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控制论与中国有着不解的渊源,大致可以分为二个阶段。第一个我称其为前世,因为它与莱布尼茨(Gottfried W. Leibniz,1646—1716)有关。凡提及莱布尼茨,绝对与中国脱不了干系。它的今生至少涉及二位中国学者和二篇文章。一位是维纳(Norbert Wiener,1894—1964)的中国学生和助手李郁荣(1904—1989),他们曾共同申请过专利。一位是钱学森(1911—2009),他曾在美国出版过《工程控制论》(Engineering Cybernetics)。二篇文章分别是由原中央党校副校长龚育之(1929—2007)翻译的“控制论导言”。另一篇则是上个世纪80年代时任《光明日报》特约记者的梁诚瑞写的“维纳的控制论和清华大学”,他认为:“……控制论的直系祖先是来自欧洲的莱布尼茨;它的发端在中国的清华大学,它的形成是在墨西哥的心脏生理研究所,它的创立则是在美国……”。梁诚瑞的这句话大致概括了控制论和中国的渊源,尽管控制论“发端在”是梁瑞成自己说的,我们姑妄听之。龚育之的工作主要是具体译介控制论了。1957年,他们几位学者正在翻译《控制论》全书。
一、控制论的前世
维纳是的控制论全称为《控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学(Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine)。
维纳《控制论》第一版的英文和中文封面
在《控制论》一书中他说:“……为控制论从科学史上挑选一位守护神,那就挑选莱布尼茨。莱布尼茨的哲学集中表现在二个密切联系的概念上——普遍符号(语言)的概念和推理演算的概念。”莱布尼茨一生都在寻求一种普遍语言,这样相互沟通起来就不会出错。他甚至想过能否用中文做这种普遍语言。他不会中文,但还是被贴上 “原汉学家”(proto-sinologist)或“中国粉”(sinophile)的标签。
莱布尼茨于1703年5月用法文发表了“只用二个记号0和1的二进制算术的阐释——和它的用途以及它所给出的中国古代伏羲图的意义的评论”(Explication de l'arithmetique binaire, avec des remarques sur son utilite, et sur ce qu'elle donne le sens des annciennes figures Chinoises de Fohy)一文。文章的副标题就提到了中国古代的“伏羲”。但现在国外学者在引用这篇文献时,往往把这个副标题去掉。莱布尼茨的这篇文章被认为是现代二进制的起源。据信莱布尼茨20岁以前就读过不少关于中国的书籍。1663年4月1日,他收到法国来华传教士白晋(Joachim Bouvet, 1656—1730)寄给他的邵雍(1011—1077)的六十四卦伏羲先天图,莱布尼茨大喜过望。
白晋着清朝文武装
他的二个记号0和1,终于在中国找到了知音。莱布尼茨认为他以前文章“数的新科学”(Essay d’une nouvelle Science des Nombres)可重新修改一下,因为此前该文提交给法兰西皇家科学院时被拒,主管法国皇家科学院记录的秘书芬唐涅(Bernard le Bovier de Fentenelle, 1657—1757)认为,该文不过是个数学游戏而已。莱布尼茨加了二进制算术的“用途”后,便得以发表。莱布尼茨还据此获得法兰西皇家科学院院士的头衔。
白晋给莱布尼茨的先天图书影,可见上面有莱布尼茨做的记号,左下角还有笔记的痕迹。
由于这篇文献事涉中国,便引起中国学者的注意,并形成二派,一派认为莱布尼茨的二进制算术先天图无关,一派认为有关。于是成为一桩学术的公案,争论了20年的样子。但经过20多年的争论,最终达成共识,莱布尼茨的二进制算术与先天图有关系。而且国外的研究也说莱布尼茨肯定看到过先天图。在我看来,即便是有关系,先天易图也不是二进制算术。那时中国根本就不用二进制和阿拉伯数字。20年的争论几乎没什么意义。孙小礼写的《莱布尼茨与中国》的附录一给出了这篇文章的法文原文的汉译本可供参考。维纳本人在其《控制论》中也提到,莱布尼茨是它的“守护神”。可见莱布尼茨对控制论的价值了。那么控制论前世的大致情况便是这样。
二、控制论的今生
谈到控制论的今生还要分1949年前后二个阶段。1949年前,中国的李郁荣于1924年赴美国麻省理工学院(MIT)留学,最终在维纳的指导下完成博士论文,获博士学位后任维纳的助手。他于1932年回国并在清华大学机电系任教。1934年,时任清华大学校长的梅贻琦,采纳了曾是维纳同事李郁荣的建议,向维纳发出邀请,希望他能来清华工作一段时间。维纳接受了邀请,并于1935年携全家来到清华大学,8月份抵达清华,9月份开始在算学系上课,并对华罗庚有所提携。当然,他曾与李郁荣合作进行了一项有特殊意义的实验。方案是布什(Vannevar Bush,1890—1974)提出的模拟计算机的程序设计。
维纳在讲课
他们所做的实验对布什的方案做了些调整,加快了模拟计算机的转速。但实验没能成功,关键是无法解决反馈的问题。后来,李郁荣进一步改进布什的方案,发明了新型继电器并将专利卖给美国贝尔实验室。该实验引起维纳的思考,为什么不可以把滤波技术应用于测定生物神经和肌肉的电势功能呢?这项实验之于维纳或许是非常有价值的。也许,这是维纳1935年在清华大学取得的最大收获,很可能在实验中得到了电子技术也能改变生物通信机能。
1936年维纳(前排左起第四人)与清华大学算学系的师生合影
1936年维纳(前排左起第四人、左起第二人为李郁荣)与清华大学机电系教师合影
1937年,维纳去挪威奥斯陆参加国际数学年会。正如他所预料的,一旦战争爆发,军事上需要研究的,就是他在清华大学所思考的电子控制技术。维纳曾说过,“……如果我要为我的生涯确定一个特定的分界点,即作为一个科学的刚满师的工匠在某种程度上成为这一行当的一个独当一面的师傅,那末我应当选择1935年,即我在中国那一年作为这个分界点。”这是维纳在其自传《我是一个数学家》中说的原话。
维纳自传的英文和中文封面
可是粱诚瑞的文章中谈到维纳回顾他毕生的科学生涯时,却变成“曾明确指出,他宁愿选择1935年这一年作为创立控制论的起点。他把1935年作为研究控制论的一个重要年份。”粱诚瑞文中的说法前后矛盾,先说控制论“创立在美国”后说“创立在清华”,而且还在括号中特别标注了出处。彭永东在其博士论文中认为,粱诚瑞把维纳所说的“一个行当”确定为“控制论”,就认为控制论“发端在”或“创立于”中国,是朝怀里作揖。他认为维纳所说的不一定完全是指控制论。把控制论单挑出来说,是国人的对维纳的误读。维纳来清华工作已30岁,在美国功成名就。10多年后的1948年《控制论》在法国问世。
即便如此,其首创权还有1938年罗马尼亚学者奥多莱扎(Stephen Odoleja, 1902—1978)用法文发表的《协调心理学》(Phycologie consonatiste)的争论呢。奥多莱扎详细阐述了控制论的基本法则,证明了人的思维过程是可以用机器来模拟的。他呼吁每个人应自由地发挥自己的天性。不要“凭借他的地位的个人力量以胁迫手段将一种苛刻的交易强加于人”,哪怕他真是个天才。终于,1978年在奥多莱扎去世的那一年,国际控制论大会决议承认了他的奠基人地位和1938年的起点,并非1948年维纳的著作,也就是说,维纳的著作比奥多莱扎的著作整整晚了10年。最后闹了半天控制论的奠基人和起点都不是维纳。只不过维纳比人家名气大,所以大家都以为他创立了控制论。维纳在华这一年,只不过是控制论学者给清华大学带来了一丝仙气而已。
另一位人物就是钱学森了。相较于李郁荣,钱学森是后来者,但名气和贡献绝非旁人能望其项背的。在维纳访问清华大学时,钱学森才到美国MIT留学,1936年获硕士学位后来到加州理工学院,师从“超音速之父”冯·卡门(Theodore von Kármán,1881—1963)攻读博士学位,1939获博士学位后留校任教。1945年,钱学森被美国政府派往德国,考察德国的秘密研究火箭的基地。1947年在加州理工学院任副教授,1949年任教授。钱学森的工作得到冯·卡门的高度赞赏。美国政府曾赞扬他为反法西斯战争做出了“巨大的无法估量的贡献。”但就是因为钱学森过人的才华和无法估量的贡献,让他受到1950年代在美国盛行的“麦卡锡主义”的迫害。为转移美国政府和军方的视线,他脱离军方工作转而从事理论研究,并撰写出《工程控制论》。该书于1954年被麦克米伦公司出版了英文本。
钱学森的《工程控制论》封面及其应用
那时维纳的控制论在苏联被当做伪科学而遭到批判。适逢钱学森的《工程控制论》问世,很快便被译成俄文和德文。并为维纳的控制论在苏联得到平反做出贡献。这后话,涉及到1949年以后的事情。
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