伽莫夫和他的《从一到无穷大》（一）

杨天林

乔治·伽莫夫（George Gamow，1904-1968）是世界著名物理学家和天体物理学家，在他研究生涯的早期，曾在核物理研究领域取得出色成绩，后来又在天体物理领域与比利时天文学家乔治·勒梅特（Georges Henri Joseph Éduard Lemaître，1894-1966）共同提出“大爆炸”理论，这两个人可称之为膨胀宇宙假说的先驱，是我们现在所熟知的宇宙起源理论（大爆炸理论）公认的、当之无愧的奠基人，在我们的心目中，伽莫夫和勒梅特等人似乎引领了宇宙“创世”的年代。

著名物理学家和天体物理学家伽莫夫

伽莫夫才能卓著，研究兴趣广泛，此外，他还是一位非常杰出的科普作家，这一点在科学家当中并不多见。在宇宙大爆炸理论提出半个多世纪后，我们再来审视伽莫夫，发现他真的是那个把自己的一生所学熔于一炉，经过漫长时间的沉淀和升华后，最终通过他的作品启迪人类智慧的那个人。

下面的这些文字将简要回顾伽莫夫的人生历程、教育经历、研究生涯及取得的成就，其中的曲折过往其实是很多人不太知道的科学历史，在此基础上重点介绍他的重要科普著作《从一到无穷大》，有助于我们更好地阅读和理解这本书。

孤独少年

1904年，伽莫夫出生在俄罗斯的敖德萨（今属于乌克兰），伽莫夫的父母都是中学教师，父母亲实际上也是他最早的启蒙老师，父亲在一所私立中学讲授俄语和俄罗斯文学，他家的书橱里有很多欧洲各国作家和俄罗斯作家的文学书籍，伽莫夫的文学素养主要来自于家庭藏书，少年时期，他就读过莎士比亚、巴尔扎克、塞万提斯、雨果和托尔斯泰等著名作家的作品。

7岁的时候，伽莫夫就跟着母亲一起阅读法国科幻作家凡尔纳（Jules Gabriel Verne，1828-1905）的小说《海底两万里》《神秘岛》和《地心游记》，不幸的是母亲在他9岁的时候病逝了，此后，伽莫夫在孤独中度过了他的童年和少年时期，幸运的是外祖父家有良好的科学家传统和氛围，少年伽莫夫受到了很好的熏陶和影响，从小对科学很感兴趣。

少年时期的伽莫夫

伽莫夫少年时期正值第一次世界大战、十月革命和国内战争，战略要地敖德萨受到严重影响，他的三个叔叔先后战死疆场。在那样一个动荡不安的年代，伽莫夫虽然也在上学，但很多知识主要靠自学获得。

上中学的时候，伽莫夫一直是班上最优秀的学生，他非常喜欢俄罗斯诗人普希金和英国诗人雪莱的诗歌，乡村小学和中学的日子奠定了良好的文学基础，与此同时，伽莫夫逐渐对几何学产生了浓厚兴趣，有一次，父亲送给他一架小显微镜，他就用它观察食物的结构，在他13岁生日那天，父亲又送给他一架小望远镜，这架小望远镜激发了他仰望星空、探索宇宙的热情，伽莫夫后来在回顾自己的童年生活时说这两件事对他日后投身科学事业很有帮助。

教育背景和研究经历

1922年，伽莫夫进入敖德萨的新罗西亚大学数理系学习，一年后转学到位于圣彼得堡（当时叫列宁格勒）的列宁格勒大学物理系，圣彼得堡给伽莫夫一种别有洞天的感觉，他在这里了解和熟悉了20世纪初以来量子论与相对论的重大进展，他选了数学系教授弗里德曼（Александр Александрович Фридман，1888-1925）开设的课程“相对论的数学基础”，弗里德曼是最早对爱因斯坦的静态宇宙模型提出否定意见的人物之一，他对于相对论宇宙学很有贡献，伽莫夫最初的膨胀宇宙观念就是在弗里德曼的影响下形成的。

1925年春天，伽莫夫以优异成绩通过学位课程考试，他对刚刚问世的矩阵力学和波动力学也很感兴趣，并和他的同事、后来成为著名核物理学家的伊万年科（Dmitri Ivanenko，1904-1994）合作把奥地利物理学家薛定谔（Erwin Schrödinger，1887-1961）的波函数引入相对论的四维时空。

1926年，伽莫夫获得了攻读博士学位的奖学金，他本来打算在弗里德曼手下研究宇宙学，可惜的是弗里德曼已经去世，两年后，伽莫夫得到了去德国哥廷根大学理论物理研究所学习的机会，当时的哥廷根大学汇集了一大批物理学精英，形成了著名的哥廷根学派。

哥廷根大学理论物理研究所的尼尔斯·玻尔（Niels Henrik David Bohr，1885-1962）教授很赞赏伽莫夫的才能，为他提供了丹麦皇家科学院的卡尔斯伯奖学金，对伽莫夫来说，这是一个非常重要的机会，伽莫夫在哥本哈根的日子充实且有意义，他用量子理论中的隧道效应成功地解释了α衰变过程，很多学者认为这一成就标志着核物理学的起点。

1929年秋天，伽莫夫前往英国剑桥大学的卡文迪许（Henry Cavendish，1731-1810）实验室，在物理学大师卢瑟福（Ernest Rutherford，1871-1937）手下工作，他建议卢瑟福用质子来轰击原子核，因为它所需要的能量只是α粒子能量的1/16，卢瑟福正是在伽莫夫的启发下设计建造了世界上第一台质子加速器。

访学结束后，伽莫夫必须返回苏联列宁格勒，1931年春天，伽莫夫回到苏联，他发现，跟几年前相比，这时候苏联的社会环境和政治环境更不利于科学事业的发展和科学家的生存，两年后他应玻尔和法国物理学家朗之万（Paul Langevin，1872-1946）之邀请出席在比利时举行的国际物理学会议，会后，他在巴黎的居里研究所、剑桥的卡文迪许实验室和哥本哈根的玻尔研究所进行短期访问，1934年到美国的密执安大学讲学，同年秋天，被美国的乔治·华盛顿大学聘为教授。

1931年伽莫夫在英国诺贝尔物理学奖得主威廉·布拉格的实验室与

同事们合影。正中坐着的是布拉格，最右边叼着烟斗的即伽莫夫。

逃出苏联之前，伽莫夫的最后一张照片

（和列宁格勒大学的同事，最右边前排是伽莫夫）

伽莫夫在乔治·华盛顿大学演说