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任何对世界充满好奇的人都该读读这本书《无处不在的巨分子》
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有人说，一本与物理、数学、化学相关的专业著作如果缺少数学公式，那肯定不够专业；然而又有人说，一本专业著作中每增加一个数学公式，趣味性就会减半，潜在的读者也相应地会减少一半。如何在保持专业科学性的同时又能有足够的趣味性？只有那些专业知识渊博、写作技巧高超的作者才敢这样尝试。科学出版社最近（2020年）翻译出版的《无处不在的巨分子》就是这样一部特别的作品。
亚历山大·A·格罗斯贝格和阿列克谢·R·霍赫洛夫是两位杰出的俄罗斯科学家（前者后来移民去了美国）， 在合作撰写了一本名为《Statistical Physics of Macromolecules（高分子的统计物理学）》的专业著作之后，又合作撰写了一本关于高分子聚合物物理学的科普性著作《GIANT MOLECULES: Here, There, and Everywhere》（中文直译为“巨大的分子：这里，那里，无处不在”，翻译出版时改名为《无处不在的巨分子》）。它以清晰、简洁和幽默的语言介绍了高分子聚合物物理学的基本概念（它们的分子结构，线团，库恩片段，微球，高弹性，排除体积，线团-微球转变，打结，凝胶，蛇行理论……），并讨论了该学科的一些前沿课题（例如单分子拉伸和智能凝胶），特别是在生物学领域的应用（例如DNA测序和蛋白质折叠问题），甚至讨论了熵与生物进化，覆盖面很广，充分地体现了此领域中的苏联/俄罗斯学派的思想和研究风格。
更有趣的是，书中游刃有余地介绍了相关的科学史和科学轶事，从而使得本书更具有丰富的信息，而且可读性强、易于理解。本书非常适合于从事高分子聚合物和生物大分子研究的专业人员和相关专业的学生阅读，也适合于对科学感兴趣的一般读者作为对这个学科的一个奇妙的叙述和有趣的历史而阅读。
化学专业和高分子专业的读者会在书中看到H.施陶丁格、P.弗洛里、M.多伊、S.F.爱德华兹、P.G.德热纳和田中丰一等著名学者的大名以及他们对本专业的贡献；会看到C.固特异对橡胶硫化的艰难探索和他取得的伟大成功；看到“高聚物凝胶先生”田中丰一的深隧思想……
物理学专业的读者会在书中看到牛顿力学和统计物理学在高分子聚合物研究中的应用；看到对自由能和熵这些概念的轻松解释；看到J.C.麦克斯韦戏仿雪莱的诗“我的灵魂是一个纠缠的结”；了解到爱因斯坦被引用次数最多的论文；看到康德如何比较宇宙的进化与生物进化；……
数学专业的读者无疑会发现本书的数学是相当简单的，但是看到随机行走理论和多项式拓扑不变量理论在高分子聚合物中的应用一定会感到颇为惊奇，看到对分形的科普性介绍和哲学性思考也会颇觉有趣。……
而生物学专业的读者会发现，DNA分子和RNA分子居然可以作为重要的高分子聚合物而在物理和化学中得以应用（在全书中多处可见），这确实令人颇感惊讶；而“埃丁顿猴子”能有助于解释生物进化问题吗？……
另一个有趣之处是，本书每一章的题头都引用了一些经典文学作品中的字句，让安徒生、塞万提斯、马克·吐温、杰克·伦敦、雪莱、欧亨利、司各特等著名作家的文字来引导每一章的讨论主题，这是很令人惊异的。
不仅如此，书中甚至介绍了一些有趣的游戏或玩具，来探讨一些高深的理论。例如用橡皮泥玩具来展示高分子聚合物的粘弹性，用“蛇立方”玩具探讨蛋白质折叠。这些材料对于任何读者都是很吸引兴趣的。
总之，本书适合于多个专业领域的读者阅读，既适合于资深的专业研究人员，也适合于初涉科学研究的大学生，甚至仅仅只是科学感到好奇的一般读者亦可阅读。
高分子聚合物著名学者P.G.德热纳为本书第一版作序。他热情地写道：“这两位俄罗斯作者具有使用简单风格来写作的天赋，他们在书中避免了那些在偏好数学的国家（例如俄罗斯和法国）中所偏爱的那种沉重的公式化。……这份最终成果既适合于大学生，也适合于研究工程师们。我相信它将在这个领域发挥非常有益的作用。”
本书英文版受到了读者的广泛好评，本书第二版中收录了一些读者的评论。例如，高分子聚合物著名学者田中丰一写道：
“巨分子是当今科学中最热门的课题之一。本书由两位才华出众的物理学家撰写，将引导读者穿越高聚物科学的前沿领域……作者使这个话题平等地适合于任何好奇的读者。作者是技巧高超的故事叙述者，这使得这本科学相关的书籍既有娱乐性又有丰富的信息。《巨分子》一书将对各种水平的科学爱好者都有用，只要他们对高聚物科学的最新进展感到好奇。这本书是不容错过的！”
还有读者写道：
“……几乎不用数学就大分子而写一本书似乎根本不可能。然而，作者成功地写了一本准确而精确的书……我以前从来没有找到一个地方，能让简单化达成科学性毫无问题的描述……这使它成为一本既对对科学感兴趣的读者和非专家级的学生、也对富有经验的科学家都极有价值的书。我很高兴地注意到每章开头的经典文学的引用，它们暗示了科学家和引文作者之间的思考中有一些令人惊讶的相似之处……”
“作为一个科学读物，这本书毫无疑问是我遇到过的最简单的。尽管如此，它仍然是富含信息的……作者做到了在不损害科学内容的前提下，将一系列有趣的轶事以其真实背景纳入到科学中……我会向任何对高聚物科学感兴趣的人都推荐这本书，无论是专家还是完全新手——它真是对这门学科的一个很好的起点。”
……
最后，让我们来读一下本书的前言吧，大家可以管中窥豹，从中体会该书的风格和内容。
（虚构的场景）
编辑（怀疑地）：哦，不会又是你们吧……
作者（害羞地）：嗯，你看，我们已经写了一本关于巨分子的书……
编辑：什么分子？
作者：巨分子。（变得更加兴奋）只要您在这里听一小会儿！
编辑（不耐烦地）：哦，不，我没时间听。无论如何，你们已经出版了一本关于它们的书，那么，还想写什么？
作者：哦，那一本是给专家们读的，而这一本。..
编辑（失去耐心）：这本大概是给家庭主妇读的吧！这样吧，你把前言拿给我，我看看我能做什么。
作者：这里就是！
前 言
“前言”这种体裁的本质暗示着，在前言里应该回答这样一个问题：这本书是写给哪些人读的？
我们希望这本书能使任何对世界充满好奇的人感兴趣。这不是因为我们对自己评价过高！相反，真正给了我们希望的，是这个研究领域的独特地位。它正处于当代发展和热切关注的许多道路的交叉路口。它与各种各样的东西有关，例如现代材料（包括迷人的“智能”材料）和著名的DNA，它们不仅仅只是以其专业而吸引人，而且也已经成为一种工具在使用——例如，在犯罪学中，在“DNA计算机”中。高聚物（Polymer）物理学也涉及现代医学，以及更多学科。总之，人们每天都在谈论的很多事情都在我们的科学中有其根源。
这就是为什么我们认为是时候写一个关于巨分子的清晰易懂的故事了。
任何一个大学生都应该能够从头到尾阅读我们这本书，得到一个对该主题比较粗略但连贯一致的思路。而一个科学家，无论是物理学家、化学家、材料工程师还是分子生物学家，都可能有兴趣看看我们在回避科学语言的复杂性时如何触及那些熟悉的话题。
经常地，尖端科学常常需要使用相当高深的数学来处理。经验表明，这一点对许多学生来说是最可怕的。然而实际上，只有当一个学生想成为专业人士并对科学进行新的探索时，数学方法才变得有必要。我们只在万不得已的时候才使用数学，而且我们的数学仅限于简单的代数，全都不超出典型的高中课程。与此同时，我们的物理学反倒有时相当复杂。
最后但并非不重要的是，我们希望所有的读者都可以只要浏览本书，就能找出什么是“分子架构(molecular architecture)”，理解你剁碎一个花椰菜的时候会发生什么，或理解曾被称为“世界女王和她的影子”的是什么。
最后还有一件事。陀斯妥耶夫斯基说过一句名言：“美将拯救世界”。虽然人们可以用不同的方式解读这句话，但毫无疑问，知识之美是科学最惊人的特征之一。确实，为什么最有效的东西也经常是最美丽的呢？我们不知道，但这似乎是事实！在这本书中，我们试图证明高分子聚合物和生物高聚物科学的美妙之处。
……
我们已尽力使这本书既有趣又有用。至于我们是否成功，则由我们的读者来判断。作者
编辑（自言自语）：好吧，如果他们没有说谎的话，这本书也许真的是有趣的……听起来，除了一般读者之处，这本书可能会让（数着手指头）APS，ACS，MRS，BPS……的人们感兴趣……我想我们应该出版它！
本文摘编自[美]亚历山大 Y. 格罗斯贝格，[俄]阿列克谢 R. 霍赫洛夫 著，李安邦 译《无处不在的巨分子》一书，标题为编者所加。
《无处不在的巨分子（原书第2版）》是A.Y. 格罗斯贝格和A.R. 霍赫洛夫这两位杰出的俄罗斯科学家合写的一本关于高分子聚合物物理学的科普性著作。它以清晰、简洁和幽默的语言回顾了高分子聚合物物理学的基本概念，并讨论了该学科的一些前沿知识，特别是在生物学领域的应用，甚至讨论了生物进化，充分地体现了此领域中的苏联/俄罗斯学派的思想和研究风格。书中还娴熟地介绍了相关的科学史，从而使得本书更具有丰富的信息，而且可读性强、易于理解。
本书不仅适合于从事高分子聚合物和生物大分子研究的专业人员和相关专业的学生，作为对这个学科的一个奇妙的叙述和有趣的历史，也适合于对科学感兴趣的一般读者阅读。
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目录
丛书序
序
读者对本书第1版的评论
前言
致谢
第1章 概述：巨分子世界中的物理学 1
第2章 高聚物分子看上去是什么样的 4
2.1 高聚物是很长的分子链 4
2.2 高聚物链的柔性 6
2.3 柔性的机理 9
2.4 —幅高聚物链的“肖像” 10
2.5 异质高聚物、支链高聚物和带电高聚物 11
2.5.1 异质高聚物 13
2.5.2 支链高聚物 13
2.5.3 带电高聚物 14
2.6 环状大分子与拓扑效应 15
第3章 高聚物是怎么制作的 18
3.1 聚合法 18
3.2 缩聚法 20
3.3 高聚物合成的催化剂 21
3.4 多分散性，活性聚合 22
3.5 支链高聚物 23
第4章 那里有什么样的高聚物物质？24
4.1 物质和高聚物的“传统”状态 24
4.2 高聚物物质的可能状态 25
4.3 塑料 28
4.4 高聚纤维 29
4.5 高聚物液晶与超强纤维 34
4.6 高聚物溶液 36
4.7 高聚物共混物和嵌段共聚物 37
4.8 离聚物和缔合高聚物 39
4.9 导电高聚物 43
第5章 自然界中的高聚物 44
5.1 关于水和对它的爱与恨 44
5.2 有头有尾的分子 46
5.3 分子生物学与分子建筑 50
5.4 分子机器：蛋白质、RNA和DNA 52
5.5 蛋白质、DNA和RNA的化学结构 53
5.5.1 蛋白质 53
5.5.2 核酸 54
5.6 生物大分子的一级、二级和三级结构 56
5.6.1 一级结构：序列 56
5.6.2 DNA甲基化 59
5.6.3 二级结构 59
5.6.4 三级结构 64
5.7 球状蛋白质酶 66
5.8 分子马达 68
5.9 物理学和生物学 69
第6章 简单高聚物线团的数学 71
6.1 物理学中的数学 71
6.2 高聚物链与布朗运动的相似性 72
6.3 高聚物线团的尺寸 74
6.4“平方根”定律的推导 76
6.5 持续长度与库恩片段 78
6.6 高聚物线团的密度和高聚物溶液的浓度范围 80
6.7 高斯分布 82
第7章 高弹性的物理学 85
7.1 哥伦布发现了……天然橡胶 85
7.2 高弹性 86
7.3 硫化的发现 87
7.4 合成橡胶 90
7.5 高弹性与单条高聚物链的拉伸 90
7.6 熵 95
7.7 理想气体的熵弹性 98
7.8 自由能 100
7.9 高聚物链的熵弹性 101
7.10 高聚物网络的熵弹性 102
7.11 橡胶变形的谷奇-焦耳效应和热学观点 106
7.12 再谈单链拉伸：蠕虫状链模型与dsDNA 108
7.12.1 链的强烈伸展类似其受限于窄管中 110
7.12.2 自由连接链的强烈拉伸 111
7.12.3 蠕虫状链的强烈拉伸 112
7.12.4 力谱 114
第8章 排除体积问题 117
8.1 线性记忆和体积相互作用 117
8.2 分子世界中的四种力、尺度和单位 119
8.3 排除体积——把问题公式化 121
8.4 线团的密度和单体单元的碰撞 123
8.5 单体单元的碰撞（或接触）如何影响内部能量？维里展开式 125
8.6 好溶剂与坏溶剂，以及条件 127
8.7 高聚物线团在好溶剂中的溶胀 128
8.8 半稀溶液中的排除体积效应 131
8.9 高聚物共混物几乎不混溶 133
第9章 线团和微球 136
9.1 什么是线团-微球转变？136
9.2 微球的自由能 138
9.3 单体相互作用能 139
9.4 熵的贡献 140
9.5 溶胀系数a 141
9.6 线团-微球转变 144
9.7 转变前的溶胀 146
9.8 线团-微球转变的实验观察 147
9.9 DNA双螺旋的微球状态 148
9.10 线团-微球转变的动力学 152
9.11 一些总结 153
9.12 为什么我们称它们为微球？154
9.13 线团-微球转变的级次是什么？155
第10章 球状蛋白质与折叠 157
10.1 安芬森实验：蛋白质复性 157
10.2 非周期性晶体或平衡的玻璃 158
10.3 利文索尔悖论 161
10.4 变性和复性是具有潜热的急剧协同转变 162
10.5 随机序列的杂聚物不像蛋白质，因为它们没有潜热 163
10.6 选中的序列 166
10.7 记住（和弄混）不止一种构象 169
10.8 能景和漏斗 170
10.9 成核作用与利文索尔悖论的解决 171
10.10 在体、离体和虚体 173
10.11 我们理解蛋白质折叠了吗 176
10.12“蛇立方”木制玩具 177
第11章 打结，还是不打结？180
11.1 物理学中的结：原子是什么 180
11.2 结表 182
11.3 结是常见的吗 184
11.4 DNA中的结 186
11.5 绞旋DNA与拓扑酶 187
11.6 蛋白质中的结 189
第12章 凝胶和智能凝胶 192
12.1 凝胶和网络，以及如何制备 192
12.2 弹性和管道 194
12.3 凝胶在好溶液中的溶胀 195
12.4 高聚物网络的塌缩 197
12.5 蝴蝶图案 204
12.6 协同扩散 206
12.7 印记 206
12.8 田中丰一——高聚物凝胶先生 207
第13章 高聚物流体动力学 210
13.1 黏度 210
13.2 黏弹性 211
13.3 蛇行模型 215
13.4 最长弛豫时间 216
13.5 等效交联网络的杨氏模量 220
13.6 管道 221
13.7 最长弛豫时间与链长的关系 222
13.8 高聚物熔体的黏度和自扩散系数 224
13.9 蛇行理论的实验检测 225
13.10 蛇行理论和DNA凝胶电泳 225
13.11 蛇行理论和在聚合反应中的凝胶效应 228
第14章 复杂高聚物结构的数学：分形 230
14.1 物理学中的一点数学：物理学家如何确定空间的维度 230
14.2 确定性分形或如何绘制娱乐图样 231
14.3 自相似性 234
14.4 天然分形 235
14.5 简单的高聚物分形 240
14.6 为什么要关心分形？（两位作者某天如是说） 242
14.7 为什么幂律描述了自相似性，以及这在高聚物物理学中有何用途 243
14.8 高聚物中的其他分形，分形中的高聚物 246
14.9 几何学与分类 247
第15章 高聚物、进化与生命起源 249
15.1 为什么在一本关于高聚物的书中讨论进化 249
15.2 进化的分子现象学 251
15.2.1 系谱树，其根：卢卡 251
15.2.2 进一步观察 252
15.2.3 幂律 253
15.2.4 序列的统计学 255
15.2.5 有意义和无意义的，随机与分形 256
15.3 熵与进化 257
15.3.1 进化着的宇宙中的生命 257
15.3.2 生命与热力学第二定律 258
15.3.3 早期地球上的化学演化 261
15.3.4 一级聚合反应 262
15.3.5 记住随机选择 264
15.3.6 自然界中的左右手对称性 266
15.3.7 QWERTY 267
15.3.8 新信息的产生 267
15.4 结论 269
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索引 276
译后记 287
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（本文编辑：王芳）
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