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香农靠为西联公司当通讯员来赚钱。1936年，他在密歇根大学完成学业并获得科学学士学位。当时他还没有想好接下来要做什么。一次偶然的机会，他看到墙上张贴的海报写着麻省理工学院正在招聘负责维护新购进的微分分析机的人。香农申请了这份工作。
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他与这台机器的设计者范内瓦·布什（Vannevar Bush）见了面。布什是麻省理工学院工程系主任，戴着眼镜，总是拿着烟斗，像个空想家。布什向校董们阐明科学技术的光辉未来。他最喜欢挂在嘴边的一句话是，“这比我们想象的简单得多。”
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布什设计的微分分析机是当时最著名的计算机，大小与能停放两辆车的车库差不多。虽然依靠电力运行，但它实际上是机械的组合，包含错综复杂的齿轮、发动机、传送带和轴。齿轮和轴的位置代表了各类数字。每当有新问题需要解决时，都不得不手动将机械联动装置拆开后再重新组装。齿轮也必须重新润滑，齿轮比例必须要调整到精确值。这都是香农要完成的工作。建立一个方程式就需要好几天的辛苦工作，而机器要解决这个方程式还需要好几天时间。这一切完成之后，机器会拖着一支笔在固定于制图板上的一张纸上画出图表。
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香农了解到这台微分分析机其实是两台机器的结合体，由一台电子计算机控制一台机械计算机。对这台机器的思考让香农确信电路可以比机械传动装置计算更加高效。香农构想了一台理想化计算机，在这台计算机中，数字可以通过电路的状态表达出来。这样就不用润滑任何部件，拆装工作也减少了很多。
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上大学时，香农已经学习过布尔代数，这并不是工程师们学习的常见课程。布尔代数处理的是简单的概念，比如“对”或“错”以及逻辑关系，比如“和”“或”“否”以及“如果”。任何一种逻辑关系都可以由上述元素组合而成。香农给自己出了个难题：他要把这些逻辑思维中的每一项都译成编码，呈现在电路中。令他欣喜的是，他成功了。实际上，他证明电子计算机可以计算一切。
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1937年，香农迅速将他的这一思想公开发表（后来，他再也没有如此迅速发表过任何文章）。一直以来这篇文章都被认为是有史以来最重要的硕士论文。范内瓦·布什深受震动，他坚持让数学系接纳香农攻读博士学位。这项成果意义太过重大，不仅仅造福了电子工程领域。
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布什有个脾气善变的同事，名叫诺伯特·维纳（Norbert Wiener），他也同样深受震动（当维纳对某个人感到厌烦的时候——他经常对别人感到厌烦——他会把这个人刻画成一个令人厌烦的家伙，写进自己的小说里，但这小说纯属私人所有，不会公开发表。布什就曾在其中一部小说中被刻画成恶人）。维纳意识到香农的电子计算机要优于布什的模拟计算机。在这两位著名科学家的支持下，21岁的香农开始崭露头角。
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布什在1939年写道：“很显然，香农是个天才。”但布什同时也很担心香农。他曾提醒一位同事说，克劳德“很明显不是一个因循守旧的年轻人，他非常害羞，不善交际，而且极度谦逊，很容易迷失方向”。
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布什坚信香农几乎是一个全能天才，他的才华可以朝着任何方向发展。布什害怕香农无法操控自己的事业。讽刺的是，布什的爷爷曾是一名船长，作为船长的子孙，他不愿意接受任何人的指挥。
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布什亲自担任香农的导师。他为香农做的第一个也是仅有的一个重大职业决策令人匪夷所思。他建议香农撰写遗传学方面的博士论文。
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在“DNA就是信息”理念已成为陈词滥调的今天，这或许显得不那么奇怪。但当时没有人有这种思想。DNA的结构是一个谜。更确切地说，香农对遗传学一无所知。
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香农读了一些资料，独立工作了一段时间，很快就完成了论文的草稿。在香农不知情的情况下，布什将论文草稿交给了几位遗传学家。他们都认为这是一项重大进步。
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这就解决了所有问题。布什安排香农跟着芭芭拉·伯克斯（Barbara Burks）做夏季研习活动，芭芭拉管理着位于长岛冷泉港的优生学档案局。这里是垂死挣扎的优生运动最后的基地之一。对香农来说，最大的意义在于这里拥有有关遗传属性的最全面的记录。举例来说，很多年来，优生学组织派遣研究人员到马戏团采访侏儒症患者并在表演者的名片后面绘制系谱图。优生学档案局的记录里主要描述的是头发颜色、血友病、智力低下以及个人喜好等属性的传递。
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在冷泉港期间，香农发现在孟德尔氏遗传与爱因斯坦的相对论之间竟然存在某种数学联系！这项惊人的发现成为他题为“理论遗传学的代数学研究”（Algebra for Theoretical Genetics）的论文的基础。几乎所有阅读这篇论文的人都认为论文非常精妙，然而真正认真阅读的人却少之又少。在完成了博士学位后，香农像丢弃不良习惯一样丢弃了遗传学。他的研究成果从未在杂志上发表，尽管当初他和布什曾有此打算。香农最重要的研究成果在5～10年后才被遗传学家们再次发现。
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1939年10月，香农在麻省理工学院的一次聚会上遇见了拉德克利夫（Radcliffe）学校（一所男女同校的学校）的女生诺尔玛·勒沃（Norma Levor）。勒沃记忆中的香农是“一个非常可爱的家伙”，站在门口，怪异而冷漠。她朝香农扔爆米花以引起他的注意。他们交谈后很快就开始约会。诺尔玛当时19岁，很漂亮，是纽约一个富有而又被高度同化的犹太家庭的女儿。拉德克利夫学校的女生不允许带男孩儿进入她们的房间。因此，诺尔玛和克劳德不可思议地选择了微分分析室作为幽会地点。1940年1月10日，克劳德和诺尔玛在地方执法官的见证下在波士顿完婚。他们开车去新罕布什尔度蜜月。当香农到酒店登记入住的时候被告知：“你们这样的人在这里不会感到开心的。”据诺尔玛回忆，当时克劳德的形象有点像“耶稣基督”，一定是这个原因让酒店老板以为他是犹太人。于是，他们开车去了别的地方。
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3月份的时候，香农才给布什写信告诉他自己结婚的消息。他说他们已经搬进了位于坎布里奇（Cambridge）的一栋住宅，而且他的生活还没有安定下来。在这封信中，香农还提到自己正在致力于一个新想法的研究：设计镜片的更好方法。他问布什：“您认为尝试解决这个问题是否值得呢？”他还提到贝尔实验室的桑顿·弗里（Thornton Fry）给他提供了一个在贝尔实验室工作的机会。他写道：“我不确定那种工作能否吸引我，因为在这样的企业里对从事的科研类型必定会有一些限制。”
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AT&T公司正在将大部分科研项目从曼哈顿搬到新泽西州默里山（Murray Hill）郊区一处开阔地。香农整个夏天都在贝尔实验室的格林威治村场地工作。在诺马尔的记忆中，这是他们短暂婚姻中最快乐的时光。她和克劳德经常光顾爵士乐俱乐部。他们接下来要去普林斯顿高等研究院。那里是爱因斯坦、哥德尔[2]和冯·诺依曼[3]的家。香农开始在数学家及物理学家赫尔曼·外尔（Hermann Weyl）麾下做博士后（一年的时间），致力于拓扑学研究。
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此工作最后无疾而终。香农很快离开这里到美国科学研究与发展局（U.S.Office of Scientific Research）与数学家瓦伦·韦弗（Warren Weaver）共事。香农帮助军队计算炮火轨迹。韦弗对他的工作大加赞赏，但由于香农婚姻破裂，因此这项工作也被迫中断。
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当他们搬到普林斯顿时，诺尔玛发现克劳德身上发生了令人不安的变化。他变得更加害羞，甚至几乎到了一种病态的自闭状态。学院的学者们可以自行安排工作时间和地点。于是，香农选择在家里工作。诺尔玛说：“他这么做是因为他不想再看到任何人。”诺尔玛劝克劳德去看精神医生，但他拒绝了。在一次激烈争论后，诺尔玛一路跑到普林斯顿枢纽站乘火车去了曼哈顿。她再也没有回到克劳德身边，也再没回到普林斯顿。
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克劳德深受打击。韦弗给布什写信说道：“有一段时间，他似乎精神上和情感上都处于崩溃状态。”
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在香农处于个人危机期间，桑顿·弗里再次邀请他来贝尔实验室工作。这一次，香农接受了邀请。香农再次将他那多形态的天赋展现在全新的研究领域。
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[1] 1英寸=0.0254米。
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[2] 哥德尔，诺贝尔物理奖获得者，是20世纪最伟大的数学家之一，以他的名字命名的定理是数学理论大厦的高深组成部分，也是数理逻辑、人工智能的基石。——译者注
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[3] 冯·诺依曼，匈裔美籍数学家，被誉为“计算机之父”。——译者注
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