冯 诺依曼及其对科学的贡献

小夏 科学 更新 2024-02-05

约翰·冯·诺依曼的成就可以用惊奇来概括。 冯·诺依曼是一位博学的美籍匈牙利数学家,被广泛认为是 20 世纪最有影响力的数学家之一。 今天,我们来回顾一下他的影响力和学术贡献。

冯·诺依曼于1903年12月28日出生于匈牙利布达佩斯,从小就表现出非凡的数学能力。 六岁时,他能够在脑海中计算出两个八位数的除法; 8岁时,他精通微积分。 15岁时,他开始跟随著名的匈牙利裔美国数学家加博尔·塞格(Gábor Szeg)学习高等微积分。 四年后,在19岁时,他发表了两篇重要的数学论文**。 冯·诺依曼曾就读于苏黎世联邦理工学院,在那里他以化学工程师的身份毕业,并获得了数学博士学位。

约翰·冯·诺依曼(John von Neumann)在洛斯阿拉莫斯国家实验室**。 图片由 Lanl 提供。

随后,冯·诺依曼在洛克菲勒学会的支持下进入德国哥廷根大学,师从当时最有影响力的数学家之一大卫·希尔伯特(David Hilbert)学习数学。 毕业后,他在几所大学任教,并于 1933 年被授予新泽西州普林斯顿高等研究院的终身教授职位。

在冯·诺依曼的职业生涯中,他研究了策略游戏并从事统计数学工作。 1928年,他还证明了负极大定理,确立了在信息完整的零和博弈中,有一套策略可以使博弈双方的最大损失最小化。 在该定理被提出多年后,他对其进行了优化和扩展,以包括不完全的信息博弈,并将这一进展发表在与奥斯卡·摩根·斯特恩合著的《博弈理论与经济行为》一书中。 这本书是博弈论的基础著作。

约翰·冯·诺依曼(John von Neumann)和奥斯卡·摩根斯坦(Oskar Morgenstern)的《博弈理论与经济行为》。 *来自Wikimedia Commons, Creative Commons Attribution 20 通用许可证。 1932年,冯·诺依曼(von Neumann)发表了一系列**,成为遍历理论的基础。 遍历理论是数学的一个分支,研究确定性动态系统的统计性质。 从1935年到1937年,他专注于晶格理论,该理论涉及部分有序集合,其中每两个元素具有最大下界和最小上限。 他的工作将传统的射影几何与现代代数融合在一起,为射影几何领域的进步奠定了基础。

在他的职业生涯中,他还对数学学科做出了许多其他显着贡献,例如在线性规划中推进对偶理论、算子环研究和升降线理论。

除了数学,冯·诺依曼还在量子力学领域做出了重要贡献。 冯·诺依曼与英国理论物理学家保罗·狄拉克一起,为量子力学建立了一个严格的数学框架,即狄拉克-冯·诺依曼公理。 在这项工作中,他提出了使用希尔伯特空间上的算子的量子力学的数学公式,他在《量子力学基础》一书中对此进行了详细阐述。

冯·诺依曼也被认为是计算机领域的创始人。 1945 年,他分享了电子数字计算机的设计结构,现在称为冯·诺依曼结构,其中包括以下组件:

带有指令寄存器和程序计数器的控制单元。

具有算术逻辑单元和处理器寄存器的处理单元。

大型外部存储器。

存储数据和指令的内部存储器。

输入和输出机制。

他的工作在计算硬件设计、理论计算机科学和科学计算领域取得了重大进展。

关于电子离散可变自动计算机(EDVAC)的讨论,一种存储程序计算机,促使冯·诺依曼撰写了第一份关于EDVAC的报告,引起了业界的关注。 然而,应该指出的是,艾伦·图灵、埃克特和约翰·莫奇利等人为冯·诺依曼的**奠定了基础。

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