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:
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(‡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。
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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?
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《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。
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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。”
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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。”
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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。”
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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。