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 大半夜的，气象局长哈利·韦克斯勒的电话突然响了。他迷迷糊糊睁开眼，摸到电话边，拿起电话机，原来这个电话是朱尔·查尼从普林斯顿打来的。这大半夜的，啥事儿这么着急啊？ 朱尔·查尼特别兴奋，他告诉韦克斯勒，华盛顿雪下的正紧呢……。华盛顿下雪管朱尔·查尼啥事儿？这又不是林教头风雪山神庙。再说了，韦克斯勒就住在华盛顿，明明没下雪嘛。查尼这是报的哪天的天气？ 仔细一打听，查尼报的是去年1952年11月6日的天气预报。嗨！这都哪儿跟哪儿啊？天气预报，天气预报，你得提前报出来才叫预报，你这都晚了这么长时间了，去年的天气，你预报个屁啊？
韦克斯勒 韦克斯勒当时是美国气象局的局长。1952年的11月6日，美国首都华盛顿下了一场大雪，足足有一米多厚。这场大雪是突如其来的，弄得天气预报员们人仰马翻，因为他们没能做出正确的预报。现在一个强大的工具已经被朱尔·查尼所掌握，他用当初导致预报员们栽跟头的数据做出了正确的预报，尽管这事儿已经过去很久了。但是朱尔查尼成功了，这就是当年的刘易斯想做，但是做不到的事情。这次天气预报是算出来的。这可就说来话长了。 宾夕法尼亚大学的莫克利和艾克特在陆军军械局的帮助下，开始研究第一台数字积分计算机，也就是大名鼎鼎的恩尼亚克计算机。目的是为了计算炮弹的弹道。原本这台计算机是安装在宾夕法尼亚大学，1945年的4月份，计算机要挪到陆军的阿伯丁试验场，毕竟这是军方的财产。就在计算机大搬家之前，莫克利到访了美国的国家气象局。他想打听一下，电子计算机能不能在天气预报方面帮上点忙。 当时接待他们的是气象局主管科学研究的副局长萨尔，萨尔是个统计学家，当时有很多气象数据是用IBM公司的穿孔卡片机进行保存的，萨尔觉得计算机也就是能帮助处理这些穿孔纸带。这个计算过程不涉及到任何真正的物理学作用，起到的作用就跟现代的计算器差不多。莫克利觉得这是大材小用，他的电子计算机是能够帮助求解偏微分方程的，应该充分发挥这台计算机的作用才对嘛。
IBM当年出产的打孔卡片处理机 可惜，萨尔当时对此不感兴趣。当时气象局最头痛的就是人手不够，他巴不得计算机能够帮他解决现有的数据处理问题。所以说，人要有想象力，一个新技术的出现，不是为了解决手头的老问题。而是创造一个全新的方式方法。萨尔显然是没有这些考虑。所以，莫克利有点失望。 不过当莫克利来到陆军航空队的气象部门的时候，他见到了哈利·韦克斯勒少校。没错，当时韦克斯勒还在空军气象部门工作，成为美国国家气象局局长是后来的事儿了。这个韦克斯勒也不是一般人，当时美军急需大量的气象人员。所以罗斯贝就帮美国紧急培养了一批气象人才，这个韦克斯勒就是其中之一，他也是罗斯贝的学生。1944年，他曾经乘坐一架飞机飞进了飓风的风眼，是世界上第一个乘坐飞机探测飓风风眼的科学家，可见他是非常有开拓精神的。 他一听说莫克利的来意，立刻就两眼放光，他意识到计算机这个东西未来会有很大的作用。但是他吃不准计算机和气象学到底该如何结合在一起。于是他就把莫克利推荐给了航空队的其他气象专家。
佐利金和他的电子摄像管 莫克利并不是第一个意识到计算机可以在天气预报方面发挥作用的人，普林斯顿RCA实验室的佐利金也意识到了这个问题，这个佐利金是个俄国的移民，也是第一个发明电子摄像管的人。正是电子摄像管的诞生才导致了电视机的实用化，所以有人认为佐利金才是真正的电视之父。他当时在RCA实验室研发气象相关设备。所以他对计算机也是很有想法的。 他和韦克斯勒是认识的，有一次两个人喝酒，这个佐利金是个俄国人嘛，喝起来就不要命，伏特加一上头，那嘴就没有把门的了，他说了一个大胆的想法，就是在云层翻滚地区的海面上撒一层油，然后把油点着了，大火烧起来，这样就可以把新生的飓风消灭在萌芽状态。这韦克斯勒一听，您还是到一边去醒醒酒吧。您这是喝了几瓶啊，怎么连胡话都说出来啦？这个佐利金看样子是有点不靠谱儿啊。 不过呢，尽管佐利金有点想得太多，但是把计算机用于天气预报的这个念头还是正确的，而且深深的影响了韦克斯勒。佐利金也深深地影响了当时的美国国家气象局的局长里奇德弗。佐利金写了一份报告给当时的国家标准局局长康顿，康顿是个物理学家。他对佐利金的想法也很感兴趣。康顿也跟里奇德弗通了个气，建议他们找佐利金来聊聊，最好把冯·诺依曼也叫上，因为这个诺依曼是数学和计算机方面的大拿。
冯·诺依曼我们就不用过多介绍了，我们今天所使用的计算机就是标准的“冯·诺依曼型计算机”。他当时正在普林斯顿高级研究院，他和佐利金也不陌生。所以，1946年的1月9日，里奇德弗局长就把佐利金和冯·诺依曼给请到了气象局，大家还是好好谈谈。主题就是使用冯·诺伊曼设计中的电子数字计算机来预测、甚至最终控制天气。 当时的美国气象局还是按捺不住控制天气的念头。当然啦，佐利金在喝多的情况下说的那个在海面上倒汽油烧一把大火的办法其实是不靠谱儿的。大家都知道。但是，美国当时已经掌握了原子弹，原子弹的爆炸威力越来越大。如果发现飓风朝着海岸来了，在岸边炸一颗核弹，说不定就能把飓风给轰走了嘛。 美国这个国家在当时有一种乐观的精神，他们觉得，一切问题未来都可以靠科技进步解决。所以他们才会有各种各样的奇思妙想冒出来。
里奇德弗站在气象局大楼前（1940） 本来吧，气象局的里奇德弗局长想低调一点，这事儿还是要保密，毕竟涉及到控制天气，这东西还是有军事用途的。结果，也不知道是谁嘴快，这个消息被纽约时报知道了，弄得局长还得对着媒体一顿解释。不过呢，公众对这种事不怎么感兴趣，当时最重要的新闻是联合国召开了第一次全体大会。 气象局的官员们还在讨论计算机究竟能在天气预报工作之中起到什么作用。美国海军已经坐不住了，他们早就端着支票本等了好久了。所以说，人的名儿树的影儿，人家冯·诺依曼什么时候也不缺资金。冯·诺依曼后来就请罗斯贝他们一帮人过来聊聊，因为罗斯贝是气象学的一代宗师。诺依曼毕竟本职工作是数学。计算机方面他懂，但是气象方面显然不熟悉。 所以罗斯贝等等一群人就到普林斯顿来找诺依曼，两个人谈了好久，他发现诺依曼还是偏重于计算机对流体力学的计算，这对天气预报没有直接的帮助，但是对研究大气环流还是有好处的，对天气预报能起到间接的提高作用。所以罗斯贝就开始安排人去研究大气环流。他找了一堆的年轻人围绕在冯·诺依曼的周围，尽量给诺依曼施加影响。 当然啦，罗斯贝还有第二手准备，他安排了一些懂数学的年轻人来研究如何利用计算机来辅助日常的天气预报。所以，国家气象局、普林斯顿高级研究院，以及海军方面组成了一个团队，开始安排资金，安排人手，开始进行研究。参与这个项目的人不少，就连氢弹之父泰勒和钱德拉赛卡这样的物理学家也有参与。 当时，大部分气象学家都还是将信将疑，到底数值计算行不行呢？因为想当初，刘易斯想靠人肉计算机完成全世界的数值天气预报，被大家当做是异想天开的表现。现在尽管有了计算机，但是计算机的速度不够快，需要再快100倍，才有实用性。据说第二台更快的计算机已经开始研发了，但是现在手头只能凑合着用这台ENIAC。
年轻的朱尔·查尼 这时候，一个年轻人进入了这个团队。他就是朱尔·查尼。1917年朱尔·查尼出生在美国旧金山。父母都是从白俄罗斯移民到美国来的。他小时候大部分时间都是在洛杉矶度过的。14岁读高中的时候，曾经跟着他母亲来到纽约，住在了纽约的亲戚家。巧了，他在亲戚家看到了一本讲述微积分原理的书，这本书大大激发了他对科学研究的兴趣。 人家14岁就能看懂有关微积分的书，说明这家伙真的很聪明。1934年他高中毕业，他决定把自己的主攻方向放在数学和理论物理方面。所以他考进了加州大学洛杉矶分校学习数学和物理，大学毕业以后他留校攻读硕士。在此期间他参加了一个研讨班。主讲人叫做约尔根·霍尔波姆，他是个挪威人，是个从卑尔根研究所来的年轻教授。要不说这个卑尔根研究所弄的跟气象学界的黄埔军校差不多呢，当时气象学界挪威人很抢手哦。 朱尔·查尼听过这个约尔根教授的讲述以后，立刻就对气象学着了迷，原来大气环流是可以用偏微分方程来描述的，从此改学了气象学，1940年他获得了硕士学位。1941年他成为加州大学洛杉矶分校的气象博士生。 当时美国急需大批气象学人才，要么就得直接当兵服役，要么就帮着美国军方培训气象人才。朱尔·查尼选择了第2条路，他当了约尔根的助教，帮着军方培养气象人才。后来战局变得对盟军越来越有利，美国气象人员也不那么紧缺了，所以他的工作也就变得比较清闲。1944年到1945年，朱尔·查尼准备自己的博士论文选题的时候，把研究方向选择了中纬度气流的不稳定理论。1946年他成功拿到了博士学位。 1947年10月份，查尼的论文被罗斯贝发现了，罗斯贝对这个年轻人非常感兴趣，就把他的论文刊登在了美国气象学会的《气象学报》，而且占了整整一期，也就是说这本杂志从头到尾讲的全是他的理论，可见这家伙初出茅庐就对气象学作出了重要的贡献。 1946年，他以美国研究委员会成员的身份要去挪威学习一年。去之前朱尔·查尼到老家去探亲。他家不是在加州嘛，从东海岸到加州，他顺道一拐弯就去了芝加哥，见到了罗斯贝。然后他就赖在芝加哥不走了，这里气氛太好了，于是他就陪着罗斯贝足足9个多月。后来嘛，冯·诺依曼找罗斯贝去聊一聊，一起开个会，这件事朱尔·查尼也参与了。在这次会议上，朱尔查尼和诺伊曼就认识了。 再后来，罗斯贝回了挪威。朱尔·查尼本来不是要到挪威去进修嘛，他在芝加哥耽误了9个月，所以一直推迟到1947年他才出发。进修一年以后，1948年夏天他回到了美国。从欧洲回来以后，他就被冯诺依曼给请去接管气象工程计算项目。说实话，诺依曼他们的工作做得不太顺利。所以大家把希望都寄托在了朱尔·查尼的身上，希望他这个精通数学和气象的人才能够把问题都搞定。
从左到右：哈里·韦克斯勒、约翰·冯·诺依曼、M·H·弗兰克尔、杰罗姆·纳米亚斯、约翰·弗里曼、拉格纳、弗朗西斯·雷切尔德弗、朱尔·查尼。背景是ENIAC计算机。 因为ENIAC计算机是军方的东西，计算机在陆军的阿伯丁试验场，主要工作是计算弹道。朱尔·查尼他们所有工作必须严格保密。在三年的时间里，朱尔查尼和同事们一直在办公室里吃住，说实话，条件还是挺艰苦的。 说实话，阿伯丁试验场的这台计算机实在是太慢了，朱尔·查尼不得不一次又一次的简化计算，要不然这个家伙真是算不动。 当时团队最尴尬的一件事，就是要要足足计算24小时才能算出24小时以后的天气。所以根本没有任何实用性，到了1952年春天，一个更新更快的计算机在普林斯顿的高等研究院落成运行。这一下，朱尔·查尼他们就开始鸟枪换炮了，因为计算速度大大提高，而且计算的准确度也大大提高了。
从左到右：朱尔·查尼、诺曼·菲利普斯、G·路易斯、N·吉巴格、G·W·普拉茨曼 背景：普林斯顿高级研究院的计算机 然后呢，到了1952年的11月份，华盛顿就遭遇了那场突如其来的暴风雪，把天气预报员们弄得很没面子，因为他们没能预报到这场暴风雪的发生。难题摆在了朱尔查尼他们的面前，他们的团队不断修改模型，修改计算机程序，朱尔·查尼他们终于有能力作出正确的天气预报，而且速度还很快。所以朱尔·查尼才会那么兴奋，才出了大半夜把气象局局长从被窝里叫醒的事儿。 到了1955年的5月6日，天气预报的新纪元到来了，在一台IBM701计算机上，由美国气象局陆军海军人员组成的单位开始负责每日实时天气预报。同样是在1955年，菲利普斯在查尼的基础上更进一步，他设计了一个非常成功的数学模型，使得高级研究院的计算机能够准确的模拟大气环流，这也是一个成功的气候模型。可以按照月份按照季度作出大致的预测。也就是说，计算机不仅仅是天气预报的强大工具，而且还可以从事气象研究。这也就是动力气候学的开端。今天我们可以知道二氧化碳的浓度稍微高一点，未来的气候将会出现怎样的变化。都是用气候模型计算出来的结果，这个计算方法就是当初打下的基础。 普林斯顿的这个研究小组后来解散了，大家回到了各个科学机构，该去气象局去气象局，该去大学的去大学。查尼来到了麻省理工气象系，主持气象系的天气预报研究。每个星期5的下午都会进行非正式的地球物理流体动力研讨会，这个习惯坚持了22年。
爱德华·洛伦兹 但是，你以为有了强大的计算机，数值天气预报的问题就解决了吗？并不是，后面的麻烦还多着呢。爱德华·洛伦兹是查尼的同事，他也是整个计算机数值预报的诞生过程的亲历者，1961年，他在计算机程序输出的数据之中发现了一个大问题。1972年他在华盛顿的一次讲座用了一个非常吸引眼球的大标题：“一只蝴蝶在巴西扇动翅膀会在德克萨斯引起龙卷风吗？”从此这现象就有了一个正式的名称叫做“蝴蝶效应”。 那么这个现象是怎么发现的呢？我们下次再说。 |
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