第9章 科技之光(4)
康拉德·洛伦兹对行为学的伟大科学贡献可能是通过把用于解剖学和生理学的观察、描述的可接受的方法应用到动物行为世界。在30年代以前，对动物行为的研究要么是通过在与动物的自然环境无关的条件下进行实验，要么是集中对一个物种进行野外研究，而没有去试图确立起控制行为的规则和规律。在30年代末，洛伦兹和尼古拉斯·廷伯根（Nikolaas Tinbergen）写下了一系列理论论文，为现代行为学奠定了基础。人们承认洛伦兹是“行为学之父”，他使行为学渡过了执迷于行为适应的“自然历史的阶段”，而相信“行为适应具有一般原则和行为的规律”。并且，洛伦兹帮助我们在理解行为的过程中认识到系统发育的适应的意义。
洛伦兹在成长过程中，逐渐形成了一种对哺养野生和家养的动物的感情。总有许多动物住进他在奥地利阿登堡的父亲家中，正是在这里，洛伦兹形成了具有出色的观察动物的能力。他的父亲是著名的矫形学家，因而，洛伦兹首先在医学院从事他的事业就不足为奇了。他被强烈地吸引到比较行为学研究上来，取得了医学硕士的学位之后，又获得了动物学方面的哲学博士。
他在行为学方面所写的最著名的论文或许是论述灰雁的储藏的蛋的反应的文章。洛伦兹和廷伯根描述了一只孵蛋的灰雁怎样重新衔回一只已经该出窝外的蛋。这只雁站起来，伸出脖子，用喙衔着蛋，将这蛋滚回窝去。“活动程序”是内在的高度定型的，即使中途蛋从喙中滑落，也要继续完成。他们称灰雁的行为是一种“活动的固定模式”（FAP）。由于他们引发起了这种“活动的固定模式”，因而他们就假定在动物体内就有一种“内源的释放机制”，动物对刺激进行反应活动或从环境中“释放”出来。因为只有刺激的一方导致了反应，所以他们常常使用“信号——刺激”一词。
从这个概念的构架出发，康拉德·洛伦兹发展了他著名的“心理——水压”模型。被称为具有“特殊活动能量”的“动力的”水注满了一个储存器或水箱。当一个“信号刺激”活动作为一种重力引发释放水的机制时，行为就表现出来；随着相同的行为表现之间的间隔增大，在储存器中的水量也增加，当水释放时，就造成分层级的行为反应。这个水压模型，一直是许多批评攻击的对象，部分原因在于它用一种类似于冲厕所的想象工作。科学界并不完全赞赏这个类比。不管怎么说，对这个模型的绝大多数反驳都与洛伦兹试图以这样一种简单的模型描述一个像动力这样复杂的现象有关。
洛伦兹追踪由奥斯卡·亨—罗兹（OskarHeioroth）所做的观察发现了一个程序化的习得、印记的戏剧性的范例。出生不到两天就失去双亲的幼雁或野鸭跟随着洛伦兹，好象他是它们的主人。这个“双亲印记”在一个视觉的“关键的”或“敏感的”时期内是一个迅速而又相对不可改变的学习过程。进而，当幼雁长成大雁时，它们常好亲近人而不是其他灰雁。洛伦兹得出结论说，性选择在动物生活中出现得非常早，而性印记绝大多数常常有一个自几个月大的动物开始的长达数周的关键时期。关键时期的概念对行为学来说是重要的概念。它指出了动物有一种不是每一个动物都能在任何年龄学会习得的每一件事的内在倾向。在概念上，印记的证明对心理学家们和精神病学家们理解人的行为很有价值。
在研究工作的早期，洛伦兹确信密切相关的物种具有反映了它们的相近的系统发育起源的相似行为模式。观察鸭的亲近模式时，洛伦兹发现，密切相关的物种中存在着行为学上的相互关联关系，恰如形态学上牢固的相互关联关系。通过主要对鱼和鸟类的各种观察，它也发现存在着“本能的活动”。这种“本能的活动”可以明确地定义为解剖学上的结构。这些发现物对他来说暗示了一个巨大的行为遗传成分。在他的《论侵犯性》一书中，洛伦兹提出某些动物（包括人）内在地具有出外寻求战斗机会的动机——无需说，这是一个引起争议的观点。尽管洛伦兹花费了大量时间去捍卫他关于遗传上程序化行为的重要观点，但他的早期著作清楚地指明，在一个可变化的环境中提供灵活应变性的学习的重要性。
1981年出版的《行为学基本原理》一书为我们提供了洛伦兹行为学的全部观点。该书第一稿写于大约40年前，那时他是苏联亚美尼亚POW集中营的一名战俘。在这本书中，他把行为学定义为“把动物与人的行为当然地应用于查尔斯·达尔文时代以来的所有其他生物学分支中所提出的那些问题上和所使用过的方法上的一门学科。”这个行为学定义可以在早在本世纪初的文献中找到，然而，直到洛伦兹做出了他的贡献时，对行为的研究才获得了发展的势头，这势头一直有增无减。
冯·诺伊曼
美国数学家。1903年12月28日生于匈牙利布达佩斯；1931年移居美国；1937年入美国籍。1921～1923年就读于柏林大学；1926年获苏黎世工业大学的哲学博士；1926年获布达佩斯大学哲学博士。1930年与玛丽塔·柯维西结婚（离异），有1个女儿，1938年与哈利·丹结婚。1926～1927年为德国哥廷根大学洛克菲勒基金会研究员；1927～1929年在柏林大学教书，1929年在汉堡大学教书；1930年为新泽西·普林斯顿大学客座教授，1931～1933年为教授；1933～1937年为新泽西普林斯顿大学高级研究院研究员（1945～1955年为电子计算机工程主任。国防部原子能技术顾问小组成员，1940年起为美国核武器委员会主席以及空军科研小组主席，1943～1945年在新墨西哥洛斯阿拉莫斯的发展原子弹小组服务。1954～1957年为美国原子能委员会成员。1957年2月8日逝世于哥伦比亚特区华盛顿。
著述
1．选集
《选集》（Collected Works）6卷本，A．H．陶伯（Taub），纽约，麦克米伦出版社1961—1963年版。
2.数学
《量子力学的数学基础》（Mathematical Fcundations of Quantum Mechanics）新泽西，普林斯顿，普林斯顿出版社1955年版，柏林，斯普林格出版社1932年版。
《功能操作者》（Functional Operators）新泽西，普林斯顿高级研究所，1936年版。
《连续几何》（Continuous Geometry）2卷本，新泽西，普林斯顿，高级研究所，1936—1937年版。
《对策论和经济行为》（Theory of Games and Fconomic Behavior），新泽西，普林斯顿，普林斯顿出版社1944年版。
《计算机和大脑》（The Conputer and the Brain）康涅狄克，纽黑文，耶鲁大学出版社1958年版。
《自生的自动机理论》（Theory of Setf-Producing Automata）由阿瑟·W．柏克斯（ArthurW．Burlcs）著，乌尔班，伊利诺思大学出版社1966年版。
研究著作：
《美国数学学会公报》（《Bulletin of the American Mathematical Society》1958年，第64期，第3号、第2部分。
《约翰·冯诺伊曼和罗伯特·维纳》（Tohn von Neumann and Norbert Wiener：From Mathematics to the Technologies of Life and Deth）史蒂夫·海姆（Stcve J． Heims）马萨诸塞，坎布里奇，MIT出版社1980年版。
当约翰·冯诺伊曼还是布达佩斯的一个中学生时，就显示出了他的数学天才。那时，他就与数学家费杰，路斯查克，特别是他的导师费克特建立了联系。在大学时代，他尤其受到了埃哈特·斯密特，海默·威尔和他的师友大卫·希尔伯特的影响。1927年他成为柏林的私人讲师。
冯诺伊曼对作为自由创造活动的纯数学观念跟物质世界的事物之间的联系抱有兴趣。在一篇题为“数学家”的文章中他写道：“远离经验的来源或躲在狭隘的专门知识后面，数学的学科就有衰落之虞。开始的时候，风格一般是古典的，当奇异的符号出现时，危险的信号便来临了……在任何一件事情中，不管这个阶段是什么时候达到，在我看来，使其恢复青春的唯一办法是回到它的起源上来，或多或少重新注入一些更直接的经验观念。我相信，这是保持这一学科的青春和活力的必要条件，将来也同样如此。
但数学和经验领域的关系是共生的关系。因此冯诺伊曼对数理物理学和数理经济学的涉猎构成了对20世纪的理论物理学和经济学的重要贡献，而不仅仅是把数学带离其象牙塔的一种促进因素。第二次世界大战期间，冯诺伊曼积极地把数学应用于高技术，尤其是把它应用于发展原子弹和高速通用计算机中去。与发展计算机相伴随的工作是他的逻辑自动机理论，他创立的这一理论试图把中枢神经系统的组织模式和计算机的组织模式予以比较。战后，他利用描述地球大气的动力方程的数学方法来帮助发展和提高天气预报的水平。然而，他却逐步成为美国政府的原子和热核武器及氢弹专家，最后成了专职的政府官员，以致根本没有时间研究数学或科学。
考虑到冯诺伊曼研究领域的广泛性，他那多种多样的研究工作在这里便只能挂一漏万了。（20年代和30年代，冯诺伊曼论述过的纯数学领域包括遍历论、测度理论、点阵理论，代数学、算子论、算子环和拓朴群。）
20年代，人们对数学内部的一致性产生了严重怀疑。为了应付数学所遇到的这些威胁，冯诺伊曼和希尔伯特在元数学研究上携手合作，用纯形式的方法来证明数学的无矛盾性。冯诺伊曼成功地为集合论这一数学的基本分支制定了一个清晰而严格的公理概括，并尽可能去证明它的无矛盾性。哥德尔后来指出了这种自相一致的证明的内在限制，但哥德尔的工作并没有推翻冯诺伊曼的任何证明。对逻辑、公理概括和形式结构的一般性探讨也是冯诺伊曼后期大部分数学研究的特征。
由于希尔伯特的怂恿，冯诺伊曼致力于用统一的数学语言概括原子物理学即量子论的经验论，并把整个理论纳入公理形式之中。根据冯诺伊曼的论述，表面上似乎毫不相干的原子物理学和公理形式，实际上是相互关联的。原子现象的描述（薛定谔的波动论和海森堡的短阵理论）自然表现为对统一的抽象方程的两种不同描述。冯诺伊曼发现，适合于量子论的语言是“抽象的希尔伯特空间”的语言，在那里，普通三维空间中与矢量和旋度概念形式上的类似建立在一个具有任意大维度的复杂空间中。物理学家P．A．M．狄拉克创立了对量子论的一种不同的统一概括。冯诺伊曼和狄拉克的这两种概括在后来半个世纪理论物理学的发展中比肩而立。冯诺伊曼继续思考量子论的逻辑，他和加勒特·伯克霍夫一起清楚地把量子力学命题演算的逻辑结构同以点阵理论为根据的经典力学的逻辑结构区分开来。伯克霍夫一冯诺伊曼观点的恰当性问题激起了关于量子逻辑的争论，这一争论至今尚未完结。冯诺伊曼对量子力学的论述也包括关于测度过程的一般数学描述，但从认识上看，这种描述是勉强而奇怪的，并且同样是无法解决的哲学论争的课题。他对量子论的可能性本质没有隐藏任何未知变量（爱因斯相信是这样）的证明，受到广泛的赞扬，并且多年来一直在隐变量研究中使用着。然而，新近对冯诺伊曼证明的重新考察发现，它只禁止了特殊类型，而不是所有的隐变量。
1921年，埃米尔·博雷尔提出了关于客厅对策的数学描述，同时提出了确定对策者平均有一种“最好的”取胜（或至少不输）战略标准的一般性问题。1928年，冯诺伊曼解决了这个问题。40年代初期他又回到了“对策论”上来。因为他和经济学家奥斯克·摩根斯坦都相信，对策理论“是用来发展经济行为理论的恰当工具”。他们一起从事这种理论的发展工作。对策论和纯机遇的对策中纯可能性的计算不同，它假定每一个对策者必须估计到聪明的对手追求自身的自我利益的情况。经济学家和社会科学家最初怀着过高的期待接受了对策论，但是10年之后，这种理论在实际应用上的限制使他们中的许多人对此不再抱有幻想。它对军事战略战术的重要应用虽然一度在美国政府战略分析中流行，但它充满了隐患，因为对策论的结构及其理论的未经说明的前提严重倾向于损害它所得出的结论。然而，冯诺伊曼的基础研究为对策论作为一门新的数学学科奠定了基础。
冯诺伊曼一面参与40年代计算机迅速改进的工作，一面发展他那形式化的自动机理论，这一理论中包含着一种值得注意的兴趣。在自动机理论中，冯诺伊曼利用图林·皮茨和麦卡洛克的早期研究工作，系统地阐述了公理并证明了关于简单因素聚合的定理。这种简单因素的聚合也许可以用一种理想的方式表现为有机系统中匮象，结构和过程的可能回路。他构造了一种能自生的形式化的自动机模式；他也关心由组成自动化的不可靠因素构成的形式化模式，但它们是以这样的方式组成的；自动化的输出无疑是可靠的。自动机理论现在已经是数学的一个成熟的分支，在这方面，冯诺伊曼的工作是首创性的。他还直接和工程师们一道努力改进计算机软件以超过当时可以使用的ENIAC。他的特殊贡献在于改进了计算机的逻辑构成。在他的全盘领导下，这种计算机的逻辑构成在普林斯顿高级研究院被翻译成硬件。遗憾的是，计算机协作组和苛刻的专利诉讼抹杀了冯诺伊曼的创造性工作的光辉。