2010年1月24日星期日

科学松鼠会

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【小姬看片会回顾】人类消失之后(上)

Sun, 24 Jan 2010 23:28:59 +0800

毁灭人类,这不是行为艺术。

这是一场科学的思维实验——如何毁灭人类?人类消失之后地球何去何从?

谁会成为这个颗星球新的主宰?人类的遗迹和记忆会保留到什么时候?

Discovery的人类消失后的世界 Life After People为我们展现了一个没有人类的星球。

某天早晨7点,你的闹钟疯狂叫起来,可是叫了很久都没有人来响应它。镜头拉远,床铺上只有一个空荡荡的人形空间。你和你的妻子都不见了。街道寂静一片。

Discovery非常不负责任地没有告诉我们人类为什么消失,只是为我们拨快了地球的时钟,探寻人类消失之后,一小时,两小时,一天,一周,一年,100年,100万年……之后,这颗星球会发生怎样的变化。

有趣的是,我们已经为这个颗星球安排一个可以自行运作的外壳,没有我们,我们的闹钟回响,电厂会继续发电,街道两旁的灯会继续两着,我们的大楼会继续矗立,我们的挖的地铁会继续存在。

可是不要盲目得意,我们并未能改造这个星球。

一周,或许是一个月电厂会停运,很快,地铁会蓄满水,水泥路面会杂草丛生,老鼠、蟑螂会肆无忌惮爬上� 面,熊和老虎这些野生动物会就近进入城市,面对我们的钢筋水泥茫然四望。

再要不了多久,我们曾经生活过的地面已经被植物覆盖。绿色爬上墙面,掩盖了一切萧索。它们的藤蔓钻进水泥,寻找裂缝,一点一点瓦解这些并不漂亮的遮风避雨之处。

百万年后,埃菲尔铁塔、曼哈顿的高楼、莫斯科红场……一切恢复它们原来的样子——森林、河流、山川。

也许,这颗星球没有我们,是她的幸运。

那么,到底是外来力量还是我们自己会毁灭我们呢?

为此,我们邀请到了地球物理专家、地质专家、动物专家、古生物专家,以及科幻作家,在中科院计算所展开了一场机密级别的讨论,全方位剖析世界末日的可能性,对毁灭地球的各种方法进行深度的全方位的可行性分析,展望人类灭绝之后地球的变化。

以下是这个神秘会议� �文字记录。

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魔幻光影版小姬..其实揍是投影仪的光

小姬:大家好!我是松鼠会的小姬。

今天我们要讨论的话题是世界末日之后,欢迎大家在圣诞节之后元旦之前在这一喜庆的日子里参加这一毁灭性的题目。

这个活动之前会放一个片子,之后我们会邀请几位专家跟我们互动讨论,比如说你可以问"行星排成十字到底能不能让地球毁灭?地球毁灭的时候会不会有这么剧烈的地壳运动?在什么情况下地球上的生物会灭绝?在什么样的情况下人类会灭绝?人类灭绝之后地球会变成什么样子?人类灭绝之后下一个替代人类主宰这个星球的生物是一种什么样的生物?"这些问题你们全部都可以问,比较八卦的问题,比如说专家有没有谈女朋友啊?这些问题都是非常非常欢迎的。每一个提问的同学,为了鼓励你思考我们都会送礼物给你,这次的礼物有科学松鼠会的《当彩色的声音尝起来是甜》的,还有新的一本书《吃的真相》,还有《新发现》。

接下来我有一个东西想给你看一下。

在此之前我很好奇,我不明白你们为什么那么愿意来参加科学活动?不知道你们对科学这个词是一种怎么样的理解,我想问一下这位老师:"请问你觉得科学是什么?"

高云峰:这个概念应该属于哲学问题,科学是我们面临很多问题,想发现它为什么会发生?它会如何发展?我们希望通过研究得出答案,我认为这个研究就是科学的措施,也就是说从一般意义上说就是这个事情为什么会这样?今后怎么样?针对这个做研究,这个研究就是科学,有点像循环经济。

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高云峰老师讲话会配以精确的手势,恩,是精确地

小姬:谢谢老师,看得出来你确实是一位科学家,我想问一下这位妹妹你觉得科学是什么?

小妹妹:我认为科学就是做实验。

小姬:科学就是做实验是吗?这个科学家太喜欢了。

周忠和:科学就是回答目前人类所不知的一些问题。

贺日政:这个没好好想过,科学是一种探索,也是一种知识,也可以是一种思考。

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韩松:科学是一种娱乐。

韩松老师带病来参加看片会,可看起来很酷

韩松老师带病来参加看片会,可看起来很酷

黄晶(Topaz,偷拍):我觉得科学是一种"高级"的,当你们已经满足了吃饱穿暖闲着没事找点科学的事情干干。

4

话说的随意,其实偷拍是个靠谱的松鼠

小姬:偷拍老师写过一个虚假的访谈,就是姬十三访谈松岛枫,你们可以到网上搜一下这个东西。

他会说中文吗?请问科学是什么?没关系你可以说英文……

观众(某外国朋友):I think科学是……(小姬注:这个,是英文吗?)

这个场所就是一个非常好能思考科学是什么的一个环境。

小姬:谢谢,接下来我们要看一下这个东西,让老百姓告诉你科学到底是什么。

小姬:接下来我跟大家介绍一下今天的嘉宾,了解一下今天的嘉宾是谁待会儿你可以思考一下你想要问什么样的问题,我来一个一个介绍:

高云峰,清华大学航天航空学院副教授、航天专家

周忠和,著名生物学家,孔子鸟化石的发现者之一,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员

张劲硕,中科院动物研究所在读博士,主攻蝙蝠等哺乳动物多样性研究和保育故经常夜晚潜入森林,钻进山洞

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劲硕老师激情四射

贺日政,地质科学院地质研究所博士,主要从事构造地球与地质学研究

黄晶,松鼠ID"Topaz"(偷拍)地球化学博士后,主要从事地球早期演化和生命早期演化研究

韩松,著名科幻作家,新华社高级记者。韩老师让我特别特别感动,因为他今天本来要在新华社值班的,但是他找人替他值了班,而且他今天还在生病,所以我非常感动他能够来到我们的现场,请大家给点掌声,谢谢!

接下来我们要看的这个片子不是说地球是怎么被毁灭的,而是说突然有一天人类消失了地球到底会变成什么样子,一个小时之后、两个小时之后、一天之后、一年之后和150年之后地球到底会变成什么样子,接下来就请科学松鼠会的机器猫打开时空传送门,让我们看一下人类消失后的世界是什么样子。

提问:在人类灭亡的最后一年由猩猩变成了最智能的生物,因为现在野生动物通过动物园等来饲养,人类灭亡之后这些生物还有没有自我生存能力?可能由它们来统治世界吗?

张劲硕:片子结尾实际上是给大家一个悬念,给大家一个延伸、思考的空间,但是我个人认为你说黑猩猩或者智商比较高的动物统治地球,我觉得这个可能性不太大,看你理解统治的概念,按种类来说我觉得应该是啮齿类的,老鼠是比较聪明的,松鼠也是啮齿类的。动物园里的动物是供大家观赏用的,老虎等在短期内还是可以生存的,既然老虎能出来,猪、羊也能出来,所以对于老虎这些来说还是有得吃的,所以我觉得短时间内它们还是可以生存的,但是长远来讲,如果是城市里的动物消亡的会比较快一点。现在生活的空间也有很多动物生活在我们旁边,只不过你不了解,包括蝙蝠,地下的一些动物,刺猬、鸟等等,它们一直和人生活的很好,即使人没了它们可能会生活的更好。

我们生态学上讲叫做种学或者群落的演替,从草到森林,然后森林逐渐的扩大,实际上是这么一个过程,对于整个的生态系统实际上就是这样一个过程。如果没有人的话,也许地球是更好的。

下一个主宰世界的我预测了一下,可能是老鼠。因为人灭亡之前,动物可能就会被人带灭绝了,人多大一个基数啊,如果人都无法生存的话,那黑猩猩早就灭绝了,而且人利用杀动物来挣钱这种趋势越来越厉害,比较顽强的像"小强"、老鼠还有可能生存。

周忠和:人类的影响百巨大了,没有人以后我觉得很难说谁来主宰世界,生物演化并没有一个规定的规律和方向,不能说一百万年、二百万年就会出现这样智慧的生物,这是充满变数的事情。

小姬:人类能发展成智慧生物也是因为我们运气好。

周忠和:从我研究古生物人的角度来讲,地球上出现人类的历史是很独特的,是一个机遇,外星我认为不会有生物,因为出现跟地球类型的情况是很不可想象的,这是杞人忧天的事情。

高云峰:如果说人类突然灭绝的话,我以前看过的科幻小说,它可能能发展,但发展不到这个顶层,专家在这因为人类的发展有一些偶然性也有必然性,在动物群中人类发展到顶层这是一种偶然性,如果在宇宙中寻找一些外星的人,可能一万个星球上存在生命,可能有一两个星球会发展的很好,这就存在着偶然性。

再想到很早以前没有任何生物的时候,只有没有生命的分子,慢慢变成有生命的大分子,再慢慢变成各种大生物,这是由巨大数目的分子通过多少亿年的碰撞,逐步变成小细胞然后慢慢发展起来的,我们遇到宇宙人的可能性很小,但是这种可能是存在的。

以前我讲到航天的发展,另外我们研究航天另外一个目的是,我们要发展出人类航天的技术,其中之一是要了解地球本身,另外是了解其它生命,如果我们一旦能够发现到某些外星文明的话我们可以得到借鉴,因为人类发展到这个水平已经是很高了,但是我们发现并不是到这个时候人类更和谐,而是战争、恐怖主义等等,我们想发现一些外星文明,找到一个文明史存在着几万年、几十万年,它存在一定有它的原因,我们想在其中得到借鉴。另外如果是一个灭绝的文明,我们也能在其中找到教训它是为什么没了。

韩松:到底是有智力的生物还是低级的生物更厉害?现在没有任何证据证明有智慧的生物更适合生存,相反有智慧的生物才更容易灭绝,最厉害的生物都是很小的细菌,蟑螂等等这些东西。当然中间能进化成有智慧的生物,为什么会产生智力,智力不是为了生存,智力是为了审美。为什么说科学是一种娱乐就是这个道理,归根到底科学还是一门艺术,统治地球的生物应该是有艺术的生物。

提问:在电影里面提到人类是一瞬间小时的,在我看来这是不可能的,人类应该是处于一个同步的水平,可能和自然达到一个平衡点,达到工业革命之前的水平,这个问题各位怎么看?能源耗尽的话人类会怎样?

贺日政:我认为未来会找到一种替代能源,可能会比现在发展的还要好。

另外一点,地球只是宇宙中微不足道的一点点,非常渺小,特别是石油这些能源的演化史还没有什么可以解释,所以这个有点太悬。

另外,人类不可能突然的消失,因为人类发展到现在也是逐渐演化来的,特别是《2012》那个电影说突然就消失,那是非常不现实的一种假象,从某种意义上来说这种假象是不科学的。

小姬:《2012》哪里不科学呢?非常激烈的地壳运动用有没有可能发生?

贺日政:历史上也有过这种情况,但是地球不会灭亡也不会消失,可能会更促进你的发展,并不是一切事情都是往坏处发展,比如说我们的地震,像汶川地震这样的大地震发展之后,更好的是给人类一个提醒,但也有它危害的一面,但这个危害是由于人类发展的太快,或者说在发展过程中很不讲科学,就是这样造成的结果。

小姬:您刚才说人类突然灭亡不太可能,我还想知道像《2012》中提到那么剧烈全球地块运动,可不可能?

贺日政:那个不可能,地球不可能瞬间就灭亡,这个很难想象,如果说这是几十万年之后还有可能,瞬间灭亡是一种幻想。

对于能源耗尽给你举个很简单的例子,比如说中国,中国的地下能源有多少?谁也不敢说,举个简单的例子,在西藏青藏高原,也有油,夏季的时候动物不进地里面了,就是因为里面有油、有沥青,但是青藏高原到目前为止还没有找到油的存在,还有多少也不知道,但是我们要有这个意识。

高云峰:如果你关注我们的地球的话,很多燃料、石油就会耗掉,但是把眼光看的远一点,我们可以在太空、宇宙中得到很多能源,比如说我们现在在用核燃料发电,未来可能也会发生一些剧变,但我们可以考虑一下,可以到月球上找一些能源,在粒子里面提炼一些能源拿回地球,人类未来发展甚至可以把某一个小行星抓回来,所以有的理论说,文明历史,或者文明程度取决于你能量掌握的程度,如果你烧树枝就处在牧民的时代,如果你掌握时代就进入工业时代,如果再发展就会利用核燃料,但是现在也很有限,要考虑你怎样往太空发展,因为我是研究太空的,也许有朝一日人类的发展水平,会飞出太阳系,在太阳系之外找一些能源,这样就可能成为宇宙的主宰,人类会不会灭绝?这个要怎么去看。

提问:我是学计算机专业的,我想问韩松老师一个关于想象力的问题。韩松老师能不能给我们一个比较合理的,人类会不会突然全灭绝科学的想象?还有一个限制,我想到的,不要说比如基因武器引发的基因战争等等,在不发生基因战争的情况下还有没有很合理有逻辑的假设?

韩松:刚才不是说,能源那个问题就能把人类灭绝。

小姬:各位老师你们都想一想,如何在瞬间灭绝所有人类,但不破坏其它的生态系统。

韩松:看瞬间是多长的瞬间,比如有人认为这个瞬间是一个月,日本写过一个小说,说出现石油危机,这个能源问题不光是一个科学问题,世界末日的问题首先是个艺术问题,其次是个经济问题,比如《2012》投资了2亿美元拍摄,另外是个政治问题。所以日本的小说里面本来没有多大问题,就是个石油危机,但是加上这些问题之后日本列岛一下就崩溃了。不说基因武器,比如纳米技术的发展,它就是针对人类,在人类身体里面植入纳米微型机器人为人类治病,这个也是很危险的,它会把人类一下子扫光。还有小行星撞地球也是这样。

我想人类肯定受不了,很多生物,比如恐龙灭绝了,但其它低等的生物生存下来了,科幻里面有十几种灭绝的方式,除了基因之外的,比如说你学计算机的,计算机就很危险。科学本身是双刃剑。

高云峰:我们想象在未来的若干年之后,由于你的发明,比如你拿计算机发明了什么什么,以至于每个人植入了芯片,在另外一天突然这些芯片结束了,然后动物全部保留了,这是满足了第一个条件。

第二,如果人类突然灭绝动物不灭绝的话的一个原因就是中断,我们说某年某月人类就灭绝了,然后人们都很虔诚的就全都自杀了。

为了回答你这个问题我突然编造这两个理由,但我相信这是不会实现的,如果有这样的情况我觉得肯定会有一两个人避免这种情况出现,因为总会有救市英雄。

黄晶:2007年有一个大片《我是传奇》,里面有一个空的纽约,原因是病毒,所以有全球性针对人类的病毒感染,人类又没有办法,比如说现在的艾滋病和某些流感。

1993年的卢旺达的大屠杀,一个星期的时间,就是两个民族互相杀,杀来杀去死了100多万人,卢旺达大屠杀还是很原始的方式,大家拿刀砍,而现在来说的话,如果拿原子弹的话我想遭殃的不仅仅是人类。

小姬:主要是自相残杀会毁灭我们这个种族。周老师能介绍一下怎样能够毁灭人劣马?

周忠和:地球历史上恐龙灭绝前有一次大的灭绝,然后是恐龙灭绝,所以瞬间灭绝得有一个时间的概念,能源能不能致人灭绝我觉得不大可能,我觉得只有自己把自己毁了,地球生存了30亿多年,没有任何一种灭绝的机制,没有把整个地球的生态系统造成毁灭性打击的,但是对于一个物种很难说,对于整个地球来说瞬间毁灭这个不好说,我很难想象以科学难以支撑的东西。核武我觉得完全有可能,人类发展到一定程度会毁灭自己,连带其它生物灭绝,这是完全可能的,人类已经致使灭绝很多生物物种,其它任何一种物种会不会把人类灭绝充满了很多未知。

小姬:刚才张劲硕冲我点头,你到底想说什么?

张劲硕:我先听听各位老师的意见,然后我发表一下我自己的观点。

艺术家有艺术家的想法,但是我觉得,中国古代哲学里面讲的天人合一太了不起了,因为我研究动物以后,因为我们现在要保护物种,因为我是做"保护"的,你要搞清楚它的起源、它的进化、它为什么会灭绝,其实人永远是自然的一部分,这是我的观点,人必须要顺应自然或者叫适应自然。

达尔文讲物竞天择适者生存就是这个道理,如果人试图想发个航天器、去其它行星、寻找外星人等等,这就是自毁灭亡,人就是领长类动物,人归造人科,人有两种大猩猩、黑猩猩,然后人就是高等的类人猿,包括老鼠,实际上它们的基因水平跟人也是很接近的。

我想说的是,要把人摆正一个位置,谈一个哲学的问题,人灭绝也好、物种灭绝也好,这些应该是必然的,因为从物种演化来讲,从生到发展到死亡,这是一个宇宙的规律。

所以我们现在考虑人类灭绝,不如应该更多的考虑怎么珍惜我们的自然、怎么珍惜我们现在生存的状态,怎样让这种自然在有序的情况下像我们科学发展观讲的一样,要持续发展。

另外还有一些偶然的事件,比如地质事件,比如撞击,可能会影响一些大行星的转变,偶然的地质事件会使人类很大数量的消减。

另一方面,西方的科学现在崇尚的也有一点像中国古代讲的天人合一,实际上现在有一个新的学科,尤其是艾滋病出现,还有SARS的爆发,还有禽流感到现在的甲流,这些疾病都有一个特点,以前肯定是不存在的,但是它是由于野生动物身上携带的病毒整合到人的身上,然后再经过变异,再进行传播,这些是突发性的传染性的疾病(EID),这样的疾病实际上很可怕,因为进化有一个协同的作用,细菌也好、病毒也好,实际上是存在了很长时间,跟你有一个驳议,如果把你全杀死的话它也无法生存,人身上有很多病毒跟你同样生存,但EID不一样,它是突然出现、突然爆发,这种情况下可能未来会对人类这个物种会造成很大的影响,这就是西方所讲的"保护医学",或者说以保护为目的,它所强调的是野生动物、生态系统、人类健康是相互� 调的。所以我认为最终的落脚点还是应该珍惜现在,应该远离毒品。

高云峰:我觉得他说的不完全对,大家可以判断一下,刚才说航天器的发展对人类没利,完全不是这回事,我们发现在地球附近有很多小行星,某一天小行星就会撞地球了,假如真有一天有小行星来撞地球的话,你是等着撞你呢还是要想办法改变它?比如我们发射个原子弹影响它一下,或者说表面铺一层膜让它稍微偏一点点,这样就不至于撞地球了,不至于坐以待毙。

我们稍微看的长远一点,宇宙才是我们的活动舞台,地球只是我们的摇篮,最终我们一定要走出摇篮。

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近看图灵碗 (一. 从苏黎世到巴黎) (上)

Sun, 24 Jan 2010 22:43:24 +0800

我们的旅程从世界花园瑞士开始,1958年5月27日,苏黎世过完了六鸣节,到处春暖花开。就在4年前的这个季节,图灵离开了人间。

这一天,一场8个人的讨论会将在苏黎世召开,没有花,没有酒,连个专门的会议名称都没有。会议桌的一边,是美国计算计学会(ACM)的4名代表,另 一边是德国应用数学和力学学会(GAMM)的4名代表,索性把地点和双方名称连起来,就叫苏黎世ACM-GAMM会议。后来的历史将会证明,这场毫不隆 重、甚至不太圆满的会议,改变了此后的计算机科学,特别是对于1922年成立的GAMM来说,这场会议几乎成了它唯一的光辉事迹。8名代表陆续抵达了苏黎世,他们将要在此讨论,规划一种新型的编程语言,叫作国际代数语言(IAL)。

在电子计算机刚刚出现时,想让它干活十分不容易,关键的问题就在于,计算机听不懂人类语言。既然没法让计算机说人话,人们只好使用机器语言跟它们沟通。

左手是电线,右手是开关,这就是最早的机器语言(图为1946年的ENIAC计算机)。程序员先在纸上把程序设计好,然后进行持续数周的扳开关和接 电线的工作,读者如果做过数字电路的课程实验,就能体会到那是怎样的麻烦,万一哪根儿线断了,排查起来那就是恶梦的样板。后来,程序员们有了新方法,把程 序设计成打孔卡片(有孔没孔就是二进制),于是编程的主要工作变成了打孔,大家要是有兴趣,把自己身份证号码转成二进制,打在纸条上,看看是什么滋味。打 一个数尚属不易,打一个程序就不难想象了。再后来,冯诺伊曼提出的存储程序实现了,人们把程序像数据一样保存在机器里,随时调用,编程从这时起才正式变成 脑力劳动。但别高兴得太早,虽然不用接电线和打孔,但编程还是要用0101001111,就像《麦兜的故事》里面麦太太说的,鸡包纸包纸包鸡包鸡包纸包再 包鸡鸡鸡。这种程序,编的时候只有作者和上帝能看懂,过一阵子之后,恐怕只有上帝能看懂了。随后,人们把一些常用的指令用一些"助记符"来代替,有了 ADD、MOV这样的写法,形成了汇编语言,但本质上跟鸡包纸包鸡还是同一码事。

1953年,IBM公司的巴科斯(John Backus)再也忍不下去了,这哪里是编程,这不跟受刑一样么。他揭竿而起上书董事长,要为IBM704系列计算机开发一种新型编程语言。号称计算机之 父的冯诺伊曼当时是IBM的顾问,他坚决认为这个提议十分不靠谱,但也许是应了有心人天不负,董事长Hurd同意了这个计划。

巴科斯1924年出生在美国费城,他的父亲是一家火药公司的员工。巴科斯小时候不爱读书,勉勉强强混了个中学毕业,进入弗吉尼亚大学学习化学,成绩 依然很不好。二战爆发后,巴科斯参加了美国陆军,在Haverford学院(这可不是哈佛)接受医疗训练,准备治病救人,结果别人没救成,倒是发现自己长 了一个脑瘤,于是接受了手术。后来,巴科斯打算当一名无线电技术员,在训练过程中,突然对数学产生了极大的兴趣,于是进入哥伦比亚大学学习数学,于 1949年获得硕士学位,进入了IBM公司工作。

巴科斯开发新语言的提议得到了批准后,立即组建了一个开发小组,并担任组长,主持开发工作。1957年,第一套Fortran语言诞生了,尽管呱呱 坠地时哭声不响,第一次演示就出了编译错误,但还是坚强地活了下来。本文不是编程教材,对于Fortran的具体细节,就不过多叙述了,但是我们要记住这 个名字,因为它是非常耀眼的。Fortran是世界上第一个被正式应用的高级语言,所谓高级语言,是说它的语法更接近人类语言,而不是鸡包纸包鸡。从此以 后,程序员不必再背那些枯燥的机器码,只需用"IF (x > 0) THEN x = 0"这样的简单易懂的方式编程,可想而之它的推出让人多么兴奋。在电影《硅谷海盗》中,微软CEO鲍尔默讽刺说,要想激起比尔盖茨的性欲,必须这样叫 床:Oh!Fortran~Oh~For~~Tran~。直到如今,经过多年改进的Fortran仍然在计算机界占有一席之地,不知道知天命之年的 Fortran是否会记恨,当年冯诺伊曼差点把它掐死在摇篮里,戏剧的是,就在第一套Fortran诞生之前两个月,冯诺伊曼因癌症去世了。关于Fortran就先说到这里,尽管它光辉夺目,但对于本文来说,它只是配角。在上世纪 50年代末,编程语言的矛盾已经白热化,并非Fortran一己能够力挽狂澜。况且Fortran本身还有一个严重缺陷,它为IBM704而生,依赖特定 的机器型号,很难移植到别的机器上。革命尚未成功,同志仍需努力,在这个时候,ACM和GAMM都对编程语言有一些想法,于是他们决定坐在一起讨论讨论, 规划一种更好的语言。苏黎世讨论会就是在这样的背景下召开的。

Fortran语言之父巴科斯这回又没闲着,作为ACM的代表之一,他也来到了苏黎世,想再次参与锻造新刀。这次制定语言,主要有两个原则,第一点 毫无疑问,要使它更容易被人类理解,这是一直以来的革命方针;第二点,是要弥补Fortran的一些不足,主要是要具有通用性,兼容不同型号的机器。

讨论会开始了。由于只有8人,不必拘泥形式,再加上诸位代表都是理工背景,说起话来锱铢必较,这场讨论,注定激烈无比。

为了描述即将诞生的国际代数语言,巴科斯用他带着重重鼻音的费城口音,首先提出了一套用来描述语言的语言,称为巴科斯范式。我们知道,学英语的时 候,有一些"主+系+表"之类的句套子,对学习英语有很大帮助。对于计算机语言,也需要这样的句套子来描述它,巴科斯范式就是为了描述IAL而提出的。当 然这个范式并非这么简单,它也能描述其它编程语言,甚至一部分自然语言,是一套非常了不起的设计。

有了巴科斯范式,8名代表你一言我一语,将自己在设计语言方面的经验倾囊而出,开始制定国际代数语言的标准。正所谓众口难调,每个人都对自己心中的 新语言有着自己的观点,大家很快就陷入了争执,谁也不让谁,抢着用飞快的语速反驳对方,屋里的空气陷入了紧张,一个接一个的"IAL"、"IAL"、 "IAL"飘在空中,不停地游荡。这时,ACM小组的主席艾伦佩利(Alan Perlis)突然瞪着圆圆的眼睛大声说:停!你们难道没发现"IAL"这个词很绕嘴吗?

佩利比巴科斯大两岁,1922年出生于美国匹兹堡,与巴科斯的家乡费城同在宾夕法尼亚州,俩人也算是半个老乡。佩利虽然出生在愚人节,但他一点儿也 不笨,比起巴科斯,佩利可算是年轻有为。无巧不成书,佩利初入大学时也是化学专业,他在21岁时,获得了卡内基理工学院的化学学士学位,这个学院就是现在 美国计算机专业排名第一的著名学府,卡内基梅隆大学。与巴科斯巧合的是,刚刚走出大学校园的佩利,看到满街都是征兵海报,看到山姆大叔紧盯着他说"I want you",看到珍珠港事件后神经绷紧的美国,也选择了参军。更加惊人的巧合是,佩利也是在服役期间突然对数学产生了强烈兴趣,并转而攻读之。1950年, 他在麻省理工学院获得了博士学位。两年后他来到普渡大学,出任普渡大学计算中心首任主任,在普渡安装了IBM CPC计算机,并为其设计了一个叫作IT(Internal Translator)的编程语言。过了四年,这个毕业才6年的34岁年轻人,又一跃当上了卡内基理工学院第一任计算机科学系主任,为卡耐基配置了IBM 650,顺便把IT语言移植到650上。这些工作使佩利在程序语言的设计方面,有了许多经验和体会,所以在ACM成立这个程序设计语言委员会时,佩里坐上 了主席的位置。诸位读者,假如这个惊人的成长步伐让您吃惊,那您可要好好地适应一下了,在我们这个系列的文章中,比比皆是这样的天才人物,会让您脊背发 凉。

言归正传,我们刚才说到,佩利在讨论时,认为"IAL"这个词很绕嘴。假如他懂一点中文,没准还会发现,这个词一旦读快起来,很像汉语中的"哎 哟"。佩利扶了一下眼镜,继续说道:我想不明白为什么要起这么个名字,不但很绕嘴,而且狂妄自大,不就是个语言么,何必扯虎皮做大旗,叫什么"国际语 言"?佩利此言并无它意,然而他一心只顾着说,没有注意到身边的巴科斯此时已是脸红耳热,巴科斯所在的公司,早在1924年还在卖人口统计卡片的时候,就 "狂妄自大"地改名叫作国际商用机器公司。

尽管佩利认为IAL这个名字既绕嘴又狂妄,但其他代表却觉得这个名字好听又大气,再说这又不是什么要紧的事,何必在这上面浪费口舌。这件事情仿佛成 了插曲,直到五天后会议结束时,新语言的名字仍然是IAL,并写进了会议总结。也许这些代表怎么也没预料到,佩利在一年之后,还是执意改掉了这个名字,他 们更没预料到在多年之后,新的名称将以烫金大字铭刻在计算机科学的历史上,而IAL却鲜为人知。

取代"IAL"的新名字,叫作ALGOL。这是ALGOrithmic Language的缩写,即算法语言。后来Bauer强调说,ALGOL这个名字,是Bottenbruch最先提出的,这两位都是苏黎世讨论会的德国代表。

除了名字没有达成共识之外,最终大家对新语言的句法也没能统一意见,苏黎世ACM-GAMM会议带着许多未尽的争议,在1958年5月1日草草落下 了帷幕。然而,对于这些科学家来说,事实胜于一切雄辩,绝不能陷入驴子的困境。会议结束后,他们立即投入到实现新语言的工作中——既然分歧不能解决,那就 干脆两种都做出来再说。他们成立了一个ZMMD小组,旨在开发一种ALGOL语言的编译器,ZMMD这个名称的由来,是其几位组员以及他们使用的一台 Z22计算机分别所在的四个城市的开头字母。

请计算机专业的读者们在此稍息片刻,容我给其它专业的读者稍微解释一下什么是编译器。前面我们说过,因为计算机没法理解人类语言,我们需要用机器指 令来编写程序,我们现在有了高级编程语言,不必使用麻烦的机器指令,这并不是因为计算机学会了人类语言,而是因为我们请了一位翻译。简单地说,它能够把高 级语言翻译成机器指令,既使我们不用再做那些机械劳动,也能满足机器们的冰冷胃口,这个翻译就是编译器,它本身也是一套程序。好了,大家回回神,继续我们 的故事。

就在不久之后的1958年年底,欧洲的冬天到来了,世界各地的游客纷纷来到壮丽的阿尔卑斯山,体验激动人心的滑雪运动。就在这个冬天,在ZMMD小 组的努力下,第一套ALGOL语言及其编译器成功地开发出来了,按照年份,命名为ALGOL58。好玩的是,ALGOL58有三种不同版本的语法,在实际 编程和书面表达时写法是不同的,有点像汉语分白话文和文言文,其差异之大,连小数点的写法都不一样。由于巴科斯的参与,ALGOL58既继承了 Fortran的许多优点,又弥补了Fortran的许多不足,一度使Fortran的地位面临着严竣的挑战。这里我们不详细介绍ALGOL58的样子, 它的生命实在太短暂,很快就退出了历史舞台。因为,就在一年多以后,ALGOL58的创造者,包括巴科斯和佩利等,对这种新语言有了许多新的体会和感受。 1960年1 月,他们召集了其他几位参与ALGOL工作的计算机科学家,来到了浪漫之都巴黎,再次召开了一场关于ALGOL语言的研讨会。

(未完待续)

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几多时光,雕刻地球(2)

Sun, 24 Jan 2010 07:00:18 +0800

地质时代

让我们稍微上溯一点来到1500年。这一年正是末日预言(没错,那时也有末日预言……)所喜爱的年份,因为七十士译本按照年代累加大概是公元前五千五百年左右创世,加上一千五百年正好是七千年,和上帝七天创世相对应(看看,象征主义推理方式和Ussher的方法的区别)。但也正是这一时期,多才多艺的达芬奇同学首先提出,化石贝壳表面的纹路说明它们也曾经是生物,后来才被岩石包裹起来的;而非一直保持原样。正是这一发现为后来的地质学奠下基础。

时间快进到1819年,伦敦的King’s Bench Prison——一所欠债人专用监狱迎来了一位新房客。这个一脸憔悴的中年人有一个平淡无奇的名字:威廉·史密斯(William Smith),因欠款无力偿还被判刑11个星期。提前剧透一下,这个可怜虫正是我们地质时代的主人公。

William Smith(1769-1839),有些工程师的架势了……

话说史密斯这小子1769年出生于一个小农场主家庭,幼时失怙,母亲改嫁,被叔叔抚养长大,自小无人管教、游手好闲。诸位看官要说,怪不得,年少放荡,年老凄凉——不过且慢,哪有那么简单的故事。叔叔后来觉得年轻人这样下去是不行滴,发现他比较热衷于收集石头,于是因势利导建议他学习一些几何学、测量学的东西,就一辈子跟土地打交道算了(瞧人家的教育理念……啧啧)。这一下可算歪打正着,小史密斯迅速展现出他与大地的亲合力,虽然一切知识皆为自学,但是发挥出来威力不减;很快他就以训练有素的测量员身份跑遍了英伦三岛。

1794年,法国大地人头滚滚血流成河,而在平静的英国,史密斯正受命为一条运河的开掘担当测量指导。正是在这里,他意识到化石的分布并不� �散乱的,而是和地层有关。早在1669年,丹麦人尼古拉斯·斯丹诺(Nicolas Steno)就在研究鲨鱼牙齿化石时意识到沉积岩石的形成不是上帝一次完工的,而是一层层叠上去,老的在下,新的在上。但是这个原理只适用于完整未受扰动的沉积岩层,而实际上的岩层常常是肝肠寸断体无完肤。

可史密斯发现,尽管岩层乱了,其中的化石并不改变,而且每一种化石都有其特定分布的地层,从不越界;就好比我们今天看到霸王龙骨骼就知道这片地层一定是在白垩纪形成(嘿,可不是侏罗纪啊,电影里那是穿越了)。这样,化石不但可以用来推断地层的时代,还可以在破碎的地层之间牵线,从而让不同地区的岩石连为一个整体并且推测这里发生了怎样的破裂。这方法有点耳熟是吧?对,Ussher就是用这个原理把不同文明的历史记载串在一起的,可谓英雄所见略同。传言道,古生物学的祖师级人物居维叶(Cuvier)同学能够用一块� �骨复原出整个生物的形貌,恐怕是夸张了;但是用一块化石推算出整套岩层的年代,在史密斯手中则绝非虚言。所谓一花一世界,一沙一天堂是也~(莫非威廉布莱克也学过地质学?^_^您还别说,伦敦地质学会历任会长中还真有一位叫做威廉布莱克的……虽然肯定不是同一人。)

等等,眼尖的同学要跳出来说了,别想这么把我们糊弄过去,你这具体年代倒底是如何得出的啊?没错,要问史密斯同学具体的岩石是几万年还是几十万年,他也一样茫然。根据化石建立的尺子(学名叫做"生物地层学")只能计算相对值,排出谁老谁新的次序,但是面对绝对的年龄则无能为力了,就像一把尺子没标刻度——但是总比没有要强得多;而更重要的,这把尺子让人明确地意识到,人类历史在它的刻度上面只占据短短的一小段,在人类历史之前存在的故事� �远为久远、远为丰富。最关键的是,这是第一把根据实物计算出的尺子,而非虚无缥缈不知传了几代的经文。这样,对于历史文献的态度,小史又补充上第二点:发掘出来的东西(石头)胜过一代代传承下来的东西(经文),因为后者可能经过有意无意的改动。

好了,这个主意并不复杂吧?也许泛泛如你我之辈盯石头盯久了也能想出来。但是牛人不愧为牛人,史密斯才不满足于这么小儿科的东西,他要根据这个原则把英格兰和威尔士的地质图画出来!根据生物地层学原理画地质图,这种事情说起来容易,做起来——哎,个中甘苦,非亲历不能体会啊。就好比福尔摩斯揭晓答案时大家都很爽,天知道他为此抽掉了几袋烟草、拉断了几根琴弦?为了收集数据,史密斯足足跑了14年的野外,时常一年行程上万公里——而且不是坐飞机。总之这件事 ��不但让他倾家荡产,还让他新婚妻子一病不起。而且这个时候他的侄子的双亲又去世了,又得照料侄子……

终于熬到1815年,一份长2.4米、宽1.8米、注释厚达50页的全彩地质图终于诞生了,第一版只印了5份(不知算不算一项世界纪录)。然而就在此刻,伦敦地质学会会长George Bellas Greenough竟然无耻地给这位自学成才的"民科"(看见没有,这才叫真正的"民间科学家";科学理论都要落到实践之上才有价值。那些光拿出几万字看不懂的文章来吓唬人,却不给出任何验证工作的伪民科们可以歇菜了)背后捅了一刀子。他声称,地质学会马上就会出版类似地质图,价更廉物更美。

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(点击看大图!)这就是当年他的那份地质图。真的很漂亮……挂一幅在家里一定非常拉风^_^


这一下可让史密斯招架不住了,人家毕竟是正规军。顺便说一句,那时的地质学会风头正劲,已经是仅次于皇家学会的强大科学组织。结果就是,他的地质图销量大受打击,负债累累。苦撑数年,卖掉无数珍爱的化石,最终仍然被判入狱,待他出狱时,发现自己居住了14年的家已经被查封,家产全部没收。然而就在这一年,地质学会的地图出版,仅在部分细节和绘图上略好过史密斯(考虑到地质协会的资源,这不足为奇),而明显在地层界限上大量地"参考"了史密斯的地图,却不肯承认他的贡献;后来发现,Greenough甚至曾经通过不太光明的手段获得了史密斯的手稿。当然,剽窃他地图的不止学会一家,而地质学会也确实早在1809年就开始筹划绘制地质图,并在1812年给出了一个十分粗糙的草图,但是身为最具影响力的组织,最后的结� 完全不提史密斯的名字,未免太发指了。

部分原因在于地质学会的势利眼:尽管当时的英国工业革命大大推动了采矿业和土木工程的进步,并产生了对地质学实践知识的强烈需求,学会派仍然坚持地质学是"贵族"学科,像史密斯这样出身贫贱的人自然不在圈内。按照布莱森的说法,学会建立之初"每月碰一次头,一边喝一两杯马德拉白葡萄酒,吃一顿交际饭,一边交换对地质学的看法。这顿饭的价钱故意定在昂贵的15先令,以便使那些只有头脑(而没钱)的人望而却步。 "实际上史密斯很愿意也绝对有实力加入地质学会,但是从没人给他发邀请——这是入会的先决条件,于是他也只能单干并遭受"贵族"们的歧视。

另一方面,学会内部弥漫着传统的培根哲学:纯粹经验观察,不要被理论"束缚"。史密斯的化石地层学是建立在"化石与地层一一对应"这条理论上的,让不少人颇为怀疑;像Greenough这种极端怀疑派甚至不太相信"地层"是真实存在的概念,因此他们很可能是企图和以化石为主要依据的史密斯划清界限。但是正如他们后来被迫认识到的,科学实践不配上理论完全玩不转——所以最后不得不违心借鉴史密斯的地图却又不好意思承认。

无论如何,科学的进展可以被少数人推迟,却不能被阻止。迟来的荣誉终于在1831年以伦敦地质学会首枚渥拉斯顿奖章(Wollaston Medal,直到今天仍然是伦敦地质学会的最高奖励,也是整个地质学界的顶尖荣誉)的形式降临。时任会长、著名地质学家Adam Sedgwick慷慨陈词:"因为我们正使用的语言,是他在科学还处在幼年时教给我们的;当我们合力将自然神殿的塔尖建起时,我们用的图纸是他设计的,基石是他铺下的,坚固的墙壁是他竖起的,这一切都是他独自努力完成的。"困扰史密斯半生的财务问题也被国王威廉四世颁发的终生养老金解决。而1865年,学会终于在自己的地质图上加上了史密斯的名字,只不过此时史密斯已经去世26年了。

(下期预告:物理学开始走入视野……)

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