史蒂芬·沃爾夫勒姆

史蒂芬·沃爾夫勒姆（Stephen Wolfram，1959年8月29日），舊譯史蒂芬·沃爾夫雷姆，是電腦科學、數學、理論物理方面的著名英國科學家。他編寫了著作《一種新科學》。同時，他還是著名大學伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的兼職教授。2012年，他成為美國數學協會的院士。

作為商人，他是軟體公司沃爾夫勒姆研究公司的創立者和執行長。在公司內部，他是數學軟體 Mathematica 和計算型知識引擎 Wolfram Alpha 的主要設計師。他近期的工作主要是基於知識的編程，把 Mathematica 程式語言進一步拓展為 Wolfram 語言。他的相關著作《Wolfram 語言入門》的英文版發行於2015年。在學術上，他以粒子物理學、元胞自動機、宇宙學、複雜性理論、電腦代數系統上的研究成果聞名於世。

## 早期生活

史蒂芬·沃爾夫勒姆1959年出生於倫敦，曾先後就讀於伊頓公學、牛津大學。他的父親雨果·沃爾夫勒姆是小說家，母親西比爾·沃爾夫勒姆是哲學教授。

### 雨果·沃爾夫勒姆

史蒂芬的父親雨果·沃爾夫勒姆（1925 - 2015）出生於德國波鴻市，是一位紡織品製造商，曾擔任盧勒克斯公司的常務董事，織物盧勒克斯的製造商，同時也是三本小說的作者。雨果出生於德國，於1933年移民到英格蘭。當第二次世界大戰爆發後，年輕的雨果在15歲時離開學校，後來發現，因為他被視為一個很難找到一份工作「敵國僑民」。作為一個成年人，他參加了哲學和心理學函授課程。

### 西比爾·沃爾夫勒姆

史蒂芬的母親西比爾·沃爾夫勒姆(1931-1993，出生西比爾米施)從1964年到1993年任牛津大學瑪格麗特夫人學堂的院士和講師。她出版了兩本著作Philosophical Logic: an Introduction (1989)和 In-laws and Outlaws: Kinship and Marriage in England (1987).她翻譯了由Claude Lévi-Strauss著作的 La pensée sauvage (The Savage Mind)，但是後來否認了翻譯。她是犯罪學家和心理分析學家凱特·弗里德蘭德 (1902-1949)和物理學家 Walter Misch (1889-1943) 的女兒。在1933年德國國會大廈火災後，她從德國柏林隨父母和猶太精神分析學家 Paula Heimann(1899–1982)移民到英國。

## 家庭

他的妻子是一位數學家，他們有4個孩子。

## 教育和早期經歷

沃爾夫勒姆是一名左撇子。童年時期，他在學業上並不順利，在學習算術上遇到了困難。12歲時，他編寫了一部關於物理的字典。13歲至14歲之間，他編寫了3本關於粒子物理的書籍。它們沒有發表。史蒂芬·沃爾夫勒姆15歲時發表第一篇科學論文，17歲進入牛津大學學習；20歲時獲得加州理工學院理論物理博士學位，22歲獲得麥克阿瑟獎，23歲時創立複雜系統研究（complex systems research）領域，27歲時開發Mathematica軟體，創立了史蒂芬·沃爾夫勒姆公司，從事Mathematica以及其他數學軟體、電腦軟體的開發和發行。43歲時出版《一種新科學》。其中，Mathematica及相關產品同時獲得了技術與商業上的巨大成功，成為支撐史蒂芬·沃爾夫勒姆公司的旗艦產品。

### 粒子物理

沃爾夫勒姆從小就是個神童。15歲時，他開始在應用量子場論與粒子物理方面的研究和發表科學論文。課題包括物質產生和湮滅的基本相互作用、基本粒子和電流、強子和輕子物理、部分子模型，發表在專業的同行評議的科學期刊，包括Nuclear Physics B、Australian Journal of Physics、Nuovo Cimento 和 Physical Review D。

沃爾弗拉姆18歲時獨立工作在重夸克產生方面，發表了一篇引用率很高的論文以及另外九篇論文，並繼續研究，二十歲出頭就在粒子物理學方面發表多篇論文。他與傑弗里C.福克斯的強相互作用理論仍在實驗粒子物理學中使用。

他在伊頓公學接受教育，但在1976年進入聖約翰學院，17歲進入牛津大學，但發現課堂「awful」，因此1978年未獲得學位就離開，進入加州理工大學。次年，才20歲的他獲得了粒子物理學博士學位。他的論文答辯委員會由理察·費曼、Peter Goldreich、Frank J. Sciulli 和 Steven Frautschi組成，並且由Richard D.Field主持。

1981年，沃爾弗拉姆獲得麥克阿瑟天才獎。在他獲得博士後，沃爾弗拉姆在加州理工留校任教，成為麥克阿瑟獎學金最年輕的獲得者。

## 相關工作

### 複雜系統和元胞自動機

1983年，沃爾夫勒姆進入普林斯頓大學自然科學學院，進行對元胞自動機的研究。主要使用電腦模擬。他系統性地調查了基本元胞自動機制的類別，並發表了一系列論文，初步構建了 Wolfram 代碼的理念，發明了一維元胞自動機的命名系統，並且提出元胞行為複雜性的分類機制。他提出規則 110元胞自動機制可能具有圖靈完備性。

1980年代中期，沃爾夫勒姆與理察·費曼一起研究物理過程的仿真。並且提出複雜系統的場，設立了第一個相關課題的研究機構，伊利諾伊大學香檳分校的複雜系統研究中心（CCSR），還在1987年創辦了《複雜系統》期刊。

### 符號操作程序

1979年和1981年之間，史蒂芬領導加州理工學院物理系的計算代數系統（Symbolic Manipulation Program，SMP。即符號操作程序）項目的開發。

在1981年，史蒂芬被授予麥克阿瑟獎（MacArthur Fellowship）。1983年，他在國家自然科學學院進一步學習，並進行元胞自動機的研究，主要研究電腦模擬。

80年代中期，史蒂芬使用元胞自動機進行了物理過程的模擬研究。

### Mathematica

1986年，史蒂芬在伊利諾伊大學香檳分校建立了複雜系統研究中心，並開始開發計算代數系統Mathematica，第一個版本於1988年發行。在1987年，他與其他合作者共同創建了沃爾夫勒姆研究公司公司進一步開發和推廣Mathematica。史蒂芬現為公司首席股東。

### 《一種新科學》

從1992年到2002年期間，他還致力於他的著作《一種新科學》的出版，該書提供了一個非常簡單的計算系統的一種新的實證研究。此外，這表明了這些類型系統的基本推論，與傳統數學相比倒是更需要建立模型和瞭解自然的複雜。他的結論是，宇宙是在其本質上都是數字，並可以使用簡單的程序機理運行，該機理即元胞自動機描述的基本規律。他預測，在科學界，這種認識將會對物理、化學和生物學和其他一般科學領域，產生重大和革命的影響。這也是該書的命名原因。

### 通用圖靈機

史蒂芬建立了著名的最簡通用圖靈機，它具有2個狀態和5個顏色。接著，史蒂芬進行了2,985,984個可能的2態3色圖靈機的實證研究。從中，史蒂芬推斷出一種最簡通用圖靈機。

Stephen宣布把價值25000美元的獎頒發給提供了某個候選方案是否是通用最簡的證明的第一個人或者小組。而Alex Smith，一個年僅20歲的來自英國的本科生宣布已經證明了Stephen的圖靈機的全局性，並且獲得了該獎。而電腦科學家沃恩·普拉特後來宣稱已經發現該證明推理中的一個錯誤。對此，Stephen、Smith和其他人與普拉特的推理進行了辯論。

### 計算知識引擎

2009年3月，史蒂芬宣布Wolfram Alpha的發行。沃爾夫勒姆阿爾法作為一個知識型計算搜尋引擎，採用新方法提取資訊，並具有易於使用的界面。Wolfram Alpha不是一個簡單的搜尋引擎，因為它不是簡單地返回基於查詢條件的結果，而且嘗試通過計算獲得結果來輸出。

Wolfram Alpha 是微軟的必應和蘋果公司的Siri後台所使用的問答系統之一。

### Wolfram 語言

2014年6月，沃爾夫勒姆正式宣布 Wolfram 語言作為新型普適性多模態程式語言。該語言的文檔在2013年10月在每台Raspberry Pi機器上Mathematica和 Wolfram 語言綁定推出時發布。雖然 Wolfram 語言已經作為一種主要的程式語言在Mathematica中使用超過25年，直到2014年它才正式命名。沃爾夫勒姆的兒子克里斯多福在 SXSW 大會上使用 Wolfram 語言做了一個實時編碼演示並且發布關於 Wolfram 語言的官方博文。

2015年12月8日，沃爾夫勒姆出版英文書籍 《Wolfram 語言入門》，向沒有編程經驗的使用者介紹 Wolfram 語言和這種計算思維方式，該書的中文版也已於 2016 年 12 月出版發行。

史蒂芬 · 沃爾夫勒姆和克里斯多福 · 沃爾夫勒姆都為電影 Arrival 中外星語言的創造提供了幫助，其中就用到了 Wolfram 語言。

### Wolfram 物理計劃（2020年）

2020年4月，沃爾夫勒姆宣布了Wolfram物理項目，旨在減少和解釋超圖範式中的所有物理定律。這項工作是他最初在《一種新科學》中描述的思想的延續。

其基本思想是探索抽象重寫系統（在Wolfram MathWorld中稱為「替代系統」）的複雜性。其中主要對極端簡化的系統進行探索。大多數示例來自有序圖的重寫系統，通過與字串重寫系統相關的示例說明了部分概念，詳見 https://writings.stephenwolfram.com/2020/04/finally-we-may-have-a-path-to-the-fundamental-theory-of-physics-and-its-beautiful

沃爾夫勒姆的物理項目建立在類似元胞自動機的理論上，可能最終探明物理理論的本質。這種新引入的有序圖系統以一種不同於細胞自動機的方式進行幾何解釋，而主要是這些幾何解釋為類比物理定律提供了切入點，該理論能否對物理界產生深刻影響，需要時間驗證。

一些物理學家不贊同沃爾夫勒姆不尋求同行評審的決定。物理學家肖恩·卡洛爾表示：「除非別人仔細研究，否則不要太興奮。科學是協作的，需要時間，而且大多數大膽的想法都是錯誤的。」

### 個人分析

史蒂芬創立的數據對產品的重要意義也體現在他自己的生活中。他擁有一份廣泛的個人分析日誌，其中包括自 1980 年以來收到和發送的 email、按過的鍵、電話，甚至還有身體的運動。他認為「個人分析帶給我們一個全新的維度來體驗我們的生活」。

## 著作

Metamathematics: Foundations & Physicalization, (2022), Wolfram Media, Inc, ASIN:B0BPN7SHN3

Combinators: A Centennial View (2021)

A Project to Find the Fundamental Theory of Physics (2020), Publisher: Wolfram Media, ISBN 978-1-57955-035-6

Adventures of a Computational Explorer (2019)

Idea Makers: Personal Perspectives on the Lives & Ideas of Some Notable People (2016)

《Wolfram 語言入門》（該書的中文版已於 2016 年 12 月出版發行）

《一種新科學》 (2002)

The Mathematica Book （多種版本）

Cellular Automata and Complexity: Collected Papers (1994)

Theory and Applications of Cellular Automata (1986)

## 參見

- Mathematica，一種流行的科學計算軟體，Wolfram Research 公司的主要產品
- Wolfram Alpha，一種新型搜尋引擎

## 基本資料

- 出生日期：1959年8月29日
- 出生地：倫敦
- 國籍：美國
- 研究領域：數學、物理、計算、元胞自動機
- 機構：沃爾夫勒姆研究公司、Thinking Machines Corporation、加州理工學院、Institute for Advanced Study、伊利諾伊大學香檳分校
- 母校：牛津大學、加州理工學院、(博士，1980年)
- 論文：Some Topics in Theoretical High-Energy Physics
- 論文：http://thesis.library.caltech.edu/2597/
- 論文：1980
- 受影響自：Richard Crandall
- 知名於：Mathematica、Wolfram Alpha、一種新科學、Wolfram 語言
- 獲獎：麥克阿瑟天才獎 (1981年)
- 網站：http://www.stephenwolfram.com、twitter.com/stephen_wolfram