罗曼·罗兰说,“爱是生命的火焰,没有它,一切变成黑夜”,而克劳德·香农和他太太贝蒂·香农(Betty Shannon)那燃烧了50年的爱情火焰,也照亮了两位科学家的幸福人生。2022年的情人节,让我们短暂驻足,一起回顾一下这场信息时代降临之前的爱情神话。

——香农芯分享

即使是在20世纪50年代的美国,人们提起贝尔实验室的克劳德·香农,也会交口称赞,“他是一位真正的科学明星”。

在1954年,《财富》(Fortune)杂志将香农列为美国20位最重要的科学家,与未来的诺贝尔奖得主理查德·费曼(Richard Feynman)和詹姆斯·沃森(James Watson)共同位列其中;香农还登上了大名鼎鼎的《时代》(Time)和《生活》(Life)杂志的版面,出现在国家电视台上。

香农甚至在“破圈”登陆时尚杂志。著名的法国摄影师亨利·卡地亚·布列松(Henri Cartier Bresson)为香农拍摄了照片,在《时尚》(Vogue)杂志上刊登,一时间这位神情忧郁的大科学家成为国民明星。

亨利·卡地亚·布列松(Henri Cartier Bresson)为香农拍摄的照片,也是传播最广的香农形象照之一。Credit:美国Vogue杂志

这不是一场随机的追星,而是天才科学家的贡献足够令时人欢欣鼓舞:香农1948年里程碑式的论文《通信的数学理论》(A Mathematical Theory of Communication)开创了信息理论领域,他1938年在麻省理工提交的硕士论文《继电器与开关电路的符号分析》(A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits)证明了二进制电路可以执行逻辑,这两篇论文共同构成了数字时代的基础。

即使在明星云集的贝尔实验室中,香农也脱颖而出。在那样一个“科学家”形象足以吸引全部公众想象力的年代,香农瘦削的身躯、深邃的眼神、忧郁的气质和乌黑的头发,似乎是为聚光灯量身定做的。

克劳德·香农是一位当之无愧的高颜值的天才。(不过该照片摄于1941年的纽约,几年后香农才进入贝尔实验室)Credit:thebitplayer

但是天才往往骄傲而孤独。正如贝尔实验室的一位前同事所说,香农“对不如他聪明的人没有太多耐心”。

当然,这还真不是天才的“凡尔赛”——香农身边的几个朋友(或领导)本身就是那个时代最伟大的智者:艾伦·图灵(Alan Mathison Turing)、约翰·皮尔斯(John Robinson Pierce)、巴尼·奥利弗(Barney Oliver)、范内瓦尔·布什(Vannevar Bush)。

香农是一个出了名的内向、腼腆的人,几乎不想出名。

在贝尔实验室以开放著称的文化中,香农的门是少数几个仍然关闭的门之一。在他发表的论文中,只有一小部分包含了合著者。

就连他的爱好,比如开飞机、演奏爵士单簧管、阅读诗歌、在工作室里修修补补都无一例外是孤独的追求。

如果放到今天,贝尔实验室的领导一定会为这样一位员工的个人问题操碎了心:在贝尔实验室工作太过忙碌,和第一任妻子离婚;博士学位、年轻有为,但却不喜欢与没他聪明的人交流;虽然年过30老大不小,但性格太过于内向、见了姑娘也不开口说话。

贝尔实验室里的大龄优质男青年克劳德·香农。Credit Ed. Tekniska Museet

然而就在这时,一位金发碧眼的纽约的姑娘闯入了香农的视野。

那是1948年贝尔实验室,她叫贝蒂·香农(Betty Shannon)(原名Mary Elizabeth Moore),26岁,鹅蛋脸,高鼻梁,一头当时最时髦的大波浪卷发,一下子将香农的注意力吸引住了。

年轻的贝蒂·香农,一位来自纽约的数学系才女,本科入选Phi Beta Kappa学会。Credit: Andrew and Peggy Sha

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别看贝蒂年纪不大,却是实验室的“人形计算机”,负责工程师们所需的数学计算。

她以全额奖学金就读的新泽西女子学院(现并入罗格斯大学),毕业后来到实验室,在数学系工作,专注于微波研究,然后转到快速发展的雷达小组。

除了日常工作之外,她还发表了自己的研究成果——“用随机过程作曲”的技术备忘录。在一个“女性能够在研究报告中获得自己的名字”的时代,这绝对是一项了不起的成就,足以令香农为之侧目。

有道是金风玉露一相逢,便胜却人间无数。两个天才之间的神仙爱情,也如此迅速火热地铺陈开来。

害羞的香农鼓起勇气,约贝蒂出去吃饭,贝蒂答应了。

古往今来描写第一次心动的诗句不胜枚举,腼腆的香农或许当时表现得并没有非常热烈,“满堂兮美人,忽独与余兮目成”,与心上人的第一次晚饭成了他一生最美好的回忆。

那顿晚饭之后便是第二次、第三次相约,直到后来他们每天晚上都一起吃饭。

贝蒂和香农,才子佳人堪称绝配。Credit:Andrew and Peggy Shannon

香农被迷住了。

他们的约会时间越来越长、越来越频繁,两个年轻人在香农位于西村的公寓和她位于东十八街的公寓之间分居。

在那里,两人分享了他们对数学和音乐的共同爱好。“我弹钢琴,他弹单簧管”,贝蒂回忆道,“下班回家后,我们发现了一些包含两部分的音乐书,我们便会一起演奏”。

这种琴瑟和鸣、红袖添香的恋爱进展得很有效率。

贝蒂和香农在1948年秋天相遇,到第二年年初,香农以“不太正式”的方式求婚,1949年3月27日,他们便结婚了。

所有认识这对伉俪的朋友都由衷祝福他们的结合。因为这并不是仰慕英雄的少女为爱献身,亦不是时已“功成名就”的天才耽于美貌的故事,而更是一场旗鼓相当、势均力敌的爱情。

贝蒂是个拥有超高智商又富有幽默感的人,二人不只是性格合得来,贝蒂和香农也感觉到了一种强烈的、智商和精神世界的亲密感。

婚后的贝蒂成了香农数学方面的亲密顾问,也是香农许多想法的第一批听众。贝蒂回忆,“他不会刻意与他人合作”,却时常与自己分享在科研上的奇思妙想。

香农和贝蒂在家中,面前是计算机象棋机器。Credit: Andrew and Peggy Shannon

他们时常并肩工作。通常贝蒂会负责记录香农的想法,同时查阅参考资料,编辑香农的书面作品,并时不时提出自己的改进意见。

有人说婚姻的好处之一是解决了香农的问题。为了克服写作的痛苦,香农发现他可以把论文口授给贝蒂,贝蒂会把所有的东西都写在纸上,然后把手稿送到贝尔实验室的一批秘书那里,他们再把所有的东西都打出来。

在2003年的一篇讲述信息论诞生的论文中,详细记录了贝蒂帮助香农校正手稿的过程。Credit:MIT

后来有人回忆,香农研究信息通道的手稿本身就是一个“嘈杂的通道”(noisy channel),因为到处都会出现错误,就像在一篇关于编码的论文中,“信号字母”(signaling alphabet)变成了“信号大象”(signaling elephant)。

所以这不仅仅是一个听写写作的过程。好在贝蒂本身就是一名数学家和贝尔实验室的科学家,她将参与香农思想的阐述。从1949年到他生命终结,香农的许多论文都是这样创作的。

正如贝蒂所说,“他早期的一些论文,甚至后来的论文都是我写的……而不是他的,这让人们一开始感到困惑”。

事实上不仅是香农的论文,贝蒂在工程和实验领域也是重要的合作伙伴,比如香农那只著名的“人工智能”老鼠忒修斯,就是贝蒂而不是香农完成了模型的接线工作。

克劳德·香农和“智能”机械小老鼠忒修斯(Theseus)。Credit: Nokia Corporation

香农很重视并倚赖贝蒂的帮助。虽然香农的想法是他自己的,但只是停留在他的脑海中,是贝蒂还是把它们变成了可出版的作品。

香农习惯于心算,他在纸上推导之前,就已经在脑海中迅速思考出了答案。和他之前的许多直觉思维一样,香农也讨厌展示自己的作品。所以今天我们能看到香农的大量作品和论述,贝蒂居功至伟。

不仅在工作和事业上相互帮衬,贝蒂也鼓励香农去追求他那些稀奇古怪的小爱好。

贝蒂为香农购买了他的第一辆独轮车,开启了他与这种机器一辈子的不解之缘。后来香农为自己亲手打造了各种量身定制的独轮车,并在贝尔实验室狭窄的甬道里骑车。Credit :A Mind at Play How Claude Shannon Invented the Information Age

香农喜欢修修补补和骑独轮车的爱好广为人所知,而大家不太知道的则是,香农的第一套工具包是贝蒂买给他的;贝蒂还给香农买了第一辆独轮车,欣赏他玩杂技;此外,她还鼓励沉闷内向的香农接受演讲邀请、鼓励他前往那些之前从未去过的国家。

贝蒂和香农参加在奥地利林茨举行的第三届世界计算机象棋锦标赛。Credit:Monroe Newborn

就连香农对投资和研究股市的热情也始于贝蒂。

一开始香农对钱是没有概念的,在贝蒂建议他投资股票或债券之前,香农竟然将他的现金存放在一个没有利息的支票账户中。

后来在1954 年,香农购买了哈里森实验室(Harrison Labs)的股份,这是一家由贝尔实验室科学家查尔斯·哈里森创办的彩色电视电源制造商。随后当惠普收购哈里森实验室时,香农很快就拥有了惠普(NYSE:HPQ)的股份。

贝蒂是香农家的投资先行者,受其影响,香农也开始着迷股市并尝试用数学方法开展投资。Credit :MIT Museum

香农开始对股票市场产生了兴趣,在家庭图书馆里放满了关于投资策略和经济学的书籍。

正如他们的女儿佩吉·香农(Peggy Shannon)所说,“他们在股市的工作完全是团队合作的结果。我父亲对股市有着这些数学上的想法,然后又想出了如何让他们工作赚钱……这一直是一个联合项目”。

香农两口子的团队合作取得了令人瞩目的成功:

1986年,《巴伦周刊》(Barron's) 发布了一篇文章,汇报了1026家互惠基金的近期表现,香农两口子取得的收益高于其他的1025家;

当巴菲特在1965年收购伯克希尔—哈撒韦公司时,其交易价格为18美元/股,到1995年时每股2.4万美元,折合27%的年收益率。而从20世纪50年代到1986年,香农家的股票投资组合收益率约为28%。

香农两口子81%的仓位在特利丹公司(Teledyne Technologies),后来特利丹被被摩托罗拉收购;17%的仓位在Codex和哈里森实验室(Harris Lab),而哈里森实验室则被惠普收购。作为早期的科技投资者,香农和贝蒂也成为了许多硅谷科技公司的早期股东,收获颇丰。

我必须是你近旁的一株木棉,作为树的形象和你站在一起。图为香农母校密歇根大学落成香农塑像,贝蒂与香农的塑像合影。Credit:J. O'Sullivan

贝蒂或许在科学研究事业中无法企及香农的高度,但她与香农在爱情上则是完全互相独立、互相尊重,又互相成就的,就像木棉花写给橡树的情书:

我必须是你近旁的一株木棉

作为树的形象和你站在一起。

你有你的铜枝铁干,

像刀,像剑,也像戟;

我有我红硕的花朵,

像沉重的叹息,

又像英勇的火炬。

我们分担寒潮、风雷、霹雳;

我们共享雾霭、流岚、虹霓。

······

看到贝蒂和香农的神仙爱情,会令习惯了快节奏生活的当代人感到一丝错愕,或者令人怀疑他是不是在遇到贝蒂之后才甘心按下信息时代的启动键。

贝蒂和香农婚后先住在纽约,后住在新泽西。三年后,贝蒂于 1951 年离开贝尔实验室,开始养家糊口。

但贝蒂并没有被生活的柴米油盐所困,和香农一样,她也有自己的爱好——织布。

据美国电子电气工程师协会(IEEE)记载,贝蒂是一个“狂热的”织布爱好者。她加入波士顿织布者协会(Weavers' Guild of Boston),1976-1978 年担任该协会的主席,并获得了该协会的杰出成就奖;她与美国手织者协会(Handweavers Guild of America)密切合作多年,并于 1996 年获得终身荣誉会员资格;她还是越野织工(Cross Country Weavers)和星期三织工(the Wednesday Weavers)的成员。

波士顿织布者协会成立于 1922 年,是美国历史最悠久的织布协会,也是非常纯粹的爱好俱乐部,旨在对会员和公众进行手工编织的艺术和技术方面的教育,并提高手工编织的标准。Credit:WGB

在 70 年代,贝蒂是计算机手工编织的首批探索者之一,尽管她最终发现,她更喜欢技术含量较低的方法。贝蒂和香农并没有为了婚姻而牺牲太多自我,但在现实中很多人结婚之后便会倾向于放弃自己的习惯、兴趣、爱好甚至事业,希望通过“付出”来换取幸福。然而我们看到的结果则是他们往往并不能如愿,不完整的人生又如何能拼凑出一个完美的爱情呢?所谓“爱并不是谁为谁牺牲,谁为谁做什么,一旦爱变成这样,这就不是爱”。当然,世界上哪有什么爱情神话,理想主义的完美爱情必然是空中楼阁。马克思和燕妮的爱情故事被传颂得过于神化,以致于常令人忘记当时二人的颠沛流离和爱子早夭;苏轼读书偶有遗忘,太太王弗总能从旁提醒,但可惜这琴瑟相和、“幕后听言”的爱情遭遇天命无常;李清照与赵明诚金童玉女,心心相印,奈何终究黄花满地,不敌他晚来风急。

贝蒂手持一把瑞士军刀,而香农面则摆放着一堆稀奇古怪的小工具。Credit:Memorias Colectivas

即便在今日,我们能看到的贝蒂和香农的故事也多是美好的一面,二人一起过日子必然少不了磕磕碰碰不愉快,但那又何妨呢?人们常说香农的科研黄金时期在1948年就结束了,或者说他后来的贡献没有一个能与他的信息论论文相匹配。但香农晚年是他最有创造力的几年,他在20世纪50年代和60年代的论文帮助工程师们展示了他发明的基本原理是如何应用的,他的成果开启了几个相邻领域的研究,如人工智能、计算机象棋和机器人学。但如果不是贝蒂的话,香农的影响应该达不到这种规模。在贝蒂的帮助和支持下,一位20世纪的伟人找到了广阔的新领域进行探索,并设法从中获得突破。香农一家共同创造了我们现代设备的远祖,让机器开始“思考”,并帮助奠定了信息时代的基础。

老年时的贝蒂·香农。Credit:IEEE Information Theory Society

2017年5月1日,时年95岁的贝蒂·香农在位于马萨诸塞州列克星敦布鲁克黑文的家中溘然长逝,《科学美国人》在《贝蒂·香农:未被赞颂的数学天才》一文中这样评价这位神仙爱情的女主角:

她是一位数学天才,她是克劳德·香农很多工作的和研究的合作者,她是他生活和工作背后的无名英雄,她是为数不多的不仅能跟上香农,还能拓展他的视野的人……

香农和贝蒂平等、独立、互相尊重又彼此成就的爱,让双方自由抒发自己的想法,表达自己的情感,主宰自己的话语权,而不是成为对方的一个,情感上的附庸。

或许这一点很多人直到分手也没有想通,而或许那些所谓天作之合、那些幸福的真谛,只不过是双方的互相启迪罢了。

爱情是一种天才行为,但从未在人间失传。

2022年情人节,我们再次回顾香农和贝蒂的神仙爱情,缅怀这对科学家伉俪,并祝各位可以遇到那位可以和你互相启迪的伴侣,愿天下有情人终成眷属。

参考资料

1. Jimmy Soni and Rob Goodman,Betty Shannon :Unsung Mathematical Genius,Scientific American(July 24,2017)

2. Jimmy Soni and Rob Goodman ,A Mind at Play: How Claude Shannon Invented the Information Age,Simon & Schuster (July 18, 2017)

3. Pierce, John R.; Shannon, Mary E. (15 November 1949). Bell Telephone Laboratories Technical Memorandum MM-49-150-29. Bell Telephone Laboratories.

4. Anand D. Sarwate ,贝蒂·香农悼文,IEEE信息论协会,2017年5月16日

5. 维基百科Betty Shannon词条