，密歇根大学要求工程学院时任院长查尔斯·格林规划

    建造一座全新的教学楼，以容纳学校不断增加的学生数量。格林

    要求用50000美元来建造一所精巧的U形建筑，这个要求得到了校

    方的批准。然而大楼还没来得及动工，格林就去世了，库利接替

    他担任了院长。他被要求评估前任院长的计划和预算。库利回答

    道：“先生们，如果你们看看我们的竞争对手——其他工程学

    院，你们就会毫不犹豫地批准25万美元的拨款。”库利毫不夸张

    的肯定态度打动了董事会，他的请求也迅速得到了批准。

    1916年，工程学院公开展出了扩建后的成果，当时学校就好

    像世界博览会一样。上万人前来参观了建筑设施和最新的科技手

    段。电气工程师通过自主设计的无线系统传递消息，机械工程师

    们“震惊了访客，他们使用20000转分钟的纸张切割木材，通过液

    态气体冷冻鲜花，还展示了只用两根细线支撑起的瓶子，水流从

    中缓缓流出——这是很少有人能够解决的难题”。两枚完整的鱼

    雷、两门大炮和“装备了信号屏蔽系统的完整电气铁路”使得那次

    展览更加出彩。一位作家观察道：“对于普通学生和临时访客来

    说，校园的工程角几乎像医学院一样，充满了深刻的奥秘。”

    库利扩建工程学院的计划也改变了密歇根大学的核心教育项

    目。在香农出生8年前，这所学院开始教授无线电报和电话技术

    方面的课程，以满足不断增长的商业需求，即培养掌握无线传输

    技术的工程师。工程学院的迅猛发展吸引了学校其他学院院长的关注，学科之间的界限开始变得模糊。一代人之后，到香农开始

    攻读数学和工程学双学位时，这两门课程在很大程度上已融为一

    体。

    这引起了香农的兴趣，他也承认，选择双学位并不是他宏大

    职业规划中的一部分，而单纯只是因为自己不成熟而难以决断罢

    了。“我并不确定自己最喜欢哪个专业。”他回忆道。与获得一个

    学位相比，攻读双学位并不是那么繁重的任务，“这其实很容

    易，因为许多课程的内容都相互交叉。我认为只需要额外修两门

    课和暑期学习，就可以拿到两个专业的学位”。这些课程的学习

    使他初步接触了通信工程，它们对实践和理论结合的研究“尤其

    与他的兴趣一致”，因为“我认为，这些课程是工程科学中最偏向

    数学的”。

    虽然双学位十分普遍，香农的这种犹豫不决(他从来没有完

    全做出过选择)对他后来的工作至关重要。有些喜爱建筑的人可

    能只乐于拿工程学位，而另一些偏爱理论的人可能满足于只学习

    数学。香农倾向于数学和机械两者，难以抉择，(双学位)使得

    他在两个领域都得到了学术训练，而不是在两方面相互怀疑。实

    际上，有些工程师指责数学是在盲目追寻抽象的事物，而有些数

    学家又控诉工程师们只讲求实用。香农的天资和偏好，使得他没

    有对这两门学科产生任何教条与偏颇的观点。

    ————

    香农加入了无线电俱乐部、数学俱乐部，甚至体操队。他在

    这段时间里担任了两个学生组织的负责人。其中一个是数学俱乐

    部的负责人。“我们聚会的特点，”一本杂志写道，“是将一系列数

    学难题罗列在一起，在常规程序后非正式地进行讨论。展示院系

    所收藏的数学仪器是一个非常有意思的项目。”他的另一个职位

    倘若被家乡报纸知晓了，就一定会被报道为“克劳德·香农成为密

    歇根大学后备军官训练团的一名士兵”。

    在克劳德长期驻足的工程学院的大楼里，他的同学们试验了抗震防风玻璃的耐受力，努力降低牛奶脱脂机的噪声，并在模拟

    的阴暗海洋环境中尝试漂浮模型战舰。但在大学里，真实的生活

    在教室之外。

    1934年春，在克劳德读大二的时候，一位非常愤世嫉俗的编

    辑读到了年鉴中一个不知名的喜剧故事，并将它改编为一个描述

    学生的日常生活的故事，故事的主角是一个逃出精神病院的病

    人，这个病人坚信自己是一名人类学家：

    在餐厅用早餐：“上周末聚会的故事揭示了一种基本共

    性……我们去了_______的(舞厅、夜总会、公寓或兄弟会)，并且喝了________杯威士忌、________杯啤酒和_______小杯

    ________。聚会之后，________喝多了，________和我不得不把

    他从________带回了________。

    有人乐得把橙汁洒在了校服上，每个人都大笑了5分钟，直

    到他们忘记了自己为什么会笑，才重新平静下来。“现在已经很

    安静了……大笑过后，每个人似乎都被抽走了些什么。”早餐在

    11点结束，大家在回味欢乐中度过了上午的余下时光。

    通常年鉴在吹嘘校园名人时会开一些善意的玩笑，但在1934

    年春，年鉴使用了略带嘲讽的口吻。有位田径明星每天晚上“把

    他的腿拿下来(它们聪明地依附在他的身上)，并把它们放置在

    金色的玻璃盒里，供众人欣赏”。学生会干部“在大街上列队炫

    耀，身后跟着7名手下，他们被训练得很好，完全不会提出反对

    意见或者表现出不敬的态度”。新闻编辑“在他秘密的小办公室里

    若有所思地打字，试图揭露并没什么可揭露的事实”。

    相反，克劳德是学校里的一个小人物。但他和编辑们可能都

    有一种预感：内心怀疑他们可能被有生命的机器包围了，它们拥

    有可拆卸的部分以及其他构件，有各种各样的外表和滑稽的动

    作。需要有一位愤世嫉俗的人或者一名工程师来发掘“笑的事

    业”。后来，他的一位女同学回忆克劳德大笑的方式：“他会突然

    笑起来，就好像在咳嗽一样。他从没学会如何表现快乐。”这就是他自己的膈和喉咙组成的滑稽动作。

    ————

    在香农读大学二年级的那一年春天，他的父亲因中风去世。

    15个月以来，老香农一直在与疾病做斗争，只能待在家里，那时

    候，他就快71岁了。他死后，盖洛德小城为了对他表达敬意，停

    止了日常运转。葬礼于周二的下午两点在他家里举行，很多老香

    农的生意伙伴前来护送灵柩，这令人心生敬畏。周三，克劳德返

    回了学校。

    父亲去世后不久，克劳德和母亲发生了一些冲突。他的姐姐

    长大了，离开了家，小镇之父又长眠于地下，克劳德和玛贝尔第

    一次单独生活在一起。结局非常糟糕，母子关系的破裂似乎是由

    一盘点心引起的，这看上去非常荒谬。玛贝尔将可口的点心留给

    客人，而将烧焦的点心留给香农。无论导致他们关系破裂的原因

    是什么，在那之后，香农的寒暑假都是在叔叔家度过的。他和母

    亲在日后的岁月里也极少联系。

    ————

    攻读完本科之后，由于香农表现突出，他被美国大学优等生

    荣誉学会(Phi Kappa Phi)和美国自然科学(Sigma Xi)荣誉学

    会双双录取，得到了继续深造的机会。1934年春，在克劳德·香农

    17岁的时候，在《美国数学月刊》(American Mathematical

    Monthly)第191页上发表了第一篇学术作品。他解出了一道数学

    难题，他的答案被刊登在《难题与方法》栏目中。这一栏目的编

    辑十分喜欢那些“只需运用大学前两年所学的数学知识，而不借

    助特殊工具便能解出的新奇的题目”。香农解出的问题曾在前一

    年秋天的月刊上被刊登过：

    E 58 [1933，491]。由R.M.萨顿提出，哈弗福德学院，宾夕

    法尼亚。将以下3位数变成一个5位数，每个数字用1个代码字母表

    示。假设唯一的余数Y不为零，请重新组合题目，使得解法唯

    一。香农的六步解法被刊登在那期杂志的封底，与期刊中更重要

    的数学论文和书评相比，他的解法本身并不值得关注，但这一迹

    象表明，他童年时期对破解密码的迷恋为他成年后的发展奠定了

    基础。受到初次成功的鼓舞，香农再次提交破解新问题的方法，并于1935年1月再次被刊登在《美国数学月刊》的封底，他回答

    的问题如下：

    E 100 [1934，390]。由G. R. 利文斯顿提出，州立师范学

    院，圣迭戈，加利福尼亚。在两个同心圆中，外圆内有两条平行线与内圆相切，请只借

    助圆规，找到切线的端点和切点。

    虽然这些成果看似微不足道，但是它们为我们了解克劳德·香

    农所接受的教育打开了一扇窗。我们可以从中推断出，大学时代

    的香农就已经知道在学术公共论坛发声的价值，通过这样的方式

    他将吸引同龄数学家的目光与年长数学家的关注。他阅读这样一

    本期刊的行为本身就显示了他对学术研究非同寻常的关注，而他

    的解题方法被选中也表明他不是一般人才。另外，他学习成果的

    初次发表体现了他日益具有的雄心，他从常规的课业学习和大学

    生活中抽出时间来研究这些问题，找到答案，并将其发表，展现

    出他为自己规划了其他发展道路，而非继承家族的家具生意。

    ————

    准确地说，他为自己选择的事业可能开始于工程学院布告栏

    中张贴的一张打印版明信片。那是一张邀请大家到东部，帮助建

    立“机械大脑”的邀请函。香农在1936年春注意到了它，那时候他

    正在考虑大学毕业后的去向。这份工作是一边攻读麻省理工学院

    的硕士学位，一边担任微分分析仪助理研究员，这对于想要从方

    程式与建筑、思维与建筑中找到同等乐趣的年轻人来说，简直是

    量身定制的。“我努力争取并最终得到了这份工作。这是我人生

    中最幸运的事情之一。”香农随后这样说。也许是运气起了作

    用，不过这份工作的申请者需要通过范内瓦·布什严苛的挑选，而

    他塑造了香农此后的人生和美国科学的进程。

    [1] 1平方英尺≈0.093平方米。——编者注

    [2] 原文体现了香农的拼写错误(将peddling写成了peddeling，并将delivering写

    成了deleivering)，正确拼写翻译后应当为“卖资料和传递电报”。——译者注第3章 机械大脑

    要探寻现代计算机的起源，莫过于从核桃山(Walnut Hill)

    开始。核桃山位于波士顿的北部和西部，1912年，一位穿着考究

    的割草工推着他的机器，艰难地爬上长满了草的坡地。他花了一

    点儿时间摆造型，拍摄了一张照片。照片里，他把双手放在割草

    机把手上，注视着他的工作，脸背向我们；草地是白色的，两件

    套西装是黑色的，机器也是黑色的。只需一秒时间，你就可以推

    断出，这样做的目的远不止修整草坪。因为从照片中看，繁茂的

    草丛并没有变化，割草机本身应该放置刀片的地方却是一个空盒

    子，盒子悬挂在自行车两个车轮之间。

    这是一名大四学生的首项发明，但他失败了。虽然这一物件

    如预期的那样运转了，但除了22岁的发明者之外，其他所有人对

    它都毫无兴趣。盒子里悬挂了一个钟摆，以及由自行车后轮供电

    的圆盘。圆盘上有两个滚筒，一个用于测量垂直距离，并固定了

    一支笔，另一个用于测量水平距离，并驱动着纸下的鼓轮。这是

    一台测绘机器，是一种旨在与土地测量队抢生意的机器装置。使

    用老式的方法、笨重的望远镜和三角法，3个人一天可以测量3英

    亩的土地，但在一天结束之后，他们还有许多表格数据需要转化

    为已测土地的剖面图。这位大四学生宣称，他独自一人作业可以

    实现3倍于他们的速度，而且可以直接成图。在他的“地形测量

    仪”(Profile Trace)内部，地形图被缠绕在滚动的鼓轮上，机器

    通过墨水将地形走势精确地绘制出来，“它即使碾过人孔井盖，也可以即时绘制出小块儿隆起”。

    这项发明获得了专利，同时帮助它的发明者获得了学士及硕

    士学位，但仅此而已。他将发明投入商业生产，却一件也卖不出

    去，甚至连专利证书也无人问津。他的推销信石沉大海、无人回

    复，推广会开了几分钟就结束了。尽管他认为自己有惊人的洞察力，曾说过“看吧，未来20年，这种割草机将成为人类所能制造

    出的最强大的思维机器”，但在当时，这听起来和胡言乱语没什

    么两样。而这事实确实如此。

    穿黑色西装的男人就是范内瓦·布什，这张照片标志着他的时

    代的开始。他争强好胜，永远觉得时间不够用，是扬基捕鲸船长

    的后代。他对自己十分难念的名字感到不满，总是让别人叫

    他“万”，甚至“约翰”。虽然他现在还想象不到，但这名22岁的发

    明家日后会成为美国最有影响力的科学家。

    他将主持如同房间般大小的定制大脑项目，也将为总统提供

    建议。他将直接带领美国的科学家度过第二次世界大战，正如他

    曾考虑过让23的测绘人员失业一样。《科利尔》(Collier’s)杂

    志将他称为“决定战争胜败的人”；《时代周刊》(Time)将他称

    作“物理(学)将军”。

    这些成就中有一条特别值得注意：他将会是第一个发现克劳

    德·香农潜质的人。

    20年后，已经是工程学博士，并成为麻省理工学院副校长的

    范内瓦·布什说：“假设，苹果从树上掉下来。”这正是他高中时在

    物理课上举的例子。从数学的角度来说，他只是一位拥有中等智

    力的人，他自认为属于“第四或第五梯队”，但他幸运地拥有了非

    凡的双手。和他最伟大的学生克劳德·香农一样，他小时候爱在地

    下室里捣鼓小发明。结果，他成年后的大部分时间都花在了打造

    坚韧的、不知疲倦的“数学大脑”上，它们由木头与金属组成，从

    某种程度上说，远远超过布什自己的大脑，这也最终促成了香农

    的第一次突破。

    范内瓦·布什继续说：“我们知道的关于苹果的情况，大致是

    它的加速度是恒定的。”我们只用几秒钟就可以在黑板上画出它

    的下落轨迹。“但是假设我们想将空气对苹果下降的阻力考虑在

    内，这就要求我们在方程式中加入另一项，这使正式计算更加复

    杂。我们仍可以通过机器轻易地解决这个问题，只需要将所有的元素综合起来，使用代表方程式中各项的电气或机械装置，然后

    观察它的运转。”

    在物理学的真空状态下，计算苹果下落只需通过铅笔和纸即

    可完成，而在现实世界里，计算苹果在空气中下落则需借助工具

    解决。如何看待这两者的差别？正如布什所指出的那样，两种下

    落都可以通过微分方程表示，这种方程的关键在于微积分代表着

    连续的变化。所以，首先假设苹果落在艾萨克·牛顿(构想出引力

    定律的人同时发明了微积分，这并非巧合，倘若没有微积分记录

    时时刻刻的变化，我们就无法辨明重力的含义)的头上。在真空

    状态下，苹果以9.8ms2的加速度下落，直至砸中牛顿。

    但是现在，想想在户外向牛顿扔苹果。重力当然不会变，但

    苹果下落得越快，空气对它的阻力也就越大。苹果现在的加速度

    取决于使它加速的重力和使它减速的空气阻力，而这反过来又取

    决于苹果在任意时刻的速度，而且它的速度每秒都在发生变化。

    要解决这类难题，我们就需要“超级大脑”。

    动物在灭绝前的增殖速度可以有多快？大量放射性铀衰减需

    要多长时间？磁力可以延伸到多远？巨大的太阳可以在多大程度

    上使时间和空间扭曲？要回答上述问题中的任何一个，都需要我

    们解出一个微分方程。

    对于布什和他的电气工程师同事们来说，他们的独特兴趣点

    或许是国家电网在发生故障之前能够承受多高的浪涌水平。考虑

    到电气化为美国带来的财富和就业，这简直是一个价值数百万美

    元的问题。在20世纪20年代，布什的一个硕士研究生反映，从一

    个州向另一个州输电就像是“使用长长的弹力拖缆拖着一辆又一

    辆汽车，拖缆几乎要达到崩溃的边缘。在这样的条件下，任何诸

    如短路或者瞬间超负荷的事故，实际上都会导致拖缆突然断

    裂”。1926年，工程师们发现了能够预测拖缆崩溃临界点的方程

    式。这一发现实际上使解决这些能量问题变得既耗时又容易出

    错。这些计算只能通过人工方式进行，绘制结果也只能依靠人工，通过一种叫作求积仪的滚动数学仪器追溯其轮廓，从而找到

    绘图中的相应区域，然后将这些区域数字置于之后的方程式中。

    这一切意味着，在这些计算工作完成之前，电灯早就闪烁坏了。

    事实证明，大部分实用的微积分方程，即在现实生活中的苹

    果落地问题而非在黑板上出现的苹果落地问题，都无法被解决。

    这些方程式不是靠公式或者捷径就能够被解出的，只有通过反复

    试验，或者依靠直觉、运气才有可能被解出来。为了可靠地解决

    这些问题，将计算的作用运用到能量传输的工业问题、电话网络

    问题、关于宇宙射线和次原子粒子的高级物理问题上，我们必须

    依靠其他科学的智慧。

    ————

    到布什和他的学生们着手研究的时候，已经接连有两代科学

    家试图发现超级大脑。早在解决稳定电网的问题之前，他们就在

    试图解决一个更古老的问题——如何预测海洋潮汐。对于水手来

    说，关于潮汐的知识决定了船只何时进港、何处捕鱼，甚至何时

    发动入侵。如果小渔船还可以依赖猜测和记忆，那么诞生于19世

    纪，由钢铁制造的、蒸汽驱动的渔船则需要更精确的依据。仅仅

    通过人们观察涨潮时的记号或者等待大海自身重复的记录，并不

    具备精准的参考价值，因为牛顿真空世界(月亮和太阳每天会在

    特定的时间对海水产生引力)的简单模型，在遭遇现实世界不同

    形状的海岸线和看不见的海底坡度时，很可能会变得混乱不堪。

    从上帝的角度来看，潮汐有自己的运行法则；而对于人类来说，每个地方都有不同的规则。

    但是在牛顿之后的半个世纪，数学家发现看起来最混乱的波

    动，从股票价格到潮汐变化图，都可能失灵，这表现为更加简单

    的函数总和——波型模式。它也确实是在不断地重复自身。无秩

    序状态中隐藏着秩序，或者说无秩序正是无数即刻发生的秩序事

    件的总和，是一再被听到的叫喊声。所以，我们怎样才能发现潮

    汐中的规律呢？1876年，一个留着独特胡子的爱尔兰物理学家威廉·汤姆森建

    议通过机器来探寻潮汐的规律。他后来被尊称为开尔文勋爵，这

    个尊称源于他的实验室旁流淌着的河流的名字。在汤姆森剑桥大

    学的毕业考试上，向他提问的教授对自己的同事耳语道：“你和

    我只适合去给他修笔。”自他的学生时代起，他就将亚历山大·蒲

    柏的几句诗作为自己的座右铭：“去吧，神奇的人!科学领路到

    哪里，就在那里攀登不止；前进吧，去丈量大地，衡量空气，记

    录潮汐。”诗歌中所指的“人”当然是泛指人类，但即使汤姆森把他

    自己当作诗歌的主角，也没人会对此产生异议。

    汤姆森解决潮汐问题方案的原理恰好与布什的割草机原理相

    反。测量仪能够读取山地、谷底的地形数据，甚至还能读出人工

    的圆盘状物，并将之绘制成图表；而由汤姆森和他的兄弟一起发

    明的潮汐机器需要将图表作为输入端，他们将其命名为谐波分析

    仪。此机器的操作员需要站在长长的木质无盖箱前，它装有8条

    腿、一个铁制指示器以及由内部凸出的手柄。操作员用右手握着

    指示器并追踪水位图，记录每月潮汐高潮与低潮的数据，并用左

    手稳定地转动手柄，使上了油的齿轮在箱子里运行。在机器内

    部，11个小曲柄以其自身速度旋转，每个都分离出一个简单的程

    式，它们的总和就是无序的潮汐。最后，这些仪器表显示出11个

    数字，它们分别代表平均水位、月亮引力以及太阳引力等，它们

    构成了记录潮汐的程式。这一切原则上来说都可以人为地被记录

    在笔记本上，但是汤姆森说，这种“计算方式颇具系统性，应当

    由机器来完成”。

    确实是这样的。得益于从海浪中提取的方程式，潮汐表不再

    是过去的记录，而变成了对未来的预测。将表格绘成图像，并把

    图像输入谐波分析仪，再将分析仪的读取值载入汤姆森的另一项

    发明中——一个装有15个滑轮的机械计算机，它的体积如衣橱般

    大小，可以用笔和墨水绘制下一年的潮汐水位图。1876年，潮汐

    预测员用4小时就可以精确地绘制出下一年的水位情况，而到

    1881年，这项工作的时间缩短到仅需25分钟。机械装置被大家礼貌地接受，又礼貌地弃置一旁。即使到

    1881年，也很少有实际的方程式受到机械解决方式的影响，相比

    于批量生产作用有限的机械装置，付钱聘用员工似乎更明智。可

    能，汤姆森的数学家同事们对他们工作的任何部分都能够被机器

    轻易取代的想法感到不满，这使他们和工厂里的工人没什么不

    同。最重要的是，即使汤姆森构想出了能够真正解决多种难题的

    机器，它的关键组成构件也始终缺失。直到第一次世界大战爆

    发，才为探寻这种机器带来全新的动力。

    假设现在并非是有一艘船要在潮汐中入港，而是一艘无畏的

    战舰要在波涛汹涌的海上用大炮攻击地平线之上数十英里，且不

    断移动的目标。想象一下，在两个浮动的军火库之间的海战中，可能到最后它们都看不到彼此。相隔如此远的距离，海浪的高

    度、炮弹在不同飞行轨迹中的空气密度、地球的曲率，甚至在炮

    弹飞行时地球的自转，都会对炮弹是击中目标还是掉落水里产生

    影响。上述每一种因素都会产生一个变量，进而产生新的微积分

    方程。这种程度的海战不仅是一次武力对抗，而且是一场数学竞

    赛(失败的一方常常会葬身大海)。1916年的日德兰海战，是第

    一次世界大战中规模最大的一场海战，除一艘战舰外，其他英国

    战舰都装配了由人力操控的军械，它们冒着蒸汽投入战斗。但是

    它们仅击中了3%的目标，却导致了超过6000人丧命。这样的风

    险，一下使得发明可靠的解方程机器变得有价值起来。

    正是来自纽约北部的机械工程师汉尼巴尔·福特，补全了汤姆

    森缺失的那部分。他先是拆解钟表，后来研究打字机。正如汤姆

    森选择蒲伯英雄式的名言作为自己上大学时的座右铭一样，福特

    在康奈尔大学年鉴的首页上写着一句更实际的格言：“我会建造

    一台机器，用旧方法做旧事情。”1917年，他发明了一台机器，在自动解微积分的方程中发挥了关键作用。这台机器能够发现积

    分或曲线下的区域(包括飞行中的炮弹的抛物线)。在电子学诞

    生之前，一切都可以通过机械来完成。福特积分器(它被美国水

    手充满感激地称为“宝贝福特”)中有两个球状轴承被置于涡流盘

    的平面之上。它们可以持续在圆盘表层自由移动，离中心越远，速度也越快。轴承到中心的距离代表方程曲线的形状，旋转的速

    度意味着方程的解。球状轴承转动了为机器其他部分提供动力的

    气缸，并通过传动装置和计量表向枪手们传递信息。考虑到输入

    端包括进攻舰和敌舰的速度和路线，“宝贝福特”将计算出目标的

    范围、开火的方向以及炮弹在空中飞行的时间。它们反过来会决

    定枪炮的角度。

    汉尼巴尔·福特不是第一个想要发明这种机器的人，但是他发

    明的机器是第一个能够可靠地解出积分的机械装置，因此它被应

    用于很多情况，比如船在波涛中颠簸或被炸弹震动时。假如此机

    器的轴承滑出了它的轨道，船员们就不得不回到依赖望远镜和直

    觉做判断的日子。布什称赞它是“精确与完美的奇迹”。很快，布

    什就会同时运转6台这样的机器，他将不仅依靠它们找寻枪炮的

    角度，还用它们来探寻原子的形状和太阳的结构。

    ————

    汤姆森的谐波分析仪、福特的积分器以及布什的地形追踪器

    彼此独立，它们都是为了解决某类专门问题而被设计出来的单一

    目标类机器，尽管如此，它们仍有关键的共同品质。无论是山坡

    的坡度还是炮弹的轨迹，它们都是化繁为简、重现本质的物理模

    型，在某种程度上，它们都对自身描述的过程进行了简单缩影。

    换句话说，它们完全是在模拟。但是，范内瓦·布什将模拟计算发

    挥到了最高水平，从而发明了通用机器，这是由工具进化到自动

    化的一座里程碑。但是克劳德·香农在一次天才式的意外中，淘汰

    了布什的发明成果。

    布什后来承认，他的计算机借鉴了汤姆森和福特的成果。但

    是当他在20世纪20年代中期，初次试图缩小美国的电力网络，使

    之适用于自己的实验室时，他在很大程度上并不知道这些前辈。

    那么，他是从哪里开始的？

    从某种意义上说，他起初是一名教师。他也是一位发明家，当麻省理工学院电气工程系处于全国领先水平的时候，布什在那里为年轻工程师们授课。马萨诸塞州坎布里奇的一个秋天，大礼

    堂里坐满了前途似锦的新生，他们穿着宽松的衣服，梳着精神饱

    满的发式，每当他们的自我欣赏被布什打断时，他们就会如坐针

    毡。布什会站在讲台上，拿起一个普通的管道扳手，向同学们发

    起一个小挑战：“描述它” 。

    新生们会一个接一个地尝试进行描述，然后又一个接一个地

    被布什否定。他会向学生们表明，他们的定义有多么模糊，这些

    定义适用于任何扳手，而不仅是他们眼前的这一个。然后，他会

    通过朗读精准正确的专利申请来得出结论，以及其他内容。

    通过将螺母向右或向左转动，可移动的夹爪将如预期一般靠

    近或远离固定夹爪。活动夹爪的内表面将与其柄形成直角，也会

    有一系列齿轮向固定夹爪倾斜……可滑动或可移动的夹爪可能需

    要向外突出，以便与另一个夹爪保持向外的倾斜度，从而使得钳

    口能够被轻易地夹到管道上……

    关键在于精确。尤其，如何将复杂、实体的世界(扳手)精

    确地描述为象征物(专利)，从而完成完美的诠释。给你一个扳

    手，然后你就能给出对那个扳手而非其他扳手的精确描述；给你

    描述语，你就能对应指出是那个扳手。布什教给学生们的这些，就是工程学的开始。

    基于与精确地描述世界同样的原因，每位工程师都要求学习

    绘图。纯数学家们利用纯数字学习数学，而工程师们利用他们的

    双手学习数学。“人们学习微积分就好像学习如何使用凿子或锉

    刀。”这是20世纪初一名推动工程教育实用化的改革家提出的。

    那个时代的数学实验室里“有各种黏土、纸板、电线、木头、金

    属以及其他模型和材料”，还有可能老得像布什一样的图纸。麻

    省理工学院在布什生活的年代，数学和工程学是金属铺子和木工

    店的延伸，擅长使用求积仪和计算尺的学生，也必须会熟练地焊

    接钢铁和使用锯子。工程师们持续存在的焦虑可能源于，“不确

    定他们究竟适合做什么”。正如伟大的评论家保罗·富赛尔所说的，“不知道自己是老板还是工人，经理还是雇员，身处脑力劳

    动的世界还是体力劳动的世界”。但也有说法认为，体力劳动就

    是脑力劳动，只要它们被转换得足够精确。说到精确，方程式可

    以通过图像和机械运转来掌握和解答，就好像扳手可以通过合适

    的词语被描述清楚一样。

    布什与一名技师合作设计他的早期模拟计算机，并开始明白

    计算的能力完全可以通过人工习得。他解释道：“他从机械的角

    度学会了计算，这是一种奇怪的方法，但他就是能够弄明白。实

    际上，他并不是明白了它的表面功能，而是明白了它的原理，是

    对其本质的掌握。”

    在积分器工作的声音中，在齿轮的转动中，布什的机器使微

    积分实体化了。如优秀的工程师一样，它们输入图像，又输出图

    像。这可能在任何地方发生，所以它们在工程系里被拼凑起来也

    就不足为奇了。

    ————

    1924年，布什和他的学生们在福特积分器的基础上对其做了

    改进，发明了一种新的积分机器。1928年，为寻找稳定的电网解

    决方案，他们已经能够在50平方英尺的实验室里模拟200英里范

    围的输电线路了。同年，他们开始设计一款通用的微分分析仪。

    3年后，他们花费了25000美元制造了这种机器。它是一个如房间

    般大小的大脑，这种金属做的计算机为了解决问题可以日夜运

    转，直至问题解决才停下来。要测量地球磁场对宇宙射线的影响

    的问题，需要齿轮机器日夜运转30周，但当它完成计算后我们可

    以发现，微分分析仪用强力解决的复杂方程是人力所望尘莫及

    的。实际上，当时布什的实验室拥有将工业难题转化为基本物理

    学问题的计算能力。

    “这个由轴、齿轮、线路、滚轮组成的家伙十分可怕，”一位

    使用微分分析仪研究电子散射行为的麻省理工学院的物理学家

    说，“但它确实有效。”它是一个配有旋转杆的巨大的木质框架，很像巨人的重达百吨的桌上足球装置。输入端是6个绘图员的表

    格，机器据此读取需要计算的程式，这很像汤姆森读取潮汐表的

    分析仪。操作员转动手柄，将机器的指针置于待解方程的手绘图

    上，读取当时的数据。“例如，要计算原子的散射，我们就必须

    将原子场的电势和距原子中心距离的关系图放置于机器中。”通

    过这样的方式，方程式的细节就会被传到机器的内轴。每个轴都

    代表一个变量(电线中的电流或原子核的大小)——变量越大，轴的转速就越快。这反过来驱动了积分器，它类似于福特的发

    明，圆盘被置于恰当的位置上旋转，积分轮垂直立于圆盘上。操

    作者将滚轮放得离圆盘中心越远，它的速度也就越快。滚轮与另

    外5个完全相同的积分器相连。最后，积分轮的速度将驱使铅笔

    上下移动，使得下方的图纸持续展开。问题的答案就写在图纸

    上。最后，经过数日甚至数月的运转，答卷最终呈现。

    数学无限复杂，但是范内瓦·布什的割草机可能是这个大型计

    算器的远祖。微分分析仪书写了科学史的一部分，“仍然以机械

    运转的方式解释数学，仍然依赖于专业机械化的滚轮–圆盘积分

    器，仍然以曲线形式绘制答案。微分方程和等高线意味着，布什

    的计算机在很大程度上是其早期地形追踪器的衍生物”。

    这就是数字革命前的计算机，它是一种在解决方程式的过程

    中实实在在地运转着的机器。只要机器在运转塑造原子形状的方

    程式，从意义的角度来说，它就是一个巨大的原子；只要机器在

    运转为星星供给能量的方程式，它就是一颗微型星星。“这是一

    种模拟机器，”布什说，“当某人遇到一个难题，比如要知道一座

    待建的桥在疾风中摇晃的程度，他可以通过结合机械或电气元素

    来模拟桥的实际情况，它们遵循同样的微分方程。”对于物理学

    家或工程师来说，这两种系统都遵循相同的方程式，它们具有同

    质性，或者至少可以做类比。但说到底，是我们在“模拟”。数字

    显示电子表与太阳大相径庭，指针式电子表是对围绕表盘的电路

    阴影的记忆。

    微分分析仪嗡嗡作响、不间断地绘图，为它的模拟物持续旋转，当它在夜间运行时，布什的学生们在一旁轮流观察它，倾听

    滑轮在其轨道上滑动的声音。在那些夜晚，微分分析仪顺畅运

    行，他们在机器嗡嗡作响的房间里挣扎着保持清醒。就这样，5

    年过去了。第4章 麻省理工学院里的开关

    至少克劳德·香农对寒冷并不陌生。从大西洋吹来的风比美国

    密歇根州的风含盐量更高，但它没那么彻骨寒冷，新英格兰地区

    的雪和这里差不多一样厚。20岁，第一次独自从美国中西部背井

    离乡的香农，当然能够适应这种相对熟悉的环境。而对于那些无

    法忍受这种寒冷的人来说，麻省理工学院的校园还建有长廊和隧

    道，以及大片涂着麻省灰的区域。工程师们整个冬天都可以足不

    出户。他们实际上可以生活在灰色的隧道里，香农就连续很多天

    没有见过太阳。这当然不包括“麻省理工落日”。依据设计，它每

    年冬天会出现两次，当太阳和长廊的轴线角度一致时，落日会将

    灰色的墙照亮为金色。

    麻省理工学院历史学家弗雷德·哈普古德写道：“学院传说，眼尖的人有时候能够看到走廊墙壁上的铅笔痕迹。这些线与肩同

    高、与地面平行，据说是学院校友留下来的痕迹，他们对走廊的

    环境十分熟悉，能够闭着眼睛走……他们手拿铅笔贴着墙面，眼

    睛向上翻着，一边思考深奥的问题，一边心不在焉地往前走，就

    像具有自动驾驶功能似的。”在还是新生的时候，香农有时候会

    路过一排雕塑，它们上面都刻着伟人的名字：阿基米德、哥白

    尼、牛顿、达尔文。麻省理工学院是新古典主义之岛，位于波士

    顿的一个工业区内。学院中间隧道上方建有万神殿式的圆顶，距

    离查尔斯河数英里远，圆顶与附近的工厂形成鲜明的对比。隧道

    上方的圆顶本就是建筑师们之间妥协的产物，他们中有些人认为

    新校应当同河畔的其他大学有所区别，而另一些人则坚持，应

    当“秉承效率的原则，避免师生做无用功，它相当于最好的工业

    作品”。这就是麻省理工学院在世界上定位的一个缩影，它既是

    工业的补充，又追求“更纯粹”的科学，工厂和圆顶两者的结合正

    体现了这一点。这些建筑本身就是量化思维的产物，它们以数字而非名字为

    人们所知晓。一张关于布什微分分析仪的明信片将香农带到了13

    号楼，正是布什批准了他的申请，录取他做硕士项目。他们都是

    忙碌的工程师。为了更好地工作、赚钱养家，布什曾成功地同时

    拿到本科和硕士学位。香农用了3年时间读完了高中，在大学4年

    里拿到两个学士学位，而现在，在短暂的暑假休整之后，他就要

    开始攻读硕士研究生课程了。布什让他的这位新学生管理微分分

    析仪最先进、最精密的部分，这也表明了布什对他的态度。

    直到1935年，也就是香农到坎布里奇的前一年，微分分析仪

    已经达到了它的极限。虽然此机械设计精巧，但每个新方程都必

    须先使之解构再重组。布什和他的团队发明的机器并不是单一的

    机器，而是一系列巨大的机器，它们需要为每类问题重建，在每

    种方案中分解。为了实现它的多功能性，他们需要以降低效率为

    代价。而因为分析仪的全部使命是使计算更有效率，使之至少能

    够在理论层面被人工计算出来，需要不断重复的瓶颈使得它存在

    的价值大打折扣。

    为了应对这种情况，布什想要发明一种分析仪，它可以在运

    转的过程中对自身进行基础性重组。它装有自动控制器，能够使

    自身不间断地从一个方程式自动转到下一个方程式，或者甚至能

    够同时解决多种相互作用的方程式。它装了开关来代替螺丝刀。

    在经济大萧条时期，麻省理工学院的经费预算远远不能满足布什

    的雄心，但他仍然能从洛克菲勒基金会募集到265000美元私人捐

    款来研发新一代计算机。同时，他将克劳德·香农带进麻省理工学

    院，来帮助他开展新的研究。

    所以在接下来的3年里，香农的世界就是灰色的长廊和嗡嗡

    作响的机器间。在那个房间里，有一个小盒子装有100个开关，它们被绑在分析仪上，这里是这个世界的另一番天地。盒子里就

    是大脑中的大脑，开关和继电器控制了机器，当机器旋转时能够

    使之重构。詹姆斯·格莱克写道，它们是“由电力控制的电气开关

    (循环的想法)”。打开，关闭，香农日复一日地重复着这样的工作。

    ————

    克劳德·香农按动开关时会发生什么？想象开关或继电器就像

    吊桥一样，电流由此通过：如果关闭它，开关就会允许电流传递

    到其他目的地；如果打开它，开关就会阻止通道中的电流运行。

    它们的目的地可能是另一个继电器，它会根据输入端接收到的指

    令打开或者关闭开关，或者举一个很简单的例子，它可能是一个

    简单的小电灯。这一切对于香农来说得心应手，早在盖洛德西部

    联盟电报公司和他的铁丝电报网时代便已如此。在安娜堡，他进

    行了系统化学习，与其他电气工程师一起尽职尽责地绘制电路

    图。串联就是电流必须通过两个开关才能被点亮；并联就是电流

    可以自由通过任意一个或两个开关。

    这一区域有数百个连接到微分分析仪上的开关逻辑箱、装配

    线的电构件，以及控制整个国家电话网络的成千上万个继电器系

    统。这里的电路被设计为，只有当两个开关被关上时，电流才能

    够通行，不关开关，关1个或3个开关都不行；电路被绘制成分枝

    树、对称的Δ以及密集的网络，其中涉及的全部电气集合，香农

    都用心学习过。而且，根据工程师们的老传统，这些电路都在黑

    板上一步一步地被画出来，或者在机器内部被一点一点地焊接起

    来。验证电路是否可行的唯一方法就是它的实际运行结果：电话

    是否能打得通，滚轮是否能在圆盘边缘旋转，灯是否能被点亮。

    香农做出改进之前的电路，就好像模拟计算机被发明之前的微分

    分析仪，每次试验的错误直到最后才能被发现，此前一切都不明

    确。那个时期，设计电路是一门技术，这门“技术”包含混乱、错

    误的开始，以及难以道明的直觉。

    但是，香农在这个房间里与机器为伍，这个机器被设计为能

    够自动化思考，以工业和效率的名义“被设计”意味着从数学中去

    除了技术的成分。在工作中，香农开始明白，自己明白了另一种

    自动化思考的方式，这种方式最终证明了，新一代计算机远比模拟计算机更有影响力。

    ————

    逻辑如何能像机器一样？20世纪初，一名逻辑学家这样解释

    道：“正如材料机器是为了节省力气，符号演算机器则是为了节

    省智力。”逻辑，和机器一样，是一种使力量大众化的工具，它

    具有足够的精度和技能，无论是对于天才还是对于普通人来说，它都能使他们的能力倍增。

    20世纪30年代，世界上只有少数人能够既精通“符号演算”或

    严格的数学逻辑，又擅长电路设计。这比听起来更令人乏味，在

    香农思索将二者进行融合之前，几乎没有人认为二者之间有共同

    之处。将逻辑比喻为机器是一回事，而使机器拥有逻辑能力完全

    是另一回事。

    在密歇根州，香农学到了(仍旧是在哲学课上)任何逻辑陈

    述都可以通过符号和方程式来表达，而这些方程式又能够通过一

    系列简单的、数学式的规则解决。即使你不了解一句话的含义，也能够判断它的对错。事实上，如果选择不去理解它的含义，你

    就不那么容易分心了，推论能够通过自动的方式得出。

    将变化莫测的语言以精确明晰的数学方式表述出来，起关键

    作用的人是19世纪的天才乔治·布尔——一名自学成才的英国数学

    家。他的父亲是一名鞋匠，在他16岁之前家里没钱供他上学。在

    汤姆森构想出他的第一台分析仪之前，布尔已经出版了一本实至

    名归的书《思维的定律》(The Laws of Thought)，从而证明了

    自己的天分。布尔揭示的这些定理都建立在基本运算的基础上，例如，和(And)、或(Or)、非(Not)和如果(If)。

    假设我们指定所有伦敦人都有蓝眼睛，而且他们都是左撇

    子。将蓝眼睛的固有属性定义为x，将左撇子的固有属性定义为

    y。使用乘号代表“和”，加号代表“或”，撇号(代替减号)代

    表“非”。这一切的目的都是证明“真”或“假”。所以用1代表“真”，并用0代表“假”。这些就是把逻辑学转化为数学的基础部分。

    于是，“所有伦敦人都有蓝眼睛且是左撇子”的假设就可以表

    示为xy。同时，“所有伦敦人都有蓝眼睛或者左撇子”的假设就可

    以表示为x+y。然后，假设我们要判断“这个伦敦人有蓝眼睛且是

    左撇子”这一命题的真实性，它就取决于x和y的真实性；并且，布

    尔根据我们对x和y的理解设定了1或0的规则：

    0 · 0 = 0

    0 · 1 = 0

    1 · 0 = 0

    1 · 1 = 1

    将这些方程式转化为语言很容易。如果这个伦敦人既没有蓝

    眼睛又不是左撇子，我们所需要证明的命题当然就是假的。如果

    这个伦敦人只有蓝眼睛或只是左撇子，那么命题也是假的。只有

    当这个伦敦人两者兼具，这一命题才是真的。换句话说，只有当

    所有命题都为真时，操作符“和”才会给出“真”。

    但是，布尔代数远非对普通数学的重新讨论。现在假设我们

    要判断命题“这个伦敦人有蓝眼睛或者左撇子”的真伪，在这样的

    情况下，我们就可以得出：

    0 + 0 = 0

    0 + 1 = 1

    1 + 0 = 1

    1 + 1 = 1

    如果这个伦敦人既没有蓝眼睛又不是左撇子，这一命题就是假的。但如果这个伦敦人有蓝眼睛或者左撇子或者两者兼具，它

    就是真的。因此，在布尔代数里，1+1等于1。只要当任意命题为

    真或全部命题为真时，操作符“或”就会给出“真”。(布尔也发现

    了另一种“或”，被称为“互斥的或”，只有当这两者中的任一命题

    为真时，它才为真，两者不能同时为真)。

    从这些简单的元素里(香农认为，它们就像开关一样简

    单)，我们能够构建自己的方法，逐步得出更复杂的结果。例

    如，我们能够证明x+xy=x，或命题“要么x，要么x和y两者”的真值

    只取决于x为真，或者我们能够证明(x + y)' = x'y'，换句话说，当“非x或非y两者”为真时，“x或y”为假，反之亦然。

    布尔认为，这一切都是有逻辑的。x和y，以及我们所选择的

    许多其他变量，它们只要要么真要么假，就可以表示我们所想要

    表达的所有命题。同时，根据几条规则，几乎无须思考的简单运

    算，我们就能从中推导出可以被推导的一切。机械逻辑意味着，我们在面对“人皆有一死，苏格拉底是人……”等问题时，不再迷

    惑，一切都不过是符号、运算以及规则。天才制定了规则，而连

    孩子都能运用它们，甚至比孩子更愚笨的事物也可以运用。

    ————

    这一切很有趣，但是近一个世纪以来，它都没有实际用处。

    鉴于哲学家的好奇心，它被教授给一代又一代的学生，其中包括

    香农。当时，他说自己主要是喜欢“布尔代数”(Boooooooolean)

    这个词的发音。但是当他努力尝试理解装有数百个开关的小盒子

    时，布尔代数的一部分内容影响了他——简单的布尔代数与他试

    图为布什解决极其复杂的方程式交织在一起。关，开。是，否。

    1，0。

    当他在1937年夏，从麻省理工学院到纽约的时候，部分逻辑

    思想依旧影响着他。如果世界上还有其他人也在做类似的事情，同时思考着逻辑与电路，他们就是贝尔实验室的那些科学家。香

    农在那里实习了一个暑假。他只是被临时雇用，提供一些普通的临时帮助，他在1937年夏的实习成果在贝尔实验室里不值一提。

    但是他为贝尔实验室的科学家带去了一种深刻的思索，它包括数

    学逻辑和非同一般的电路设计知识，同时，他还带去了令人困扰

    的想法，逻辑和电路两者通过一些基本方法是可以被连接在一起

    的。他还将它们带入美国电话电报公司的核心业务，该公司拥有

    最复杂的远程电路网络，而他的工作就是运用数学使网络平台更

    稳定，而且成本更低。

    至关重要的是，在这段时间里，他着手记录了他所洞察到的

    布什分析仪、贝尔网络和布尔逻辑中的共性。半个世纪后，香农

    试图回想这颇具洞察力的一刻，并试图解释他是如何成为第一个

    理解这些开关意义的人。他告诉一位记者：

    你提到的“开”或“关”，“是”或“否”其实并不重要，真正关键的是这两种类型连在一起时，被逻辑中的“和”所描述

    出来，因而你会说这个“和”那个；而当两者平行时，你会

    用“或”来描述……当你操作继电器的时候，会有一些触头被关

    闭，而有另一些仍然开着，因为“非”这个字与继电器的这个方

    面相关……操作继电器电路的人当然知道如何做这些事，但他们

    没有运用布尔代数的数学模型。

    布尔代数中的每个概念在电路中都有相对应的物理表示。一

    个打开的开关可以代表“真”，关闭它则为“假”，而且整个事件可

    以通过1和0来表示。更重要的是，正如香农所指出的，布尔代数

    的逻辑运算符“和”、“或”和“非”就像电路一样，能够被复制。串

    联连接即是“和”，因为电流必须连续通过两个开关，除非二者都

    通过，否则电流不能到达最终目的地。并联则是“或”，电流可以

    通过任一或两个开关。电流通过两个并联的闭合开关，并将灯点

    亮——1+1=1。

    从逻辑到符号再到电路的飞跃，香农依然欣喜地记得：“我

    觉得这比生活中的任何其他事情都有趣。”这很可能是一种古怪

    而富有学究气的乐趣，但他当时只是一个21岁的年轻人，他满心激动于从开关盒子和继电器中看到了别人没有看出来的东西。剩

    下的就都是细节了，在未来的岁月中，他似乎忘记了杰出的科学

    家仍然需要发表论文。他漫无目的地孕育出数年来最有价值的成

    果，最终在阁楼里塞满笔记和半成品论文，并在格子纸上记录下

    各种“颇具价值的问题”。但是现在，他雄心勃勃却尚未完成证

    明，他完全沉浸在工作里。

    ————

    1937年秋，香农在美国华盛顿哥伦比亚特区向评委会演示了

    自己的硕士论文《继电器和开关电路的符号分析》(“A Symbolic

    Analysis of Relay and Switching Circuits”)，并在第二年被发表，赢得职业生涯的掌声。在他的新体系中，香农写下了他最枯燥的

    科学散文：

    任何电路都是由一组方程式表示的，方程式的每个部分刚好

    对应了不同的继电器和电路的开关。微积分学的发明使得我们可

    以用简单的数学方法操纵这些方程式，这些方法中的大部分都类

    似于普通的代数方法。这种微积分学被证实是，完全可以类比于

    逻辑符号研究中命题的推导方式的……然后，我们可以立刻根据

    这些方程式画出电路图。

    在香农之后，设计电路不再仅凭直觉了，它变成了由方程式

    和便捷规则构成的科学。当香农和他的同事们试图通过电子控制

    来操作巨大的模拟机器时，他们可能会面临这样一个问题。倘若

    电路中的某种功能能够允许电流通过(用香农的术语来说，就是

    输出“1”)，而它取决于三种不同的开关x、y和z的状态。电流通

    过的条件包括，只有z被打开，或者y和z被同时打开，或者x和z被

    同时打开，或者x和y被同时打开，或者这三者都被打开。通过反

    复试验，香农的同事迟早会通过11个不同的步骤达成这一目标。

    但是香农会运用铅笔、纸和他无所不在的写字板，用布尔代数的

    术语写出方程式：

    x'y'z + x'yz + xy'z + xyz' + xyz然后他合并同类项，将都含有yz的项合并到一起，都含有y'z

    的项合并到一起，因此他可以将任何代数问题析出因数：

    yz(x+x') + y'z(x+x') + xyz'

    但是布尔代数的逻辑告诉我们，“x+x'永远为真”能够说得

    通，因为x要么为真，要么为假。然后，香农认识到，“x+x'永远

    为真”并不能真正给他提供有关电路输出的有价值的东西，所以

    完全可以被划掉：

    yz + y'z + xyz'

    现在两项都有z，所以香农可以再次合并同类项：

    z(y + y') + xyz'

    基于同样的原因，他可以划掉括号中的因式：

    z + xyz'

    在布尔代数的逻辑中，还有一个进一步合并的原则。布尔代

    数证明过x+x'y=x+y，用简单的语言表达即是，“一个伦敦人要么

    有蓝眼睛，要么是左撇子而没有蓝眼睛”，这与“一个伦敦人要么

    有蓝眼睛要么是左撇子”是一样的。将这一原则运用到上面的函

    数中，香农便可以将多余的z'删除，于是函数变成如下这样：

    z + xy

    想想香农刚开始写下的一大堆内容，他的数学逻辑能够证

    明，这两个方程式完全相同：

    只有z被打开，或者y和z被同时打开，或者x和z被同时打

    开，或者x和y被同时打开，或者这三者都被同时打开，才能够通

    电。如果z被打开，或者x和y被打开，就能够通电。

    换言之，他只用两步，并联和串联，就完成了11道工序才能

    完成的验证。而这一切，根本无须摆弄开关即能实现。

    带着这些见解，香农在论文剩余的部分展示了它们的可行

    性。计算二进制的计算机、带有电子警报器的5位密码锁——当

    这些方程式被解出来后，它们也被发明出来了。电路设计，有史

    以来第一次成为一门科学。将技术变为科学，将成为香农职业生

    涯的标志。

    这一体系的另一个亮点在于，一旦开关被简化为符号，开关

    就不再重要了。这一符号体系可以被运用到任何媒介中，无论是

    笨重的开关还是微观的分子排列。唯一需要的就是能够表

    达“是”或“否”的“逻辑”门，这个门可以是任意事物。给像房间那

    么大的机械计算机的工作减负，其规则与真空管、晶体管、微芯

    片电路中的规则一样，每步都是0和1的二进制逻辑。

    香农说：“这很简单。”但只有在发现了这种方法后，它才有

    幸能够变得简单。

    ————

    尽管如此，它“可能是20世纪最重要、最著名的硕士论

    文”吗？它是“有史以来，最伟大的硕士论文之一”吗？它是“任何

    时候来看都最重要的硕士论文”吗？它能“永垂不朽吗”？这一系列

    对于工程师们来说省时的技能，能否担得起所有的赞誉？既然这

    个工作是用两种方式都能够完成的，那么香农只用两步就完成了

    同事们花11步才能完成的工作，它真的有那么重要吗？

    这至关重要。但香农论文中最本质的成果在很大程度上被隐

    含在论文中，而没有被言明，它的重要性是伴随着时光流逝而日

    渐清晰的。当意识到，香农继布尔之后也将“如果”用作条件符

    时，我们才开始对它隐含的价值愈加明确。1+1=1：如果电流通过两个并联开关，那么电灯会被点亮

    (或者继电器会传递意味着“是”的信号)。0+0=0：如果电流不

    通过任一并联的开关，那么灯不会被点亮(或者继电器会传递意

    味着“否”的信号)。根据输入端情况，相同的开关会得出两种完

    全不同的答案。人格化的进步在于，电路能够做出决定。电路能

    够进行逻辑运算，大量电路能够进行无数复杂的逻辑运算。它们

    能够解决逻辑难题，根据前提条件推导出结论，就像人类使用铅

    笔推导出的那样准确、值得信赖，甚至更快捷。并且，由于布尔

    已经向大众展示了如何通过一系列二进制的真–假决定解决逻辑

    问题，任何能够呈现二进制的系统都已经进入他所描述的逻辑世

    界。“思维的定律”已经扩展到无生命的世界。

    同年，英国数学家艾伦·图灵发表了一篇著名的、迈向机器智

    能的关键文章。他证明了任何能被解决的数学问题原则上都可以

    通过机器解决。他指出了一种方法，使计算机在工作的过程中能

    够自行改编指令，以及设计出远比当前许多发明更灵活的、能够

    解决多种问题的机器。现在，香农已经证明了，任何有意义的逻

    辑表述原则上都能够使用机器判断。而图灵机仍是一种理论假

    设，他通过假想一种“读写头”在任意长的磁带上运作来证明自己

    的观点，这是一种拥有单一移动端的虚拟计算机。香农从另一方

    面证明了在任何电话配电盘中都能够找到电路的逻辑可能性。

    他“追根溯源”地分析了，工程师和程序员未来可能将逻辑输入机

    器中。沃尔特·艾萨克森写道，这一飞跃“成为支撑一切数字计算

    机的基础概念”。

    6年后，图灵和香农在一间战时科学家餐厅相遇，他们各自

    负责的项目都是绝密的，因此他们只能隐晦地谈论。那时，他们

    才刚刚开始打造自己的机器。然而下一年就被称为“计算机时代

    的奇迹年”，他们已经奠定了基础。尤其，他们揭示了数字计算

    的可行性、记录的可能性，以及一个又一个独立的结论。在香农

    发表论文后不到10年的时间里，伟大的微分分析仪就迅速过时

    了，而被数字计算机所取代。毫不夸张地说，数字计算机比微分

    分析仪的速度快1000倍，能够迅速地解答问题，并由数以千计的“全有或全无装置”的逻辑门电路驱动。现在数字计算机的媒介

    是真空管，而非开关，而这一设计直接基于香农所发现的成果。

    ————

    然而在1937年，范内瓦·布什尚不能够预见到这一切，他正计

    划制造更复杂、能干的微分分析仪，甚至连克劳德·香农也没有料

    到。这一非凡的机器嗡嗡作响，从某种程度上来说，它听起来好

    像代表了退化——设计精良的圆盘和齿轮将会被开关取代，它们

    的必要组成部分不会比发电报键更复杂；100吨的庞然大物的分

    析潜能并不如拴在它旁边的小盒子；这个机器坚定敏感，能够教

    会未受过教育的技工手动进行微积分计算，却将被在世界上还是

    一片空白的不透明的匣子所取代。从汤姆森到布什，模拟计算机

    在某种程度上是工程学的一条漫长且没有前途的道路。

    鉴于此，麻省理工学院的历史学家古德写过一个故事：“几

    年前，一位工程师告诉我，他的一个白日梦一定程度上能够解释

    工程学的目标，或者至少能够说明他的工作。一艘飞碟抵达地

    球，机组人员开始飞跃城市、大坝、运河、公路和电网。他们跟

    随公路上的汽车，监控电视塔的信号发射。他们将一台电脑带入

    飞碟，拆开它，仔细检查。然后，其中一人感叹道：‘哇!大自然

    真令人难以置信啊!’”

    技术对美毫不在意，它只关心生存的副作用，肆意挥霍，冷

    酷无情。由此可见，自然和技术并没有多大区别。第5章 与众不同的年轻人

    据说，大多数伟大的作家都有文献目录，而非传记。适应他

    们工作的那种生活方式能留下的东西很少，除了文字。即使我们

    拥有不一般的特权，每天都能盯着他们写作数小时，我们也只有

    依赖他们笔下的文字，才更有可能了解他们。如此形容这段时间

    里的克劳德·香农也许很合适，他以之后的人生中都不曾有的姿态

    高速工作，他全力以赴。我们能从他所做的事情中找到对他的什

    么认识呢？

    看看香农的同时代人在麻省理工学院电气工程系选择的论文

    题目——《电线回路的趋肤效应阻力比》《对两种旋转机械加速

    度测量方式的调查》《高硅玻璃分解的三种机制》《关于改造工

    业电厂的设计》《关于为波士顿、缅因州铁路黑弗赖伊尔分支部

    分地区供电的方案》，这些论文题目都实实在在地扎根于这个世

    界。根据工程学的传统，最佳论文一般是发现了旧材料的新用

    途，或者在效率与能力方面，将实体系统推向更高标准。

    比邻这种佳作，香农的论文在深度与性质上都与众不同。他

    一生喜爱捣鼓小发明，即使没有必要，他也会亲自尝试。但与其

    他发明家不同的是，他拥有一套探寻事物本质的方法。他喜欢研

    究手中的物件，从中提炼出自己的方法。对于他而言，开关不仅

    是开关，而且是一种数学表征。世界上有无数魔术师与独轮车骑

    手，但是几乎没有人像香农一样，非要将这些活动转化为方程

    式。最重要的是，他会从所有的人类交流中抽象出每条信息所蕴

    含的共同结构与形式。在这些努力中，他最引人注目的不是可定

    量的马力而是对模型制造的掌握，即将大问题转化为核心能力。

    在摒弃技术和模糊性，寻找人类制造仅代表数学逻辑方法的过程

    中，香农21岁时的工作为他后来所有的工作开启了一扇窗。世上有一些科学家充满激情，他们折服于丰富的世界，醉心

    于真相；而另外一些科学家从这个世界中抽离，孤独成为他们的

    工作状态。香农属于后者，一个被抽离出来的、另有所思的人。

    在他最高产的二十多岁的光阴中，他的分神已经到了一种深度退

    缩、出奇害羞的状态。但分神的人也可以很幽默，实际上，分神

    的人可能尤其适合这种性格。热爱我们身边的事物，并将它们当

    作数字、定理以及逻辑在现实中不起眼的替身，这种禀性给世界

    带来了永远在开玩笑的表象。

    “你无忧无虑的秘诀是什么？”一位采访者在他临终前询问

    他。香农回答道：“我做事情顺其自然，实用性不是我的主要目

    标……我一直在问自己会怎么做？有没有可能使用机器做到这一

    点？我能证明这个定理吗？”对于一名热衷从不同的角度思索问

    题的人来说，世界并不是要被利用的，而是要由手和心灵来操

    控，要与之一起玩耍的。香农是一位无神论者，他似乎自然而然

    地就成为这样的人，他没有经历信仰危机。他苦苦思考人工智能

    的起源，并对那名采访者实事求是地说：“我恰好不是一名教

    徒，我也不认为倘若我是一名教徒，那么这会对我有任何帮

    助!”然而，他本能地认为我们所见到的世界仅代表了另一些东

    西，这似乎暗示着他的清教徒祖先可能将其视作亲缘。

    ————

    香农的某些品质，也许就是他非同寻常的沉默寡言，似乎容

    易激发别人对他的保护欲，甚至包括那群来自麻省理工学院的、普遍感情冷淡的理工男。他异常瘦弱，在小城镇里显得格外聪

    明，他的脸棱角分明，似乎亚当的苹果比他的脖子都要大很多，他看起来永远像是那种刚刚被殴打或者撞上公交汽车的年轻人。

    毕业论文被发表之后，他报名参加了一门飞行课，麻省理工学院

    教授这门课的教授立刻将他视为特殊人物(甚至在坎布里奇地区

    他都算是特殊的)，并向他的同学们征求意见。根据调查结果，这名飞行课教授给麻省理工学院的校长写了一封信：“我确信香

    农不仅是非同寻常的，而且他实际上几乎是一名天才，一个大有可为的人。”若校长许可，他将禁止香农进入驾驶舱，因为这样

    的生命不值得为可能发生的飞行事故而冒险。

    两日后，麻省理工学院的校长、物理学家卡尔·泰勒·康普顿

    回复了一封言辞冷静的信：“我怀疑以他智力超群为由，禁止这

    位年轻人参加飞行课或者武断地剥夺他的机会是明智的决定。我

    怀疑这对他的性格或个性的发展是有益的。”

    因此，香农可以继续学习飞行课，就像其他学生一样，他们

    被允许将他的头脑及生命置于险境。他在学校构造简单的螺旋桨

    飞机，飞机的叶片嗡嗡作响，就像一只巨大的黄蜂，但庆幸的

    是，他总能安全着陆。在1939年的一张照片里，他坐在轻型派柏

    飞机(这是一种在飞行学校里常见的轻型两座飞机)的驾驶舱

    内。他穿着十分体面，制服领子笔挺、领带紧扣，为了配合镜

    头，他从开着的窗户中歪着身子探出头来，尽管他看起来有些滑

    稽。

    与香农事业发展息息相关的人，几乎和那些关心他安全的人

    一样照顾他、保护他。布什对一名同事做了这样的描述：香

    农“是一位与众不同的年轻人……他性格十分腼腆，非常谦虚，总会迷路”。香农的论文清楚地预言了模拟计算的终结，而当时

    他的导师已在这项研究上付出了15年的光阴。布什作为一名教师

    和工程师，宏大的科学精神使他认可了香农的卓越才能。科普作

    家威廉·庞德斯通写道：“布什相信香农会成为全能之才，他在任

    何领域都能展现自己的才华。”不仅如此，布什让香农自己选择

    未来的方向。

    布什是20世纪30年代美国最有影响力的科学家之一，虽然他

    对香农的指导非常严苛，但香农还是有幸得到了他的肯定。在香

    农发表论文的那一年，布什使香农认识到数学，而非电气工程，拥有更高的声望，他引导香农攻读麻省理工学院数学博士项目。

    同年，布什在工程领域的影响力使香农的论文赢得了艾尔弗雷德·诺贝尔奖，这个奖项的命名是一个错误(之所以说命名错误，是

    因为每位作者提到它的时候都会指出，这与著名的诺贝尔奖并无

    关联)。美国工程学会评定香农的论文为30岁以下学者最佳论

    文，而艾尔弗雷德·诺贝尔奖意味着这一领域的早期成就，他获得

    了镌刻证书以及500美元的奖金。这也给香农带来了一些领域外

    的名气，包括一则简要的通知，它被刊登在《纽约时报》第8版

    上：“青年教师赢得诺贝尔奖。”而在密歇根州，《奥齐戈时报》

    将香农誉为了不起的当地年轻人(自然，这是被登在头版的)。

    当香农得知自己获奖的消息时，他知道要去向谁道谢。香农

    给布什的信中写道：“我私下认为您不仅听说了这件事，而且与

    我能获奖大有关系。如果是这样，我深表感谢。”

    ————

    最后，布什让香农为自己选择一个合适的毕业论文课题，香

    农选择的领域是遗传学。遗传学？对于香农的天赋来说，它至少

    像开关一样，是一种几乎可行的目标。电路能够被讲解，基因也

    能够被讲解，但是发现基因内在逻辑的分析方法似乎还没有被找

    到。香农已经在继电器上充分使用了“神奇的代数”。香农向他的

    同事解释道：“另一种特殊的代数，可能能够令人信服地解决一

    些孟德尔遗传学中的问题。”更重要的是，布什执着地相信，专

    业化会导致天才陨落。“在那些专业细化趋势日趋明显的日子

    里，我们需要谨记，博大精深的可能性并未随达·芬奇，甚至本杰

    明·富兰克林的去世而消失，”布什在麻省理工学院的一次演讲中

    说道，“使教师这个职业印象深刻的，必然是年轻人一种愈加明

    显的趋势，也就是他们发达的思维只对科学的冰山一角感兴趣，而忽略了其他部分。假如一位有才气且富有创造力的青年坚持把

    自己局限于现代修道院式的牢笼里，这将是一件非常不幸的事

    情。”

    在香农还没有到坎布里奇的时候，布什就说了这些话。这表

    达了布什对自己学生的远大期许。正因如此，香农离开了微分分析仪构筑的修道院牢笼(摆放微分分析仪的房间就好像修道院一

    样，一群人轮番上阵，每时每刻默默地盯着仪器)，甚至摆脱了

    比它更小的电路盒子的束缚。他向南200英里，前往长岛的冷泉

    港，在归来的时候，他会完成他的毕业论文。并无记录表明香农

    对此有异议。第6章 放弃遗传学研究

    1939年夏，香农抵达美国最顶尖的基因实验室之一——优生

    学记录室，它也代表了美国最大的科学羞耻之一。1910年，当这

    所代表美国优生运动的总部成立的时候，它被当作选择育种的前

    沿科学代表在一些圈子里名噪一时，选择育种是要筛选出“最强

    家庭”，并消灭“有缺陷的人种”。它的创立者指出：“美国人口中

    有3%或4%的人对于我们的文明来说是巨大的阻力。”它的资深主

    管甚至向各州议员寄送了各地区缺陷人口的预估数量。但到1939

    年，这项运动临近尾声，纳粹德国的罪行最终使之蒙羞——它简

    直将优生学看得如自己政权本身一样重要。(令人十分寒心的

    是，1936年的一则纳粹宣传海报上，醒目地画着美国国旗，以及

    其他实行优生法则的国家的国旗。上面写着宣传标语：“我们并

    不孤独。”)而范内瓦·布什的成就之一，是他在消灭美国优生学

    中扮演的角色。作为华盛顿卡内基研究所(正是这个研究所资助

    成立了优生学记录室)的所长，布什迫使倡导选择性地消灭人种

    的主管卸任，并勒令该组织在1939年12月31日关闭。

    但臭名昭著的优生学记录室并非没有半点益处。香农当时就

    在那里，在它关闭前最后的几个月里他尽量收集所能找到的一切

    资料。在遗传性和遗传特征方面，很少有其他科学家能够比优生

    学者收集到更全面的数据了。从某种程度上来说，优生学之于现

    代基因学就好像点金术之于化学，是藏在阁楼里声名狼藉的亲

    戚。而且，世界上可能最优质的数据都源于优生学记录室，它耗

    费了14个世纪的时间收集到超过100万份的索引卡，它们详细地

    记录了人体特征及其家庭族谱。许多这些卡片来源于一代又一代

    研究者的田野调查。另外，还有更多的卡片信息是由受试者本人

    自愿免费提供的，他们期望得到关于后代健康的建议。在一个巨

    大的防火储藏室里，卡片文件被整齐地排列着：生理特征(“生

    化缺陷、色盲、糖尿病”)、性格特征(“缺乏远见、叛逆、值得信赖、应激性、投掷危险物、受欢迎、激进、保守、流浪”)、社会行为(“犯罪、卖淫、继承奖学金、酗酒、爱国、‘叛国’”)

    等等。每种性格都像图书馆里的书一样被编目。如果要查看对弈

    能力，香农就需要查看“4598号文件”——4代表心理特质，5代表

    一般心智能力，9代表博弈能力，8代表下棋。

    这座巴别基因博物馆里随机混合了优质数据或硬数据，垃圾

    数据(未受训的志愿者不可靠的说法、关于马戏团小丑的详细报

    告和“侏儒清单”)，以及介于二者之间的混合产物。比如在后者

    中有这样的例子——错误地侧重在垃圾数据上。设想记录室的创

    始人观察“爱海性”，这是一种基因层面对大海的热爱，它导致家

    族中一代代地传承以航海为业：“有时候一名父亲并未显露出对

    大海的热爱……但可能含有恋海的隐性基因。理论上，一些女人

    对大海的感情可能是杂合的，当她们与具有爱海性的男人结合

    时，孩子们一半可能会显示出对大海的热爱，而另一半并非如

    此。”

    虽然范内瓦·布什可能会赞赏这种思路，认为他是爱海性船长

    的后代，但这里大部分的垃圾数据来源于过于简单的假设，比如

    如果爱海性在遗传学中存在任何依据，那么这种复杂的性格能够

    被单一基因控制。但基因学研究不甚明朗的地方在于它没有依据

    严谨的数学，直到数十年后，脱氧核糖核酸(DNA)双螺旋结构

    才首次出现在生物学家的X射线下。在完成这一证明之前，香农

    写道：我们只能“假设基因确实存在”。更重要的是，基因学未将

    统计和概率运用在全部人口纷繁复杂的性格特征上，不能解释

    比“豆类植物的高度”或“鸡冠的形状”更有意思的东西。优生学家

    受困于对海洋狂热和叛国基因的毫无成果、充满危险的推测。在

    香农童年时期，像J. B. S. 霍尔丹、罗纳德·费希尔和休厄尔·赖特

    这样的科学家已经开始试图用统计学来武装生物学，这影响了介

    于达尔文进化论和孟德尔基因学之间的“伟大的现代综合论”，对

    此达尔文曾一无所知。正是他们的工作为储藏在选择性人种仓库

    的原始数据赋予了意想不到的价值，这就是为什么克劳德·香农离

    开了微分分析仪实验室，而投身于人口基因学的研究。生物学对自然主义者和捕蝶网的需求已经消失，它就像构造计算机一样，开始对数学产生需求。

    ————

    巴巴拉·斯托达德·伯克斯是香农在冷泉港的导师，在她重构

    基因学之前，讲述过一本儿童绘本：“天上闪耀着成千上万颗星

    星，父亲把南十字星指给我看，它由4颗明亮的星星组成，看起

    来好像风筝的形状。虽然成年人将这种形状称作十字架，但有些

    人在看到它的时候感到十分骄傲，因为在能看到它之前，他们跋

    涉了十分遥远的距离。”

    很少有科学家像伯克斯一样去过那么远的地方。当还是孩子

    的时候，她就和身为教育学家的父母前往菲律宾偏远的山村。当

    回到美国的时候，她变成了绘本《巴巴拉的菲律宾之旅》的主

    角，这是一本她的妈妈以她的口吻写成的书。她进入美国科学界

    的高层，即使在那个时候无论是在理论层面还是实践研究中，女

    性都还被排除在所谓的纯学术之外。香农比她小14岁，和他一样

    的是，她的巅峰成就也是在二十几岁的时候完成的；和他不一样

    的是，她已经学会如何应对同事们过激的指责——他们共同致力

    于抵制她的研究成果。而伯克斯与其他同人将统计学的精确性带

    到了基因学的研究之中。

    她大部分的工作聚焦于由来已久的“先天与后天”的问题，尤

    其是在智力方面。伯克斯最具争议的研究在于分离基因学与后天

    环境对智商(IQ)的影响。例如，测试先天因素而非后天影响的

    研究是将同卵双胞胎分离，而测试后天影响而非先天因素的研究

    是比较寄养子女与寄养父母的智力差异。在她24岁的时候，她对

    寄养儿童的研究使她得出颇具争议的结论，即智商差异的

    75%~80%都会被遗传。虽然伯克斯与优生学没关系，但冷泉港的

    数百万索引卡深深地吸引了她，就像它们吸引了香农一样。在优

    生学记录室仍在运转的最后几年，她发表了一种可靠的方法，它

    可以过滤文件中的垃圾部分，从而得到有效的数据。换句话说，伯克斯既是专家，又是高智商的典范，因此她的

    话有一定分量。在阅读了一些香农关于基因学的初步研究之后，她回信给麻省理工学院：“显然，香农有这方面的天赋，并且可

    能天赋是很高的。”而且，她与布什都为这个年轻人感到惋惜，因为他从他们身上几乎没什么可学的：“要为像香农这样的年轻

    人提供指导建议可真难啊，不是吗？”同样，香农仍旧需要从头

    开始学习整个基因学的知识。等位基因、染色体、杂合性——他

    向布什承认，当他刚接触基因学的时候，他连它们的含义都弄不

    清楚。虽然基础薄弱，他(大体上)掌握了这门新科学，并在不

    足一年的时间里研究出了可供发表的成果。

    ————

    “理论遗传学代数”实际上好像新手被空投到一个陌生的领

    域，承担着各种或赞或贬的影响。香农只在他的参考文献中引用

    了7条其他领域的文献，以说明他对遗传学数学的研究方法是前

    所未有的：“文中所指的独特的线性代数还没有被任何人运用

    过。”但是他对自己独创性的信念也使他付出了代价：从某方面

    来看，他作为新发现所发布的理论，实际上已经是生物学家们20

    年来的共识。倘若他上过遗传学的课程，或者再在图书馆里待上

    几周，他就无须从头开始探索这一切了。发现这一实情之后，他

    对布什说：“即使我相当仔细地读遍了遗传学的教科书，我也没

    办法看完各种期刊文献。”同时，从另一方面讲，香农天才般地

    运用了新的视角审视旧问题，而且他的原创性思维几乎是在无意

    识中形成的。这就好像约瑟夫·康拉德，他之所以能够使用语言创

    造出描述的新高度，是因为他小时候并未学习陈腐的写作手法。

    实际上，香农的理论遗传学代数是试图在细胞中重塑他在电

    路中的成就。在香农之前，电路可以被画在黑板上，但它不可能

    被表达为方程式。当然，操纵图表比操纵方程式要困难得多，而

    且人们甚至还不能将数学法则运用到图表中。香农论文中的一切

    都源于他意识到电路的表达方式颇有缺陷。倘若基因的表达方式

    也不充分呢？正如布尔代数有助于导线收集器的自动化运转，理论遗传学代数可能有助于生物学家预测进化的过程。同样，这一

    想法从他面前的事物中逐渐生成。他跳过了盒子里的数百个开

    关，也跳过了4598意味着下棋。

    香农写道：“数学理论的优势与简洁性取决于运用简明而富

    有提示性的符号，以及它能完全描述所涉及的概念。”事实上，这一点已深深植入数学家的脑海，例如，他们早就意识到牛顿和

    莱布尼兹几乎同时发明了代数，可是莱布尼兹的符号体系因为更

    直观而胜出。然而，怎样才能通过直观的体系将人类基因通过符

    号表示？

    正如香农在写作前的几个月里所认识到的：“遗传因子的柱

    状载体被称作染色体，大量的遗传因子沿着染色体并排排

    列。”(染色体本身是由DNA分子构成的，它们将基因编译为

    四“字”字母表，虽然它还没有被人知晓。)在大部分比单细胞生

    物复杂的物种中，个体有一定数量的成对染色体(人类拥有23

    对)。在有性生殖的物种中，一半来自母亲，一半来自父亲。简

    单来说，香农建议我们想象一种只有两对染色体和16个基因的生

    物。他将基因序列表示如下：

    A1 B1 C3 D5 E4 F1 G6 H1

    A3 B1 C4 D3 E4 F2 G2 H2

    左上角的A1 B1 C3 D5来自一方父母的染色体，左下角A3 B1

    C4 D3来自另一方父母的染色体，它们共同组成了一个染色体

    对。A1列和A3列(粗体)构成了基因位置。单独来看，A1是等

    位基因，或来自一方父母的某种特性的基因。一部分数量有限的

    等位基因很可能存在于任何基因位置，父亲与母亲等位基因的相

    互作用会决定他们后代遗传的品质。香农用以下数字代表可能的

    等位基因。A1和A3代表了相同特性的不同表现(以头发颜色为

    例，一个代表了棕色，另一个为金色)，而优先的品质取决于哪种基因占主导地位。

    现在做进一步简化，假设我们想要研究全部个体的两种特

    性：A和B。同样，每一行符号来自一方父母，而每一列符号代

    表一种基因位置。假设A有两种可能的等位基因(例如，棕色头

    发和金色头发)，而B有3种(例如，高个子、中等个子、矮个

    子)。在这样的情况下，会有21个不同基因的个体(相信我

    们)，排列依次由：

    A1 B1

    A1 B1

    到：

    A1 B3

    A2 B2

    因此，我们如何才能随着时间的推移模拟种群的遗传变化，或者如何预测与另一种群随机繁殖的结果？5代之后的新种群会

    是什么样的？上千代之后呢？

    如果我们有无限的纸和耐心，我们就可能分别为21种个体的

    每一种做数学试验，与杂交繁殖族群的个体进行随机组合。这将

    会使我们得到一代的情况，我们能够一直重复这一过程直至放弃

    计算。但倘若只用一个代数式来表达全部种群和他们所有相关的

    基因，情况会如何？正如香农所描述的，这一算式应当既紧凑又

    具说明性，紧凑到在方程式中只存在一个变量，颇具说明性到可

    以随时抽出任何候选个体的结果，即我们无论何时想要中止重组

    的循环和调查结果，都能实现。

    如此推理，香农发明了一种符号能够代表全部种群：正如他所观察到的，这个表达方式确实是“一整组数字”。λ是

    指全部人口，h、j、i和k都是基因。这正如我们开始得知这些人

    的可能基因范围一样，我们可以用一系列数字替换那些字母。一

    列就是一个基因序位，由于考虑中的第一特性有两个等位基

    因，h和j的值是1或2。另一列就是另一个基因序位，由于第二待

    考虑特性有3个等位基因，i或k的值是1、2或3。现在， 不是代

    表了某个体，而是指在整个群体中有一小部分人拥有基因密码：

    A1 B3

    A2 B2

    是一种表示基因频率的特别优雅的方式，因为正如任意有

    益的视错觉，它揭示了两套不同的信息，这取决于我们读取它的

    方式。竖着来读，变量列hj和ik表示了它们所代表的基因位置，从而使我们明白这些人中个体的素质。横着来读，变量排hi和jk

    表示染色体组，每一组都遗传自父母。

    换句话说，这是香农对他的关于电路的论文所尝试进行的再

    创造，是对核心概念的飞跃。如前所述，选择恰当的符号能够帮

    助香农进行简化，并在纸上模拟未来走向，这些符号包括测试平

    行线路或者一系列染色体变量。他的论文的其他部分是一套使他

    的代数工具能够运行的遗传定理。他能够估算出，经过数代繁衍

    之后，某种基因在个体上出现的可能性。他能够使用加法来表示

    一些群体的组合，使用乘法来表示群体的随机繁殖，并且他展示

    了如何计算两种群体的结合 · 。其中有一部分虚构的“负群

    体”，以及随着时间的变化，基因频率的变化速率。他能够考虑

    到“致命因素”，或伴随时间的推移，自然选择对不适应特性的淘

    汰：进化代数。在有些代数方程式中，x表示一整组生物体：倘

    若给出一组现代已知的基因，他就能反向推导并识别出那些创立

    家谱的未知的祖先的基因。最重要的是，他推导出的方程式，即

    由连锁括号和指数组成的12行复杂方程，能够得出任意代任意群

    体3组不同的等位基因频率。虽然论文中的很多结论并不新奇，但最后一个结论，即对3个特性未来发展的预测是非常新颖的。

    香农学习这些专业术语不足一年，就将这一领域的研究向前推进

    了5~10年。

    与他在观察开关中的发现不同，香农在遗传学领域的工作被

    提拔到很高的抽象层次，却难以被证实其实用性。现实中具有讽

    刺意义的是，一个为了如此实用的目的(优化优选人种)而成立

    的机构，以如此不实用的成果告终。除了最简单的生物体之外，在所有的案例中，香农的代数法对真实世界进行预测都需要大量

    信息。“只有当你们拥有所有的基因信息时，我的理论才能起作

    用，”他之后解释道，“但人们不可能获得所有信息，尤其是对于

    人类而言的信息。他们倒是很了解果蝇!”香农去世两年后，基

    因学家完成了对人类染色体组的排序。然而即使如此，要想使香

    农的代数变得可行，人类仍需要投入更多的人类个体基因变量。

    虽然香农的研究所带来的影响没有它对数字计算机的价值那么显

    著，但总体来说，思考人口遗传学的新方法和新符号很有意义。

    尽管如此，没有香农的帮助，这一学科不会如此具体化。当

    香农完成了他的遗传学论文后，他便放弃了对遗传学的研究。

    ————

    从某种意义上来说，论文的主角正是克劳德·香农本人。这一

    项目本是布什的建议，假设也是他提出来的。布什的假设是：这

    名23岁的天才，对他完全未受训的领域进行研究，在这个领域

    里，他“甚至连术语的含义是什么都不知道”，但他能在不足一年

    的时间内得出自己的原创研究成果，而结论是，大部分假设被证

    实了。

    私下，布什悄悄地与他的同事们分享了他的观点，并承认香

    农的工作带有业余爱好的特征：“他的研究持续了一段时间，然

    后停止了，显然其中有不成熟的部分。”然后，他准备尽可能细

    致地对香农做出评价。“关于他的这个特点，在我找他谈话之

    前，需要您的指导，”他给哈佛大学的一名统计学家写信道，“因为我对他说的话，既可能鼓励他，又可能打消他的积极性。”这

    一担忧说明布什发现了他的学生身上敏感的骄傲，“他是需要被

    特别呵护的人”。同时布什发现了一个简单的事实，香农从盖洛

    德到坎布里奇的学术生涯从来没有遭遇过失败。

    在任何情况下，布什都避免制造负面信息，他评阅论文的措

    辞多为“很适合”，以及“令人印象非常深刻”。伯克斯则更大力地

    提供支持与肯定。有这么一则故事，17世纪的数学家帕斯卡尔，他在12岁的时候，在自己游戏室的地板上画画，从而独立地发现

    了欧几里得几何定理。伯克斯说，香农的工作就是这样的。布什

    写信给香农，称赞道：“我强烈地感觉到，这篇论文稍加润色就

    可以发表。”

    对这一切，香农并未在意，他放弃了对遗传学的研究，并将

    其彻底遗忘。并没有迹象表明，香农在听取他被比作一个早慧的

    12岁孩子在地板上涂涂画画时，显示出了十分谦虚的态度。同

    时，他似乎并不想成为帕斯卡尔，重新发现已知的常识。倘若出

    自没上过学的孩子或者其他领域的工程师的发现，这些成果可能

    能够表明，作为发现者的他们十分了不起，但他们并未对世界做

    出新的贡献。香农论文中最新颖的部分是他使用代数的方法本

    身，而只有当香农说服其他遗传学家放弃熟悉的工具使用他的方

    法的时候，它才能被证明是有价值的，而他只是这一领域中毫无

    名气和关系的年轻人。香农同其他人一样明白这一切。他后来开

    玩笑道：“我做遗传学者的那几年过得不错。”

    伯克斯和布什本人，以及他们对香农成果的赞誉，坦率地评

    估了它产生影响的概率。伯克斯在给麻省理工学院的信中写

    道：“很少有科学家能创造性地运用由别人发明的全新的、非常

    规的方法，至少在我们这一代非常难。”在表扬他的学生的同

    时，布什也对香农提出了忠告：“我怀疑你发表的成果是否能影

    响其他学者，让他们继续使用你的方法进行后续研究，因为在这

    个领域中很少有人会这样做。”香农方法的独特性，即他发明过

    程中的孤立性，导致这种方法很容易被忽视，或者充其量它也就是使香农的事业被判定为遭遇挫折，因为这位外行遗传学家试图

    向怀疑论者兜售独特的方法。作为一名已经成名的最富才华的年

    轻工程师，这样的发展前景并不令人看好，或者是毫无必要的。

    后来，他的一名同事观察到，香农“不需要用任何不引人惊叹的

    事情来玷污他的声誉”。

    无论发表了多少篇论文，香农这辈子在一点上十分坚定，即

    努力探索的过程是第一位的，而展示成果的沟通是第二位的。他

    解决了一个令自己满意的难题，这一切对于他来说已经足够多

    了，尤其是在不那么引人注目的事件中。香农后来解释道：“在

    我找到答案之后，我把它们写下来或者公开发表(这样你才能获

    得好评)，总会令人生厌。”关于探索中柏拉图式的喜悦，倘若

    是一位华而不实的科学家，他可能就会添加一番说辞。但香农不

    会：“我想，我可能太懒了。”

    在香农把论文提交给布什和伯克斯半个多世纪以后，编撰香

    农论文集的编辑们邀请一名现代人类遗传学领域的专家，用反事

    实的眼光来审视香农被忽视的论文意义：倘若被发表了、被阅读

    了，它是否会产生重大的意义？这名评论人将香农的论文与另外

    两个年轻人的成果进行比较，他们也是倾向于使用数学方法的遗

    传学家，他们的文章在20世纪30年代也显得晦涩难懂。他把香农

    的论文排在第三位，他承认，令人遗憾的是“这三个人的论文在

    19世纪40年代没有广为人知。我认为，它会从根本上改变历史的

    主题”。

    香农会在其他领域书写历史。他没能发表这篇论文的最简单

    的解释，是他又做了经常做的注意力偏离。在他本应沉浸在遗传

    学之中时，他停下来给自己的导师写了一封信：

    亲爱的布什博士……

    我在同时研究三种不同的概念，奇怪的是，这似乎比聚焦在

    一个问题上更有效率……不时地，我都在做一些智能传输通用系统基础特性的分析，包括电话、广播、电视、电报……第7章 贝尔实验室中一流的应用数学家

    真实生活中的数学……需要野蛮人：他们愿意去奋斗，去征

    服，去打拼，去理解，而他们预先并未设想应该使用哪种工具。

    ——伯纳德·博萨米

    接下来，我们只需要等待了。即使最重要的大师级的论文和

    达到发表水平的遗传学文章，也不足以仅凭此获得博士学位。像

    每位麻省理工学院的学生一样，克劳德·香农必须通过他的必修语

    言课考试。所以他回到了坎布里奇，在这里完成了他在数学系的

    教学任务，并开始初步接触电报、电话、收音机和电视机，虽然

    这四种通信手段之前并没有多少共同的“基础属性”，但是他仍提

    出了大量令人眼前一亮的观点。法语要相对容易一些，而德语，他在补考前已经挂了一次。

    在被数字包裹的生活里，他的娱乐方式刚好相反。他发现了

    自己对爵士乐的热情，尤其他称之为“难以预料、不理性的”即兴

    演奏。在盖洛德，他在仪仗队里演奏铜管小号；在坎布里奇，他

    在房间里演奏爵士单簧管。欣赏收集的唱片，分散了他对“智

    能”项目的关注，并导致他晚睡晚起。他住在离哈佛广场不远的

    花园街19号，忍受着与两名室友合住的生活。我们能够想象，当

    他们开派对时，对话的喧嚣声(他们都没有小声说话的经验)迫

    使香农离开书桌，走到墙边或门口。事实上，在一次聚会中，他

    刚好站在门口时，爆米花击中了他的面门。

    向这个个高、瘦削、沉默的，站在门边的年轻人投掷爆米花

    的正是诺尔马·莱沃尔，她年仅19岁，但她轻而易举地成为香农所

    知晓的名流。她出生在位于纽约市中央公园西部的顶层豪华公寓

    里，她的母亲是家族枕垫生意的继承人，她的父亲是精美瑞士针织品的进口商。作为监护人的她的表哥是上西区左翼政治家，一

    位“当红”的好莱坞编剧和剧作家。她的姐姐在哥伦比亚大学法律

    系就读(她说，那里的激进学生多为托洛茨基主义者，主流学生

    是普通的共产主义者)。然后，在第二次世界大战前夕，父母将

    她带回家之前，她在巴黎当了一个夏天的记者(“这就是为什么

    我会在这里。”她告诉他们，但没人听)。然后，她到拉德克里

    夫来学习政治学，之后，她又参加了这个糟糕的、无聊的聚会。

    这里有一位憔悴的年轻人站在他的房门口，听着自己唱片机里的

    爵士乐。

    她问道：“你为什么不出来加入我们？”他回答：“我喜欢待在

    这里，我这里有一些很棒的音乐。”

    “毕克斯·比德贝克，你有他的唱片吗？”

    “他是我的最爱。”

    就这样，诺尔马回忆道，她被克劳德“基督般”的样子吸引

    了。可能是埃尔·格雷科笔下的基督——伸展四肢越过了门框，但

    诺尔马在绝大部分时间的品位都不错。当时，再过24小时，香农

    就要去微分分析室了。这就是他们相爱的大致场景，时间短暂到

    可能使诺尔马来不及衡量逃课的成本，也难以发现香农性格中的

    其他部分，除了他给人普遍留下的第一印象——古怪的天才。这

    使他第一次怦然心动，20多岁的恋爱，成为香农在结婚前全部的

    浪漫史。诺尔马自由而不受拘束，她与他离开盖洛德后的一切相

    反，正是他久违的感觉。她写道：“我们用彼此间私密的幼稚语

    言交流，他热爱语言，并一遍又一遍地重复‘布尔’的声音。”他为

    她写诗，带着一些顽皮，诗全都以e. e. 卡明斯的风格保持小写。

    她说她是第三代无神论者。他回答道：“不然呢？”

    他们难舍难分地恋爱了，由此诺尔马陷入了“麻烦”，她不得

    不每天早晨偷偷摸摸地赶回她在拉德克里夫的宿舍。一开始，诺

    尔马觉得香农“十分可爱，非常可亲，又风趣幽默，讨人喜欢”，与他在一起充满了乐趣与愉悦，每月、每天、每夜，都妙不可言。香农被爆米花砸中脸的时候是1939年10月，到1940年1月10

    日，他们结婚了。他们结婚的地点是波士顿的一家法院，庄严肃

    穆，公正和平。他们在新罕布什尔州度了蜜月，蜜月里唯一的不

    快是一位反犹太人的酒店管理员拒绝给他们安排房间(诺尔马是

    犹太人，克劳德显然看起来也像是犹太人)。

    香农似乎被快速推进的刺激愉快地冲昏了头。他写信给布什

    道：“我没有像你所预测的那样娶一位女科学家，而是娶了一位

    作家。她教我法语，当然，我们之间不仅使用法语。”

    同年春天，他戴上帽子、身穿学位袍来庆祝自己同时获得了

    硕士和博士学位。在布什的帮助下，他获得了国家研究奖学金，将前往著名的普林斯顿高等研究院做为期一年的进修研究。当被

    问及如何获得如此负有盛名的奖学金时，他觉得这非常不值得一

    提：“我递交了申请，就拿到了。你去申请这些项目，然后告诉

    他们你有多了不起、多聪明，这就可以了。”诺尔马放弃了她在

    拉德克里夫的学业，追随他，这对于那个年代的妻子来说并非不

    同寻常的决定，但这也导致他们之间日渐产生摩擦。在她自己的

    左翼政治与写作中，她的智慧与野心足以与丈夫匹敌，但它们被

    搁置了。

    在去普林斯顿之前，这对夫妻在诺尔马童年时的家乡纽约市

    曼哈顿区逗留了一个短暂的夏天。1940年夏是克劳德第二次受邀

    前往贝尔实验室。他这次来到这里时，已不再是一年级的研究

    生，而是获奖的博士，并且有范内瓦·布什作为他的名誉保护人。

    他迈进了可能是当时世界上最重要的技术公司，这里也可能是当

    时美国最先进的通信思想的摇篮。

    ————

    倘若香农愿意，他就可以继续在学术道路上顺风顺水地走下

    去，拿奖学金，获奖，取得教席，享受终身教授的福利。但是香

    农已经证实了，他是那种在学术之外也可以立足的数学家，他的

    工作可能远不止大学教授。香农最重要的导师布什了解这一点，也相应地朝这个方向培养香农。

    当然范内瓦·布什是应用数学界泰斗的这一身份，对香农也是

    有所助益的。他可能没有以自己的名义极力推荐香农，但是他知

    道香农的特长所在，并善加引导，使他在大学之外也能有不错的

    发展。以同样的方式，布什的才能将他引向美国的重要地位。毫

    无疑问，布什的经历为他的导师生涯增色：布什聘请香农从事微

    分分析仪工作；布什鼓励香农学习数学逻辑和理论遗传学；1938

    年，布什让香农研究微缩平面快速选择器，这是一种“光传感读

    取系统，能够快速读取微缩胶卷信息”——这与香农那时的研究

    领域相去甚远，是另一个迫使香农在不熟悉的领域锻炼数学能力

    的机遇。布什也有爱捣鼓小发明的天性，他对香农的锻炼，正像

    一名发明家所做的：这里发现一个新问题，那里发现一个新的研

    究领域，最终香农被训练成一名一流的应用数学家。

    在香农被录取进入高等研究所、离开贝尔实验室之前，他写

    信给布什寻求职业建议。布什强调：“我脑海中唯一重要的一点

    是，你是一名应用数学家，所以你的(研究)领域应该非常广

    泛，而非仅仅聚焦于纯数学领域。”

    ————

    但布什并不是唯一了解香农的真正潜力并非纯数学的人。贝

    尔实验室数学组组长桑顿·C. 弗赖伊也注意到了这一点。弗赖伊

    评价他是“一位非常仔细、严谨的人”，这是对一个人呆板拘谨的

    美化说法。在国家大气研究中心工作室，弗赖伊“面对大气中心

    员工西式的、非正式的穿衣风格时都会皱眉”，虽然“这并不会影

    响他对他们工作的尊重”。弗赖伊的举止言行反映出他是一名俄

    亥俄州木匠的孩子。1920年，他成功地逃离了家族生意的束缚，并获得了数学、物理学和天文学三方面的博士学位。

    运气与技能的结合帮助弗赖伊凭借所学获得了西方电气公司

    的工作，它是美国电话电报公司(ATT)的设备制造商，是全

    国领先的工程公司。在西方电气公司工作的研究主管哈罗德·阿诺德面试他时，弗赖伊面对问题事先毫无准备。阿诺德想知道弗赖

    伊对业内最有影响力的通信工程师有多少了解。弗赖伊后来回忆

    起他在面试中的糟糕表现：“他问我有没有读过海维赛德的研究

    论文？我从未听说过海维赛德……他问我有没有听说过坎贝尔，我也从来没有听说过坎贝尔。他问我是否听说过莫利纳，我还说

    没有。他问我的一切，我都没听说过。”但这位过于拘谨的年轻

    人的一些品质还是给阿诺德留下了深刻的印象，他孤注一掷，给

    了弗赖伊这份工作。他表现出色，很快，他在西方电气公司和美

    国电话电报的研究部门独立出来，并组建了贝尔实验室，他成为

    实验室数学研究组的领导。

    ————

    贝尔实验室“是设想与设计未来的地方，这里曾经期许的未

    来就是我们的现在”。这是乔恩·格特尼在《创意工厂》(The Idea

    Factory)中所描述的他眼中的贝尔实验室的历史。其他评价也有

    类似的含义，如“皇冠上的宝石”“国家的智慧乌托邦”。到香农加

    入贝尔实验室的时候，这个混合着技术、才干、文化和规模的地

    方，已经由一个美国电话电报公司的研究开发部门转变为探索与

    发现的重镇。在这里，发明与创意以前所未有的速度和难以想象

    的种类飞速发展，用格特尼的话来说：“思索贝尔实验室里发生

    了什么……就是思索大型人类组织能够完成什么。”

    它的创始人是在更早的时代喜欢捣鼓发明的人：亚历山大·格

    雷厄姆·贝尔。美国专利第174465号的拥有者：“通过电报传输人

    声和其他声音的方法与装置……通过制造起伏的电波来模拟类似

    说话或发出声响时空气的震动。”它们为贝尔赢得了“电话发明

    者”的头衔，使他得到全球的认可以及可观的财富。他成立了美

    国电话电报公司，他的目标非常宏伟——将贝尔的发明转化为全

    国电话、电线与信号传送器的网络。结果，在10年内，电话由贝

    尔实验室的陈列品变为150000个美国家庭的实用品。1915年，电

    话网络成为人类工程的奇迹，跨越各大洲的网络使全球通信瞬间

    发生，而由海岸的一边到另一边的物理旅程，仍要耗费将近一周的时间。

    1925年，贝尔实验室作为独立实体从美国电话电报公司独立

    出来，由美国电话电报公司和西方电气公司共同监管。美国电话

    电报公司的董事长华特·基佛德观察到，贝尔实验室虽然名义上是

    公司的一部分，但能够“进行成规模的科学研究，而其水平是在

    美国，甚至全球的其他机构尚且达不到的”。换句话说，贝尔实

    验室的目标不仅是让通话更清晰、便捷，而且在于规划未来，使

    每一种形式的通信都能够依赖机器实现。

    因此，所谓的基础研究成为贝尔实验室的命脉。如果说谷歌

    的“20%时间”(这一实践是为了解放谷歌雇员15的时间，以用于

    蓝天计划[1])好像西海岸的放纵，那么相比起来，贝尔实验室的

    研究运营更像是肆意纵情了。它的员工们拥有非同寻常的研究自

    由。有人说，贝尔实验室的研究员可能被告知：“某天，基础物

    理或化学问题可能将如何影响通信。”可能有朝一日，贝尔实验

    室的研究员将被鼓励思索几十年后的发展，想象科技如何从根本

    上改变日常生活，探索贝尔实验室怎样才能“将你、我、所有人

    以及我们的新机器全部联系在一起”。一位贝尔实验室的后辈员

    工总结道：“我刚到这里的时候看到的是哲学，看吧，你现在所

    做的对于未来10年、20年来说可能根本不重要，那么没关系，总

    有一天它会起作用的。”

    非同寻常的研究自由是每位科学家的梦想，以自己舒服的方

    式工作吸引了一大群令人惊叹的思想巨匠。伯纳德·巴尼·奥利弗

    是贝尔实验室的一名研究员，后来他成立了惠普公司。他回忆

    道：“你知道的，我在这里可以任意获取全世界电气工程领域的

    信息。我所需要的，就是拿起电话或者直接询问某人，然后我就

    能得到答案。”

    在数十年的光阴里，贝尔实验室的研究员发明了传真机、激

    光、触摸式拨号键和太阳能电池。他们设计了第一款长途电话，它能够同步传递声音和图像。在战争期间，他们建造了火箭筒，发现了铀的破坏力，并建立了一条安全通信线路——它使富兰克

    林·罗斯福能够与温斯顿·丘吉尔交流。1947年，贝尔实验室的研

    究员约翰·巴丁、威廉·肖克利和瓦尔特·布拉顿发明了晶体管，这

    是现代电子学的基础。这三位后来都获得了诺贝尔奖。20世纪，贝尔实验室的科学家们先后6次获得了诺贝尔奖。

    一个工业实验室雇用优秀的博士研究各种工程问题是一回

    事，而他们获得诺贝尔奖呢？这简直是遥不可及的梦想。即使带

    着怀旧的色彩，桑顿·弗赖伊的评价也不为过，回想贝尔实验室，他称其为“仙境公司”。

    看看克林顿·戴维森，他既是诺贝尔奖获得者，又是贝尔实验

    室的研究员。被称为“戴维”的他是“像幽灵一样行动缓慢的……几

    乎光谱般的存在”。戴维森来自美国西南部，他的身体虚弱，而

    且很安静，他凭着自己的能力在贝尔实验室里占据一席之地。正

    如格特尼所描述的：“他被允许只做科学家，不用扮演任何管理

    者的角色，他进行独立研究，或者有时候，他也与其他一两名研

    究员合作，他只探索引发他研究兴趣的项目。”重要的是，“他似

    乎并不关心这些研究如何(是否)能够帮助美国电话电报公司发

    展”。

    贝尔实验室既不是大学，也不是慈善机构。但戴维森仍被允

    许利用公司的资金进行无数次试验，其中的许多研究甚至要触及

    公司账目红线。戴维森的诺贝尔奖(他因通过电子衍射镍晶体而

    证明电子以波动形式运动而获奖)确实为实验室赢得了声誉，但

    这并未为公司增加收益。这样有才华的人能够主导他选择的学术

    事业，被贝尔实验室的管理层认为很有价值，即使他的研究成果

    的确切的用途尚不清楚。

    基础研究的严格投资控制意味着在任何时候，贝尔实验室的

    人员名单上只会有几个像戴维森这样的人。当然，这种自由本身

    也是一种负担，一种焦虑。在贝尔实验室里大放异彩的思想家面

    对一系列几乎是无止境的问题，选择了“适合”自己的那些——这些问题最有可能实现技术或理论层面的突破，它们打开了广阔的

    视野，而不是走进了死胡同。选择研究问题既靠直觉又靠学识，这是科学中难以被约束的核心艺术。

    克劳德·香农就是其中大放异彩的一位。在组成香农生活情境

    的研究机构里，很难想象还有什么地方，能比20世纪40年代的贝

    尔实验室更符合香农多样的研究热情和独特的工作方式。“几乎

    从去的第一天起，我有做任何想做的事情的自由。”香农回忆

    道，“他们从来没有要求我去做什么。”

    ————

    弗赖伊并非只是单纯地将香农招聘到贝尔实验室，他还将他

    分配到数学组，亲自教导他，以确保他引进的人才不被浪费。弗

    赖伊对数学在工业中扮演着重要角色秉承着强烈的信念，并且，他既是一名有远见的人又是一个异类。在《贝尔系统科技期刊》

    (Bell System Technical Journal)中发表的一篇长篇论文中，弗赖

    伊通过深刻的思考，指出显而易见的一点，在所有颇具启发性的

    大学数学教学中，数学家几乎都缺乏工业训练，他们渴望构建事

    物而非单纯思索事物本身。“虽然美国在纯数学领域取得了令人

    瞩目的领先地位，”弗赖伊写道，“但是没有一所学校能为想要将

    数学运用到工业领域，而非单纯以研究数学本身为目的的学生提

    供相应的数学训练。”

    当代，众所周知，具备高水平数学能力(量化能力)的人能

    够找到高收入的工作。但现实并非总是如此，尤其对于20世纪初

    期的数学精英们来说。当时数学界所认定的最高水平在实际应用

    中几乎毫无作用。抽象问题的解决方法受到追捧，因而数学家们

    都在寻找深奥谜题的解决方法，如黎曼猜想、庞加莱猜 ......