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第13章 《从一到无穷大》

一、概述

乔治·伽莫夫是举世公认的第一流科学家,他是一名卓越的理论物理学家与天体物理学家。他在基本粒子与核物理方面、核裂变与核聚变等方面都做出了许多重要贡献,继而又介入了天体物理学领域,在宇宙学上同勒梅特一起提出了至今已被世界普遍认同、作为宇宙诞生的“大爆炸”理论。其中有关宇宙背景辐射的理论预言,已在20世纪60年代由彭齐亚斯与威尔逊的观察证实,后两人由此而得到了1978年诺贝尔物理学奖。此外他还是最早从微观角度用数学、物理学及化学知识研究生物学的开创者之一,他首先提出了“遗传密码”的概念,这些成果目前都已得到科学界的证实。

伽莫夫还是一位杰出的科普作家,他非常重视普及科学知识的工作,由于他在普及科学知识方面做出的杰出贡献,1956年联合国教科文组织授予他卡林伽科普奖,被科普界奉为一代宗师。在他一生正式出版的25部著作中,有18部是科普著作,其中《从一到无穷大》是其代表作,风靡全球。

伽莫夫具有渊博的知识和丰富的想像力,因此他能把抽象的数学与物理学等自然科学巧妙地联系在一起叙述,因此《从一到无穷大》可以说是第一流的科学家用第一等的表现技巧,讲述科学活动中最激动人心的核心内容的经典科普作品。在书中,伽莫夫将科学的观念不知不觉地渗透给读者,让人只是觉得是在以一种全新的体验领略了一次对科学世界的随意性的漫游,跟随着大科学的思路,让人以一种全然不同的视角看到这个世界更深层的神秘面貌。

二、内容简介

《从一到无穷大》是科普图书中的经典之作,被评为“20世纪对中国影响力最大的十本科普作品”之一,它的副标题是“科学中的事实和臆测”。这本属于“通才教育”的科普书,内容涉及到无穷级数、拓扑学、熵、相对论、四维空间、统计涨落、基因与DNA等20世纪40到60年代许多著名科学家的诸多尖端级思想成果,堪称世界级科普经典的第一流著作!当时那个时代科学界热衷的课题,对今天的人而言,仍是比较时尚的话题。即便是初中学生,也不会有哪一整页是完全看不懂的。伽莫夫通过比喻、故事、丰富的插图,以及详尽的叙述,使这样一本横贯数学、物理、化学、生物学和天体物理学的书,能够为具备初中以上文化程度的读者所基本了解。不是真正深刻了解科学原理的人,不具备博大精深的文化功底的人,是无法达到这种程度的。

作为一本优秀的科普著作,《从一到无穷大》融语言的通俗性、科学概念的准确性、知识的趣味性于一体,以一种独特的视角,向读者传达了一种科学的精神、思考的方法,全面提升读者的科学品位。作者乔治·伽莫夫用流畅而浅显的文字,寥寥数笔,就将一个科学方向上多年的探索成果十分形象、明了地展现在我们面前。仿佛作者是想到哪儿就说到哪儿,将叙述的内容信手拈来,实际上,仔细思考,就会感觉到其中各部分内容之间内在的紧密关系,如同侦探小说,让人在妙趣横生、恍然大悟以及莞尔一笑中意犹未尽地概览了自然科学的基本成就和前沿进展。

一般的科普读物,往往因为怕数学太“枯燥”和“艰深”以及人们通常的对数学的心理障碍,而不敢使用它,只局限于做定性的概念描述。这本书则恰恰相反,全书都用数学贯穿起来,先漫谈一些基本的数学知识,然后用一些有趣的比喻,阐述了爱因斯坦的相对论和四维时空结构,并讨论了人类在认识微观世界(如基本粒子、基因等)和宏观世界(如太阳系、星系等)方面的成就。这些过程中能定量说明的地方基本都定量了,但不仅没有让人望而生厌,反而让人对书中内容过目不忘。

乔治·伽莫夫的《从一到无穷大》,自问世以来,被译成许多国家的文字。许多第一流科学家都高度评价这本书,认为它值得一读再读。这本书1978年首次在中国出版,据说初印版发行了55万册,许多那个年代的学人深受此书影响,它“作为科学修养的重要滋养品,伴随了一代人的成长”。

三、大师传奇

著名的物理学家和天文学家乔治·伽莫夫1904年出生在俄国历史名城敖德萨一个知识分子家庭。他的祖父戎马一生,官至俄国基什尼奥军区司令员,外祖父是当地声名显赫的大主教,他的父母则是当地私立中学的教师,分别教授俄语、俄罗斯文学和历史、地理。毫无疑问,是这种独特的家史和浓郁的文化氛围铸就了伽莫夫后来大度沉稳而不失热情的性格。

还在伽莫夫很小的时候,就表现出在文学诗歌方面的罕见天赋。像《奥涅金》这样的长诗,只要读上几遍,他就能牢记不忘。孩提时代的他,对物理学也渐渐地产生了浓厚的兴趣。5岁,梦想着能漫游月球;7岁,能用一个普通的小铃铛和电池做一个像模像样的电铃;10岁,当第一次世界大战的战火蔓延至敖德萨,别的大人孩子纷纷躲进地下室时,他还能悠然自得地坐在阳台上读着作为物理学基本读物的欧几里得的《几何原本》。

1928年,伽莫夫在苏联列宁格勒大学获物理学博士学位后,到丹麦的哥本哈根大学师从著名物理学家玻尔,在量子力学的创始人玻尔的理论物理研究所工作。后又到英国剑桥大学师从著名物理学家卢瑟福从事研究工作。

1931年伽莫夫回到列宁格勒大学任教授。当时,自命为“坚持辩证唯物主义”的李森科学派正称霸苏联科学界,物理学界受到巨大的冲击,凡是支持爱因斯坦的相对论和海森伯的测不准原理的人,一律被视为异端。在这种恶劣的环境下,伽莫夫知道在祖国已无发展前途,而且随时有生命危险。1933年,他来到巴黎在居里研究所从事研究,并在居里夫人等科学家的帮助下,借一次物理学国际会议之机离开苏联,于1934年移居美国,任密歇根大学讲师,同年秋被聘为华盛顿大学教授,1954年任加利福尼亚大学伯克利分校教授,1956年改任科罗拉多大学教授。

伽莫夫是一位兴趣很广的天才。他最早研究的领域是在基本粒子与核物理方面,曾提出原子核的液滴模型,后又与物理学家贝特、特勒等合作,在核裂变与核聚变等方面做出了许多重要成果,继而又深深介入了天体物理学领域,在宇宙学上同勒梅特一起提出宇宙生成的“大爆炸”理论,后两人由此而得到了1978年诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖只授予在世的科学家,当时伽莫夫已去世,故他无缘得此殊荣。

伽莫夫非常重视普及科学知识的工作。他移居美国以后,在从事教学和研究工作之余,动笔向普通读者介绍这些新生事物。从1938年起,他在英国剑桥大学出版社的支持下,发表了一系列有点离奇的科学故事。1940生,他把第一批故事汇集成他的第一部科普著作《汤普金斯先生身历奇境》出版;1944年他又把其后的故事汇集成《汤普金斯先生探索原子世界》一书。这两本书出版后,深受读者欢迎。后来,为了补充介绍新的物理学进展,也为了使作品的内容更紧凑,他便把上述两本书合并、补充、改写重新出版。1968年夏,伽莫夫在英国剑桥大学丘吉尔学院开设宇宙学讲座时,他的循环系统疾病恶化。在返回美国后不久,于8月20日在科罗拉多大学逝世,享年64岁。

纵观伽莫夫的一生,不难发现,他是一位卓尔不群、知识渊博的科学家。他善于敏锐地把握时代跳动的脉搏,巧妙地配合科学前进的节拍,因而他能够在核物理学、天体物理学、宇宙学和生命科学等诸多领域中吹响向科学高峰进军的号角,为科学史谱写一曲又一曲华美的乐章!