香农传
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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。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

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。

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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%。

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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平方英尺≈0.093平方米。——编者注的空间扩大到超过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。

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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。

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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。

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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。

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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。