国 家 机 密
练习阶段的认真仔细,有时过后自己都无法想象。《国家机密》这篇一万多字的,笔者从构思开始,竟写了二十天之久。那正是一九九九年八月份酷暑之中。每天午夜一点,外面都还有睡不着觉的人在聊天。那个奇热的月份里,笔者抱着《大百科全书-数学卷》苦读,为的是从中寻找数学前辈们的片断事迹。数学是个充满英雄主义色彩的领域。在这篇里,他们更象是身怀绝技的武林豪客。
《国家机密》力图把读者带回到一个我们已经不熟悉的时代里。那时候,科学还主要靠个人英雄主义来支撑,它还不是人们求取功名利禄的“世俗行当”。笔者始终想知道,在如今的科学第一线里,还有多少人保留着前辈们的探索精神?同时,这篇取材于科技史上真实事件的科幻还试图告诉读者,科学家们创造的传奇绝不次逊色科幻家。
笔者平生第一篇正式发表的东西,是《科幻大王》1997年十期上的一篇短文,谈在科幻中如何介绍科学知识。在那篇文章中,笔者总结了“对话法”、“旁白法”和“注释法”三种。此三法各有利弊。其中注释法的利在于不影响文章的整体结构,弊在于总要让读者前后翻找。
《国家机密》这篇是笔者使用“注释法“的极端例子。一万多字的竟然需要读者前翻后找二十多次。没办法,如果把那些背景内容直接写在作品里,全文将会异常罗嗦。而不读那些注释,有些内容我自己都看不懂了。哈哈。
《国家机密》最初萌发在我的头脑里,是个惊险科幻电影的题材。想想看,数学难题被当作斗法的工具,各国间谍在几层楼高的蒸汽计算机上翻滚打斗,多么古怪多么奇妙的场面呀。用数学作题材的艺术作品并不少见,最近的例子便是《美丽心灵》。虽然现在只能把它写成短篇,但笔者衷心希望这个题材能最终走完它的路。
本文发表于《大众文艺》2000年第二期,《少年科学》2001、2期。
(一)
“贝努利家族!”(注一)巴贝奇(注二)的眼睛差点从眼眶里掉出来。他又仔细看了看介绍信上盖着的那个熊形章纹(注三)。不错,一只小熊坐在山石上,乖巧地跷着脚,这的确是伟大的贝努利家族的标志。
小熊章纹的主人,年约三十的来客坐在客厅里光线较暗的那一半,他能看清巴贝奇的表情,后者却看不清他的脸。来客穿着整齐但寒酸的衣服,一脸拘谨,两手也不知该放在什么地方。不过对于巴贝奇来说,那些都毫无意义,这具章纹便说明了一切。
“你是哪一位贝努利的后代?”有什么东西在巴贝奇的眼睛里燃烧起来。
“雅各布-贝努利第二是我的外祖父。”青年人语气谦逊,颇有教养。
“啊,啊”巴贝奇从坐椅上站起来,他肩宽背厚腰也粗,但动作还算灵活,两步便来到这个自称梅特兰的来客面前。拉起他的胳膊,上下左右地看了一遭。在一众英国坤士中间,巴贝奇的直率粗豪颇为异类。
“唉,可惜,你现在拥有另外一个姓。这个姓或许在世俗社会里有些名气,但在数学家心目中,永远没有贝努利这个词那样的光辉。”
“我正试图分享这份光辉,靠大师您的指点,还有我自己的努力。”不知是因为见到了数学大师,还是因为什么别的原因,梅特兰说起话来有些发颤。
“我们家族已经两代没有出现数学天才了。我想这都是社会变动带来的后果。我的舅父们从政的从政,经商的经商,都去追求世俗的荣耀,谁又理睬数学呢。我是凭自学成才的。”
“就是就是。不过,先不用管他们,来来,要谈数学,找个地方去谈,这里不是谈数学的好地方。”
说着,巴贝奇就拉起梅特兰,走出门去。梅特兰以为主人肯定要带他到自己的书房去,不想却被后者带到了小餐厅。一个中年仆人来往于餐厅和厨房之间,将酒饭一道道端上来。
“约瑟夫,我的仆人,会背诵阿波罗尼奥斯(注四)的《圆锥曲线论》,所以他能烤出造型最优美的糕点。”巴贝奇一边系着餐巾,一边骄傲地介绍着。约瑟夫礼貌地向梅特兰点点头。
“只有在餐桌上才能最有效地谈论数学,因为各种食品都对应着刺激大脑去研究不同的数学领域:熏子鸡可以帮助你揣摸空间结构,烤果焰饼可以促进你研究线性关系,维塔姆酒刺激你对概率的认识,苏格兰清汤则让你理解数的本质。这些都是我多年积累的绝窍,旁人都不知道。不过我一点也不保守,你呆下来,我有许多要教你的。”
最后,桌子上摆满了与切线、圆周率和三角函数有关的美食。巴贝奇热情地召呼着客人,两个人边吃边谈。
“怎么样?你对椭圆积分这个新课题有什么看法?它的研究将会有什么实际价值?”炸猪排塞满大师的嘴,他的声音有些不清楚。
“椭圆积分么,勒让德先生(注五)的成绩有目共睹。”谈到数学专业问题,梅特兰便放松了许多。“不过他还缺少一些洞察力。他的理论基础不算严谨。至于应用,我想天文学家将会是该理论的首批受益者。”
“那么,时下里高斯和格林在分析学方面产生的争论,你认为他们俩谁的观点正确(注六)?”
“我个人认为,高斯先生代表了正确的方向。他将使数学分析建立在更在严谨的基础上。”
巴贝奇连连点头,可能是称赞梅特兰的回答,也可能在是称赞蘑菇浓汤的美味。
“还有一个大问题,你认为英国数学和大陆数学相比,水平如何?”大概是这个问题十分重要吧,巴贝奇说完,叉子停在空中,等待着梅特兰的回答。餐桌是个融洽气氛的地方,梅特兰没有什么犹豫就脱口而出:
“牛顿大师在世时,贵国的数学水平没得说,世界领先。但是后来……”
“没关系,怎么想就怎么说!”巴贝奇直勾勾地盯着他。
“后来太囿于牛顿前辈的微积分体系之中,缺乏创见,现在么,应该说整体上已经落在大陆数学研究的后面,个别领域连俄国这样的边远地区都不及。”
啪!巴贝奇的刀叉同时拍到桌上。
“瞧瞧,瞧瞧,一个外国人都这样清楚,我们那些自命不凡的英国同胞啊,他们什么时候才能觉悟!”(注七)
梅特兰没有笑出来,而是把喜悦和着一块小牛肉吞了下去,他知道,他肯定能留在巴贝奇的私人学园里了。
正在这时,那位能利用圆椎曲线理论烤蛋糕的仆人引着一位客人来到餐厅。此人鹰鼻鹞眼,单看长相有些阴森森的,但这边巴贝奇一见到他,立刻热情地迎接上去。
“普吕克!”(注八)
“巴贝奇!”
两位故友在餐桌前互相拍肩搭背,大声涵喧着。巴贝奇没有忘记将梅特兰介绍给普吕克。
“雅各布-贝努利第二是你的外祖父?”听到介绍,普吕克的夹鼻眼镜耸动了一下。
“他的两个女儿我都认识。可没注意他有这么个外孙。你的母亲是哪一位?伊莎贝拉?玛杰尔?”
梅特兰的脸泛起了一丝潮红,但在这间宽大昏暗的餐厅里,别人一时还注意不到他脸色的变化。正当他考虑应该怎样回话时,普吕克忽然“哦”了一声。
“明白了,明白了,小伙子,你不用讲了。没关系,这种事情凡夫俗子或许在乎,我们数学家都是与灵性和概念打交道的人,岂能把这种问题挂在心上。更何况,你因此而拥有伟大的数学家血统。你知道卓越的达朗贝尔(注九)吗,他生下来就让父亲抛弃在教堂的弃婴箱里,由玻璃匠养大。结果又怎样呢?”普吕克大概是为了弥补自己的冒失,赶快安慰起年轻人来。
梅特兰喏喏连声,退到一旁,他猜测自己之所以又过了一关,可能和某件绯闻有关。
(二)
梅特兰住进了巴贝奇的私人学园里。巴贝奇是个游走江湖的学者,上下结交,左右联络,所以很有一些财富。这栋私宅就是爱丁堡伯爵的馈赠。后来被巴贝奇开辟为当世数学天才们聚会的地方。在一层楼的几个大厅里,经常有些数学奇人争论不休。二层则住着一些远到而来的研究家,有的人住下后,一年半载都不走,成了门客式的人物。三楼则是资料室,据说是全英国数学手稿收集得最全的地方。
没几日,梅特兰就认识了学园里的几个怪人。比如一个叫布尔(注十)的年轻人,只要一和别人聊天,就随手用一只笔记下一连串0和1,据说这就是聊天内容的“真伪值”,这一连串的0和1将会使全部人类思想统一为数学公式。如果有人请他评论某位姑娘是否美丽,他会告诉对方,美丽与否是毫无意义的命题,因为它不能量度。只有那位姑娘的身高体重腰围等等才是科学研究的对象。
有一位法国来的夏莱先生经常往来于学园。此人乍看上去,分明是一个财大气粗的暴发户。梅特兰开始以为他只是巴贝奇结交的富商朋友。不想接触几次,却发现他竟是一位几何大师,专门研究用几何方法研究代数问题解的个数(注十一)。另有一位叫利提斯的荷兰人,据说是拓朴学高手。他可以表演一个绝技:怎样在不脱掉外衣的条件下脱去背心。
不过,学园里最怪的莫过于巴贝奇本人。梅特兰经常见到他一身油污地回到学园,身上那股机油的气味会飘荡在学园走廊里经久不散。看那样子不象是个数学家,倒是位机车司机。而梅特兰结识的数学家们背地里提起巴贝奇时,看法都不约而同地保持一致:
“巴贝奇先生是个好人,可惜缺乏数学天赋。”
“巴贝奇么,对促进英吉利海峡两岸的数学交流作出了很大贡献,我们感谢他。但他自身的研究能力嘛,咂咂……”
“让我们为巴贝奇先生的热情好客干杯,并祝愿他搞些真正的研究。”
对于这些议论,巴贝奇不知道听到没有,或许他只是把与数学家们的交流本身当成一件快事去作吧,所以对这些看法并不介意。
不过,除了与同行们共享研究之乐外,巴贝奇也不得不与一些俗人打交道。比如英国内务部官员朗道上校便经常向他提出警告:
“巴贝奇先生,如果您还是一位普通的大学教授的话,自然可以和任何人交往。但现在不同。您肩负着重大国家机密的研制工作。上面希望您减少与那些外国学者的交往。如果他们知道这项国家机密,他们是很快能判断其价值的。”
“他们判断出来又怎么样?他们也有本事造一台么?”巴贝奇不屑地问。
“不先生,您这是学者的想法。如果某个外国政府知道这个机密,最大的可能就是派人来把它毁掉。假设英国政府知道某个国家正在制造这样一台机器的话,也绝不会放过它。因为它关系到大国之间的力量均势。”
巴贝奇不懂政治,但他估计朗道先生作为一个情报部门的官员,能够将心比心地了解外国同行的想法。但他非常珍惜自己的社交圈子。于是建议道:“那你们可以多派一些人来保卫研制现场嘛。”
“总之,我们会很注意您身边的外国人,希望您自己也留心。”
(三)
主人热情好客,吃闲饭的人当然也可以在巴贝奇学园里混下去,但别人轻蔑的目光则会让他芒刺在背。况且如果没有真本事的话,梅特兰也不能实现此行的目的。所以一住下来,他就投身在精微的数学研究当中。平时不是在三楼的资料室里研读,就是在一楼大厅里听同行们演讲。或者回到二楼的自己的住处埋头演算。
住下后的第一个月,梅特兰指出了流数法的两个缺陷。
第二个月,他导出了傅立叶系数的一个新函数。
第三个月,他给出了复平面的严格定义。
于是,梅特兰成为学园里受欢迎的客人。他也有更多的时间与巴贝奇在一起谈论学问。
这天,正巧巴贝奇也在学园的研究室里。看看周围无人,梅特兰抱着一本刚创刊的《剑桥哲学会数学文集》(注十二)来到他面前。
“巴贝奇先生,您看这篇,西班牙人丰塞卡的论文。他讲了一个奇妙的观点:数学应独立于语言和逻辑,是一种心智的构造物。(注十三)看上去这种观点很有新意。”
巴贝奇接过厚重的刊物,将它撂在膝上,一边嚼着据说可以促进数论研究的醋渍蛎肉,一边冷眼扫着那上面的文字,最后将它摊到桌上。
“不对!”他站起来,粗壮的的胳膊在空中挥舞。梅特兰觉得,那只胳膊本应属于一位码头工人,不知怎么安到了他的身上。
“这是以前数学家们的惯常误解,一种相当陈腐的观点,丝毫没有考虑到当今科学技术的发展。数学不是心智的运动,不是概念的自发构造。数学和天地万物的规律一样,是一种机械运动的结果(注十四)!”
他看了看梅特兰,又说:“我知道你一时很难接受这种观点,那是因为你没有面对过我看到的那些事实。没有多少人面对这样的事实,但我希望你能面对。来,请到我的收藏室来。”
数学家很少象考古学家那样有什么要收藏的,但巴贝奇显然与众不同。他领着梅特兰来到学园三楼的一间房间里。那个房间很少向外人开放。屋子被一些大木柜填得满满的。巴贝奇侧着身,带着梅特兰从木柜的间隙中走进去,来到最里面的一个柜子前。他打开柜门,拖出一只金属箱,摆到一旁的橡木桌子上。那箱子酷似一只风琴,黄铜表面泛着幽暗的金属光泽。
“瞧吧,这就是伟大的帕斯卡计算器,帕斯卡先生制造的原件。数学家们从不重视它,因为它只能计算一些简单的算术问题,但这是一个伟大的开端。没有简单的算术,怎么有复杂的数学。喏,还有这个……”
说着,他又从柜门后面拿出一具轻巧的算盘。那算盘用珊瑚作框,象牙作珠,煞是可爱。
“这是我在支那远征军的朋友带回来的,东方人的计算工具(注十五)。可惜他只带回了物件本身,没有带回使用口诀。喏……”巴贝奇指了指这两件东西,总结性地说道:
“这些器具可以告诉你,所谓数学,不过是金属齿轮之间的咬合过程,或者算盘珠子之间的位置关系。数学家们拥有世上最发达的大脑,但大脑也不过是一种稍稍复杂的计算工具罢了。”
梅特兰抚摸着这些藏品,一脸好奇,但他没有过多地沉浸于欣赏,旋即又提出自己的疑问。
“可是,您知道,数学毕竟不仅仅是这些加减乘除问题,数学是高级得多的符号运算。怎么能从这些简单器具中推演出您的结论来呢?”
一句话将巴贝奇挤到了墙角。他搓着手,在狭窄的空间里转着圈。梅特兰一直担心他撞到自己,但又不好意思躲开。好半天,巴贝奇终于下了决心。
“你想看到伟大的运算工具?你会的,很快就会的。看到它后你就知道,它与我们头脑的复杂程度只差一点,一点点。”
但是,巴贝奇并没有立即给他拿出什么。直到第三天,壮硕的园主人才又出现在梅特兰面前。这次他又脱下了燕尾服,穿上了飘着油味的工作服。这还不算,他也拿了一套递给梅特兰。
“来,小伙子,这是我为你找的,或许不合身,但到那个地方去必须要穿它。也许,你这样的坤士一生中头一次穿它吧。”
梅特兰接过工作服,一边穿一边问:“先生,我不明白,我们是要讨论数学问题吗?”
“是的,讨论世界上最伟大的数学问题。未来数学的萌芽。妈的,他们竟然认为我巴贝奇只是个没有创见的交际花!”巴贝奇激动起来,竟然骂了一句脏话。梅特兰明白他的心情,许多年来,巴贝奇一直以推广数学交流著名,但并不被同行承认为卓越的数学家。他大概愤懑了很久。
两个人乘着马车向伦敦郊外驶去。道路两旁,优雅的别墅和庄严的教堂逐渐稀少下去,代之以高耸的烟囱,墙壁熏黑的厂房,嘈杂的机器声,满身油污的产业工人。他们来到了伦敦郊区的纺织工厂区,工业革命的太阳从这里升起,将光芒射向全球。马车一路不停,很快,这片巨大的厂区也被甩到了背后。在他们面前,赫然出现了一座新建成的厂房:单体厂房高达三十多米,占地足有几英亩。与它相比,刚才见到过的那些厂房成了小窝棚。厂房呈灰黑色,造型四四方方,毫无美感,在暗灰色的天际下显得很是压抑。梅特兰甚至觉得,它象是放大无数倍的棺材。在厂房的一角,高近百米的烟囱直耸云天。梅特兰猜测到,那里面可能有当今世界上功率最大的蒸汽机。
再往前驶去,只见厂区四外竟然有穿着红色军服的英军士兵把守。巴贝奇将一个通行证交给梅特兰。
“这两天我一直在为你办理通行证。你要告诉士兵,你是我请来进行研究工作的专家。”
马车来到厂门口,值班军官看到巴贝奇,带着士兵向他敬礼。梅特兰得不到这样的待遇,尽管他与巴贝奇同车,但士兵仍然不客气地向他伸出了手。好在一切手续齐备,马车顺利地驶过标有“国家工厂”字样的厂门,进入厂区。梅特兰冷眼观察,发现厂区大院里也有士兵三三两两把守在重要地点。梅特兰不解地看看巴贝奇,后者则带着一脸凝重庄严,高深莫测的表情,仿佛他们要走进一座圣堂。
他们下了马车,走进了那幢高耸的“厂房”。梅特兰立刻呆立在大门口:
一台犹如远古恐龙般的巨大机器占据了厂房里的绝大部分空间,宏伟异常的厂房变得好象兽笼一般。那机器的身体绵延到很远的地方,站在厂房门口竟然看不全面。机器最高的部分是几个并排耸立的铁架,几乎可以触到厂房顶部,几只重锤在铁架上来回升降,每一只足有几吨重。在其它的地方,梅特兰看到了类似表芯的结构,但规模要大得多,而且不止一个,十几个桌面大小的“表芯”并联在一起。数不清的传送带分布在机器各处。在这只钢铁巨兽的中心部位,有十几个长方形的框架,每个铁架上都串着大大小小的鼓形金属构件。它们缓慢地旋转着,发出一片模糊的隆隆声。机器边缘,几条宽大的传送带连接到隔壁的一间厂房去,梅特兰可以从敞开的门里看到一台蒸汽机的局部。
“这是……”梅特兰一生中从未看到过这样巨大的机器。
“这就是人类历史上最伟大的机器——数学分析机(注十六)!它不生产布匹、面粉和机件,它只生产智慧。它是世界上最伟大的数学家,只有它的换代产品才能比它更伟大。数学就是机械运动!只有面对着它,你才能相信一点。”
慢慢地,梅特兰从最初的震惊中清醒过来。他问道:
“看来,您发明了一台用来计算的机器。它的规模远远大于东方人的算盘或帕斯卡的机器。可是,除了简单的四则运算外,它还有什么本事?它真能取代数学家们的复杂劳动吗。”
“真能?你不妨向它提一个你认为足够复杂的数学问题。”巴贝奇代替他的创造物向梅特兰挑战。梅特兰想了想。
“那么……它能够计算欧拉常数(注十七)吗?”
“欧拉常数?好的,咱们就请它算一算欧拉常数。来!”巴贝奇扯开大嗓门,召呼着一个领工模样的人:
“开足马力,分析机要开始工作了。”
说完,巴贝奇带着梅特兰走向金属巨兽的心脏处。一边走,梅特兰一边忍不住东张西望。只见那个领工迅速爬到厂房高处的铁架上,吹出一声尖锐的哨声,然后拿出两面信号旗左挥右舞,仿佛军舰上的信号兵。梅特兰明白,在这样宽阔而充满噪音的地方,没有这样的安排无法进行统一指挥。随着旗号的舞动,远处,动力室里面,几个工人开始发疯般地向蒸汽机敞开的大嘴里填着煤,利用几条传送带,那台足以同时带动两列火车的蒸汽机把它的巨大功率输送给钢铁巨兽。一些工人穿梭在机器各处,扭开这个阀门,扳动那个轮盘,许多机件开始缓缓地运行起来,空气中本来就很难听的嚓嚓声越来越响。
巴贝奇带着梅特兰足足走了一分钟,才绕过机器外围的庞大构件,来到一个被几只金属大柜围起的“港湾”里。那里有一块宽大的铁砧。一条一英尺宽的黑色厚纸带从一边的传送带上源源不断地吐出来,在铁砧上面滑过。巴贝奇从工作台上抓起一把锤子,一只短钎,半蹲双腿,拉开架式,在那厚纸带上敲打着,看那架式足足是一个石匠。
“我要把你的问题变成机器能懂的语言。”巴贝奇边敲边说。梅特兰来到近前,才发现厚纸带上已经预先压好一排排钮扣大小、疏密相等的圆孔,只是没有穿透。巴贝奇短钎落下,一个圆孔便被打通,留下一个整齐的孔洞。随着巴贝奇有节奏地敲打,纸带上出现了排列不同的圆孔群。宽厚的纸带在巴贝奇面前均速地缓缓滑动着,这位人类历史第一个程序员虽然站着不动,但肯定早已熟悉手里的活计,工作速度一点也没落在机器的后面。
“这是……这是欧拉常数的计算公式?”梅特兰一边猜测,一边捡起落在地上的小圆纸片,发现那纸片几乎有十分之一英寸厚,是许多层糙纸压在一起的。巴贝奇没有回答。或者是正沉醉在美妙的工作中,或者为了赶上机器的速度已经无法分心。终于,一段十几英尺长的纸带被巴贝奇雕上奇异的圆孔图案,从铁砧上缓缓滑向一个复杂的齿轮结构。
“这是本人一生中最伟大的发明——二进制数字。它是用1和0两个数字构成的体系。世界上任何一种语言都可以翻译成十进位数码,十进位数码又可以换算成二进制数字,最后换算成这条纸带上的孔洞和非孔洞。在我的设计里,孔洞处是1,非孔洞处是0,当然,你也可以相反地设计。最重要的是,从此不管多么复杂的数学问题,都可以变成两种简单状态——孔洞与非孔洞,然后由机器加以处理。我相信,即使是最伟大的数学家的头脑,它的运算过程与这台机器也没什么本质分别,恐怕就是大脑细胞的两种状态,激活——睡眠,兴奋—抑制。当然,答案要由生理学家给,我是外行,只能猜测。瞧,那边是判读器。”
这时,他们已经走过十英尺距离,来到那个复杂的齿轮结构外边。巴贝奇向里头指了指,只见在一个与纸带同宽的齿轮外表面,有一些小小触头,一排排触头碾过纸带,遇到孔洞处就按动下面的键盘,没有遇到孔洞就滑过去。一些琴弦似的结构则将振动放大,传向远处。
“我的分析机正在判读欧拉常数公式。再瞧那边,那边是放大器,它会将这里判读的信号放大一百倍,否则无法带动分析器的计算中心。来,上来,让我们看看机器的全貌!”
说着,导游巴贝奇带着梅特兰爬上一个维修用的梯子,来到离地面近三十米高的顶棚处。两个人凭栏而望,俯瞰着几个网球场大小的庞大机体。只见下面一个个重锤在升降,一只只齿轮在转动,一条条传送带在滑行,几个维修工小小的身影在机器体内走来走去,他们拿着润滑油瓶,不时在某个机件咬合处点上一滴两滴。
巴贝奇的上身贴着栏杆,附身下看。梅特兰从近处看去,只见他的眼睛里有一丝湿润。
“欧拉常数,”古怪的数学大师用手划了一个大大的圈:“你看到的所有这一切机械运动,就是欧拉常数的计算过程。所以说,数学就是机械运动!只不过是比较精巧的机械运动罢了。”
梅特兰也着实被震撼了,他望着脚下的分析机,好半天才说出一句话:
“这些工人,他们也是数学家,象您的那位仆人?”
“不,他们是从兰开夏郡雇来的,没有文化,也不知道这台机器是干什么用的。但现在他们确实正从事着数学家的工作。”
巴贝奇直起身,庄严而虔诚地赞诵着:
“这台分析机就是人类历史的转折点!以前的机器只是提高了我们身体的效率。而它,将大大提高我们头脑的效率。当然,现在它的效率还不算高,但这是个伟大的开端。只要给我足够的时间,它就会几十倍上百倍,甚至成千上万倍地完善起来,最终大大提高计算效率。到那时,数学家们就会从成堆的草稿纸中挣扎出来,思考一些真正的高深问题。象雷蒂库斯(注十八)那样耗尽毕生精力计算三角函数表的事情再也不会发生了。物理学家和天文学家也可以从中受益,腾出更多的时间去观察自然而不是计算。当然,你也能猜到,这样巨大的研究工作只能由政府出资,所以英国财政部的官员,总参谋部的军官们也可以从中受益。还有那些银行、保险公司的老板们,甚至开工厂的土财主们也可以沾些光,可以更快更准确地安排他们的市场计划。别看要完成的任务这样多,但分析机的功能将会越来越强大,总有一天,世界将成为两台分析机的舞台(注十九)。”
“您是说,全世界所有的计算工作都可以由两台分析机完成。”
“不,用一台就可以完成。但我希望世界上另有一个天才,在另外的角落里发明他的分析机,然后我们就许多数学问题进行较量。数学家之间的决斗是天下最精彩的较量,就象塔尔塔利亚与卡尔达诺之间的决斗(注二十);或者罗门与韦达之间的决斗(注二十一)。当然,伽罗瓦那样的决斗除外(注二十二)你要知道,绝世高人总要与难以忍受的孤独作伴。有时,水平相当的敌手会比水平有限的朋友更重要。”
好半天,梅特兰都在听着巴贝奇的演讲,他一直有个简单的问题想提出:说得这么热闹,分析机什么时候把欧拉常数计算出来。不过没等他问,弥漫在周围空气中的噪声突然小了下来。他向下面望去,只见分析机里绝大部分机件都停止了运动,只剩下一条黑黑的宽纸带向墙边的一组机器滑去。
“我的宝贝计算完了。瞧那纸带,那就是它计算的结果。那边是一台自动铸排机,将把它的二进制语言还原为常用数学符号。来。”
两个人跨甬道攀楼梯,绕过一个个塔架、平台、齿轮组,终于来到那台自动铸排机前,只见一个字模里,已经排好了刚才的计算结果。梅特兰不习惯看那倒着的字体。一个工人用纸将它拓印下来:
r=0.5772156649015328606……
“现在这台分析机只能作二十位运算。但将来它会把欧拉常数计算到二百位,二千位,当然,如果这个常数真的有那么多位数的话(注二十三)。”
梅特兰捧着那个印在纸上的计算结果,又走过去抚摸着黑色厚纸带。如此伟大的奇迹不由得他不佩服。
“巴贝奇先生,我理解您的努力。这不光是数学研究,您肯定花了不少时间来考虑这些技术问题。”
巴贝奇瞪大了眼睛,张大嘴巴,象是要把梅特兰吞下去。
“天哪,打你一来,我就知道你是我难得的知音。是的,我把许多宝贵时间用在数学之外的工程技术问题上。我要象建筑师那样考虑机器整体的稳定性,要象治金专家那样寻找有足够硬度和韧性的合金,要拆开瑞士人最精致的钟表,研究里面的机构传动结构。这些工作耗费了我许多本应花在数学研究上的时间,所以,那些人才贬低我的成就。他们的远见还不如由俗人组成的英国政府。可是我知道,这才是数学发展的真正方向,不光是数学,人类的所有知识都将从这台分析机身上获得飞跃。所以我坚持我的研究。梅特兰先生,欢迎你参加这样一个伟大的工程。历史也将记下你的名字。”
(四)
大概是年轻人固有的心浮气燥吧。梅特兰目睹惊世奇迹之后,立刻放弃了手头所有课题,全身心地随巴贝奇钻研起分析机来。直到这时他才发现,学园里不是没有人知道巴贝奇的研究,但他们不屑一顾,认为巴贝奇的偏执兴趣让他走上了一条岔路,从这条路上根本不能产生伟大的数学成果和伟大的数学家,只能产生魔术师。
梅特兰不管这些,他几乎每天都要到“国家工厂”报到。头些天还是巴贝奇带他来。以后他与保卫和工人们混得熟了,凭着巴贝奇为他领到的通行证便可以自由出入。在巴贝奇因故不来的时候,梅特兰就埋头于那些铁架和构件中间,只有维修工人们与他为伍。
第一周,他弄清了二进制数码的编写方法。
第二周,他搞清了分析机的传动结构。
第三周,他研究了分析机的动力装置。
第四周,他明白了分析机的信息贮存原理。
第五周的第二个上午,他又一次来到国家工厂,并带进了几磅火药!
这次,他来到分析机的心脏部位——计算中心与输出器的的连接处。这里有巴贝奇精心设计的几种构件,这些构件需要用大量时间去磨制。在它们周围则有一些牛皮、硬木制成的保护外壳。这些结构都适于火烧。另外,这里是一个死角,梅特兰可以清楚地观察远处工人的动向。
梅特兰用了半分钟,就将火药包固定在要害部位,并且拉出了引线。将它覆盖在一块挡板下面。这样,它可以燃烧到足够他离开厂区而不被工人注意到。
梅特兰取出了火柴……
一只枪管从他的头上方伸下来。接着,一个人轻巧地从输出器上方跳下来,手里的枪口位置始终保持不变。梅特兰退后几步,发现来人竟然是巴贝奇的那位数学家仆人,他就是负责监视巴贝奇身边一切往来人士的朗道上校。
再往远处看,只见几个维修工正包围上来,每个人的手里都拿着一只短火枪。这些人虽然不是数学家,但也不是普通工人,他们都是英国政府保安机构的人员。这一点连巴贝奇本人都不知道。
梅特兰没有别的话好说,只能束手就擒。心里头反而有一种解脱感。如此伟大的机器,能够不破坏它,良心上比较好过一些。他被裹在人群中带向大门。在大门口,他们遇到了怒不可遏的巴贝奇。
“混蛋,你利用了我的信任。哪个国家派你来的?是不是彭塞列那个家伙(注二十四)?”巴贝奇脸色铁青。
梅特兰满脸负疚地说:“抱歉先生,我是数学家,但也是爱国者。欧洲人都知道产业革命给英国人带来的进步。如果您的分析机再研制成功,英国的科技水平将会达到望尘莫及的程度。这是英国人之外谁都不愿意看到的。不过,我虽然必须完成政府下达的命令,但我个人认为,根本用不着破坏它,你的分析机永远不会建成!”
梅特兰在朗道上校的推推搡搡中说出这番话,引起了巴贝奇的重视。
“怎么,为什么不能建成?”
“因为我们生活于其中的是现实世界,而不是罗巴切夫斯基(注二十五)这些数学家虚构的世界。您永远不能将分析机的功率提高到实用水平。”梅特兰用手抓住警用马车的车门,想多说几句,但被朗道推进车箱内。
“看看蒸汽机的输出功率,算算合金齿轮的磨损系数,还有,主控支架的韧性、键盘的识别率,想想计算时间的经济性……”梅特兰的声音被马蹄声淹没了。
(五)
抓到了梅特兰,朗道上校松了口气。但也只是暂时松了一口气而已。他知道,敌对国会不停地派人来破坏分析器,不看到它最终瘫痪,他们是不会罢休的。朗道上校只能给自己片刻的休息时间。
没想到,这片刻的休息也被搅了。第二天下午他就被部下从家里叫出来。部下惊惶失措地报告说,“国家工厂”正在燃烧!
朗道上校骑上快马,飞驰到国家工厂。厂里的火已经被扑灭了。一缕缕黑烟从厂房的几个窗口里向外冒着。朗道上校怒火万丈地跑进去,只见黑烟正从分析机的许多地方冒出来,那些工人兼保安人员正在寻找还没有发现的着火点。
“谁……咳咳……谁干的,你们这么多人,怎么能让间谍混进来?”
“没有间谍,是巴贝奇先生本人!”负责现场保卫的指挥官跑过来向他汇报。
“巴贝奇?怎么可能?”朗道上校头一个念头就是这些部下在推卸责任。
“真的是他本人,我们不可能防备巴贝奇先生。这毕竟是他自己设计的机器。谁会想得到呢。他大概是带进来一些煤油。放了一些缓释氧化剂。他走以后一刻钟火才烧起来。”
“不会有别人?”
“失火前没有其他人进来,门卫那里有纪录。”
朗道上校最终在一家饭店找到了巴贝奇先生。出乎他的意外,巴贝奇大师完全没有反抗的意思。他在放火时采取了些手段,只是为了不让伪装成工人的保安人员提早将火扑灭。此时巴贝奇先生正襟危坐,认真地吃着大餐,仿佛要从中咀嚼出新的数学公式。
“巴贝奇先生,你被捕了。我真没想到,你会动手毁掉自己的心血。那可是英国政府的财产!你是犯罪者。”
巴贝奇咽下一口酒,指了指酒杯。
“这杯潘趣酒正在激发我的思路,我发现了一个新的研究课题,那就是计算复杂性问题(注二十六),它要研究各种数学问题在机械计算时所需要耗用的时间、空间等资源,推断出它们有没有可……”
“够了,巴贝奇先生,到狱中你可以有充分的时间进行研究!”朗道上校吼叫着。作为专门负责保卫分析器工程的军官,他要对此负巨大的责任,很可能官降数级。他无法再保持坤士风度。
“你不懂得,要是我早一点创立计算复杂性问题的理论体系,或许我永远不会提出研制分析器的设想。英国政府也会省下这笔钱。潘趣酒告诉我,梅特兰是对的,利用机械力永远不可能研制出可供实用的分析机!可不用机械力,我们还能用什么呢?用咒语?再过一千年,人类也制造不出分析器,甚至永远不会。因为上帝就是不想让人类聪明到与他老人家相提并论的程度。所以他收藏了许多必要的物质条件。只可惜我现在才参透这一点。可恨的上帝,他为什么又让我悟到它的原理,让我终生企盼它的出现。”
***
整整一百年后,世界上第一台计算机ENIAC在美国诞生。
又过了五十多年,笔者在自家的电脑上敲出了这篇。
注一:贝努利家族,十七至十八世纪瑞士的数学和自然科学大家族,前后产生过八位数学家和自然科学家。
注二:巴贝奇,1792~1871,英国数学家,计算机基本工作原理的发明人。
注三:章纹,欧洲贵族用来表示家族谱系的图案。
注四:阿波罗尼奥斯与阿基米德、欧几里得并列为古希腊三大数学家。《圆锥曲线论》是其代表作。
注五:勒让德,1752~1833,椭圆积分论的创始人。
注六:高斯,1777~1855,德国数学家,与阿基米德和牛顿并列为人类历史上三大数学名家。格林,1793~1841,英国数学家。
注七:作为数学活动家,巴贝奇一直致力于将欧洲大陆的数学研究成果介绍到英国。
注八:普吕克,1801~1868,德国数学家。由于在本国不受重视,其研究成果多在英国发表。
注九:达朗贝尔,1717~1783,法国数学家。
注十:布尔,1815~1864,英国数理逻辑学家,由他发明的布尔代数后来成为计算机科学的基础之一。
注十一:夏莱,法国数学家。早年经商致富,四十四岁才开始研究数学,是枚举几何学的创始人。
注十二:剑桥哲学会数学文集,创刊于1843年。英国主要的数学专业刊物。
注十三:这是一种直觉主义数学基础理论,该学派在二十世纪初发展起来,本篇将其提前到十九世纪中叶。
注十四:此观点为作者虚构,但符合当时机构唯物论占统治地位的社会思潮。
注十五:本故事发生在鸦片战争后数年。
注十六:分析机,巴贝奇为他的原始计算机起的名字。
注十七:欧拉常数,数学家欧拉于1740年提出的一个数列的极限。
注十八:雷蒂库斯,哥白尼的弟子,用十二年时间计算10秒间隔的三角函数表。其结果死后由学生公布于世。
注十九:计算机发明人冯-诺伊曼曾经认为,世界上只需要四台ENIAC就可以承担全部计算任务。
注二十:意大利数学家塔尔塔利亚于十六世纪三十年代发明三次方程解法,秘而不宣。后被好友卡尔达诺公之于世。塔尔塔利亚愤而向后者挑战。卡尔达诺自行回避,但派弟子费拉里以四次方程解法应战。
注二十一:比利时数学家所罗门于1593年提出一个四十五次方程,向世上所有数学家挑战。法国数学家韦达应战,并用两天时间给出二十三个解。
注二十二:伽罗瓦,1811~1832,天才的法国数学家,群论的首倡者。二十一岁时死于决斗。
注二十三:电子计算机已经将欧拉常数计算到七千多位。
注二十四:彭塞列1788~1867,法国数学家,时为法国国防委员会成员。
注二十五:罗巴切夫斯基,非欧几何学的创立者。其几何体系描述了相当于凹面上空间的几何特征。
注二十六:计算复杂性问题,现代理论计算机科学中最重要的分支之一。