《伽莫夫自传》｜物理学天才是如何烧成的？

著名物理学家伽莫夫的智慧。

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核心书摘：

乔治•伽莫夫是美国历史上一位重量级的科学家，他从未获得过诺贝尔奖，却让多位诺贝尔奖得主对他钦佩有加。比如，美国生物化学家詹姆斯·杜威·沃森与英国生物化学家弗朗西斯·克里克，两人曾因为合作发现了DNA双螺旋结构而获得1962年的诺贝尔生理学或医学奖。沃森就在他的著作《基因、女郎、伽莫夫》中赞美了伽莫夫，说他像：“一个大顽童，从原子跳到基因，又跳到空间旅行。他同时涉足很多科学领域进行探索……但从不指望每次探索都有结果，因而他总是能在过程中寻找乐趣。如今当我回首自己的人生时，我才明白他的睿智远远超出了我最初对他的评价。”美国乔治·华盛顿大学里有一块铭牌，也将伽莫夫列为发现“宇宙大爆炸理论”的科学贡献之首。

《伽莫夫自传：物理学家、天体物理学家伽莫夫》这本书，就是伽莫夫对自己生平的总结，他借助自己的亲生经历为我们揭示了一个重要的道理，那就是在历史的洪流中，个人的力量是渺小的，要坚持把正确的科学真理留给后世的人，要学会利用科学研究以外的聪明才智，学会借助外力，保住自身。

关于作者：

乔治•伽莫夫本人，他是世界著名的物理学家和天体物理学家。他出生于俄国，在列宁格勒大学毕业后，前往欧洲多所大学任教。1934年移居美国，以倡导宇宙起源于“大爆炸”的理论闻名，对译解遗传密码也作出了重要的贡献。他还提出了放射性量子论，和特勒一起确立了“关于β衰变的伽莫夫—特勒理论”以及“红巨星内部结构理论”。伽莫夫把自己的研究成果写成了21本科普读物，深入浅出地解释了许多抽象深奥的物理学理论，对物理学的传播起到了积极的作用。

学什么：

1、伽莫夫对物理和生物学做了哪些贡献？

2、伽莫夫是如何看待“写科普作品”这件事的？

3、伽莫夫是如何在政治风波中自保的？

一、伽莫夫的童年以及取得的成就

伽莫夫在童年时期，就对科学研究产生了极大的兴趣。

伽莫夫出生在俄国，小时候上学，正赶上第一次世界大战和俄国十月革命，这让他的生活变得动荡不安，可以说，伽莫夫脑子里的知识，几乎是全凭自学获得的。小时候发生的一件事，激发了他对科学研究的兴趣。

有一次，父亲给伽莫夫买了一台很小的显微镜，他就想用这台显微镜做一个实验。伽莫夫知道，在俄国教堂里，吃圣餐时，人们会把红酒和面包说成是耶稣的血和肉。有一天，神父用镀金的汤匙舀了一小块蘸了红葡萄酒的面包给了伽莫夫，伽莫夫就想知道红酒加面包的组成和血肉的组成是否相同，于是他就把一块面包屑粘在自己脸上，一溜烟地跑回家，把面包屑放在显微镜下观察。他还用刀从自己的手上削下来一块皮肤，对比着观察，结果发现这两样东西的结构没有任何相似之处。正是这次实验，激发了伽莫夫探究的兴趣，他在自传中写道，“我认为，正是这次实验使我日后成为了一名科学家。”

后来伽莫夫中学毕业后，国内战争也结束了，他进入了敖德萨市诺沃罗西亚大学的数理学院学习，当时，大学经历了战争的破坏，很大程度上还处在瘫痪状态，还有待恢复，但伽莫夫所在的诺沃罗西亚大学的师资力量雄厚，学校的很多老师都对伽莫夫产生了很大的影响。

比如一位教高等数学的教授，名字叫萨图，他的教学方式很有意思，有一次上课的时候，萨图教授问一个学生：“如果用3个蜡烛台乘以5个马车夫，得数是多少？那学生被问住了，一时间答不出来，这时候，萨图教授就说：“好吧，我来告诉你，结果是15个马车夫和1个蜡烛台。”之后教授就开始讲解量纲分析，量纲分析是自然科学中一种重要的研究方法，因为各种物理量之间存在着关系，这就说明它们的结构必然是由若干统一的基础成分所组成，并按各成分的多少形成量与量之间的千差万别，物理量的这种基本构成成分就统称为量纲，量纲分析是根据一切量所必须具有的形式来分析判断事物间数量关系所遵循的一般规律。这也是伽莫夫第一次接触到量纲分析的概念。

总的来说，伽莫夫是喜欢诺沃罗西亚大学的，可惜这所大学没有开设物理课，当时学校根本没有实验用品，就连伽利略实验用的单摆都没有。

于是伽莫夫在诺沃罗西亚大学待了一年之后，还是离开了，去了列宁格勒学习物理学。可以说，伽莫夫在列宁格勒的学习生涯是非常顺利的，他只用了三年时间就完成了大学四年的课程。

后来，一位退休的老教授向列宁格勒大学推荐伽莫夫去德国哥廷根大学学习量子物理。当时物理界对量子理论如何在波动力学（根据微观粒子的波动性建立起来的用波动方程描述微观粒子运动规律的理论，是由薛定谔创立的）和矩阵力学（通过观察量原子辐射出来的光的频率、强度等，来描述电子在原子中的轨道的模型，由海森堡创立）中应用的研究进入了狂热阶段，但伽莫夫并没有被这股狂热所影响，他另辟蹊径，想弄清楚量子理论在原子核方面起的作用。

伽莫夫发现原子核向外发射的粒子不能用经典的牛顿力学解释，经过研究他发现了粒子离开原子核的放射性量子论，在一次演讲中，伽莫夫用一句话形象地把这个理论表述了出来，他说：“这个房间的任何人都有一定的机会不用开门就可以离开房间，但这不是指他从窗户被扔出去。”

之后，伽莫夫又从相反的方向，研究粒子从外部轰击原子核并进入原子核的几率有多大，通过实验发现，快速的粒子可以把原子核击碎。后来，伽莫夫的这个“粒子与原子核撞击产生热核反应”的研究又被其他科学家应用到天体物理学的研究当中，让天体物理学家弄清楚了恒星内部热核反应的实质。可以说，伽莫夫对原子核的研究，为宇宙大爆炸理论提供了基础。

俄国官方曾报道了伽莫夫的这个伟大发现，报道中称：“一个工人阶级的儿子解释了世界上最微小的结构——原子的核”；“一个苏联学生向西方表明，俄国的土壤能孕育出自己的柏拉图们和才智机敏的牛顿们。”

其实伽莫夫的研究成果不仅涉及到物理学，他对生物化学也做出了重大贡献。在20世纪初期，生物化学家们逐渐弄清楚了，生命遗传的关键物质是DNA。1953年，英国生物化学家克里克和美国生物化学家沃森证明，DNA分子的结构呈双螺旋状，还确定了双螺旋结构的各种参数，他们把论文刊登在《自然》杂志上，论文中阐述了遗传信息是怎样以四种叫做“基质”（腺嘌呤、尿嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤）的简单原子团的序列形式贮存在DNA中的。

读完这篇论文之后，伽莫夫就感到很纳闷，因为遗传中的DNA必须要合成某种特定的蛋白质分子，这种蛋白质分子是由20种氨基酸构成的，问题是四种“基质”如何能转译形成20种氨基酸分子呢？

如果一个“基质”决定一种氨基酸，那就只能转译四种氨基酸，显然不够20种；如果两个“基质”结合在一起，决定一个氨基酸，就能转译16种氨基酸（四种“基质”两两组合，一共有16种组合方式，所以能决定16种氨基酸），还是不够20种；如果三个“基质”组合在一起，就有64种组合方式，也就是能决定64种氨基酸，这就超过20种了，那么到底该如何组合，四种“基质”才能刚好决定20种氨基酸呢？

伽莫夫通过研究后提出，三个“基质”为一组，用这一组“基质”一起去决定一个氨基酸，就正好能得到20种氨基酸。

伽莫夫的这个结论，对破译遗传密码做出了卓越的贡献，我们今天生物学中学的关于遗传密码的破译，就是建立在伽莫夫的理论基础上的。然而，这些科研成果差一点就被淹没在历史的洪流中了，这又是怎么回事呢？

二、伽莫夫是如何在政治风波中自保的？

1931年伽莫夫回到俄国的时候，俄国国内的环境已经发生了很大的变化，后来伽莫夫了解到，当时国内对科学家的态度发生了实质性的改变，在政治家的眼里，科学家已经成了和资本主义斗争的一种武器了。

当时的俄国把科学定义为资本主义科学和社会主义科学，把国内科学家和国外科学家一起搞科学研究的亲善行为，以及出国的科学家们，定义为不去揭示无产主义科学的奥秘，而崇洋媚外地学习资本主义科学知识。当时，科学必须要服从官方的辩证唯物主义哲学，否则科学研究就是对工人阶级的威胁。

在这种政治背景下，俄国产生了一大批不太理解科学是什么的官方哲学家，他们进驻到科研机构里，监督科学家们的科研行为，时刻警醒科学家不要陷入唯心主义的“泥沼”里。

当时俄国科学界的哲学专政是反对爱因斯坦的相对论的，他们认为相对论是唯心主义的代表，否定了辩证唯物主义哲学。而伽莫夫就是爱因斯坦相对论的维护者，还因此引来了一场不小的麻烦。

当时和伽莫夫一起搞研究的人都被扣上了“反革命罪”的帽子，还被撤销了公职，伽莫夫有幸躲过了一劫。

但之后没多久，伽莫夫的护照就被扣押了。伽莫夫赶紧给哥本哈根科学研究院的玻尔教授发了一封电报，请玻尔教授以探讨物理问题为由，向俄国发出允许伽莫夫出国进行学术访问的邀请，但列宁格勒护照办公室直接回复，这次访问会影响伽莫夫在大学的教学活动，坚定地驳回了玻尔教授的请求。

于是伽莫夫开始计划从克里米亚半岛偷偷出境。当时黑海上有很多走私贩子，他们常常用小船运载法国香水、服装首饰等东西，伽莫夫想，他要是能和走私贩子联系上，就能借助走私贩子的船出境了。想到这儿，他立马给一个朋友写信，说他想买一些很难搞到手的外国物品，希望通过朋友联系上走私贩子。没多久，伽莫夫就收到了朋友的回信，信里说：“我们已经好几年搞不到外国货了，海岸警卫队加大了对海岸的管理，如果我们在海上停留过长的时间，我们的家属就会遭到惩罚。”朋友的回信让伽莫夫彻底打消了求助走私犯的念头，走私这条路是行不通了。

就在伽莫夫快要绝望的时候，一个新的机会降临了。当时一家莫斯科的工厂生产了一种可以折叠的帆船，这种帆船很结实，能承载一到两人的重量，如果能搞到这种帆船，就不用求人了，自己就能偷渡出境了。

但要搞到船，再带上克里米亚不是件容易的事，伽莫夫设法通过科学家之家的运动队搞到了一只。

经过一番严密的计划，伽莫夫在一个漆黑的晚上出发了。不幸的是，他第二天就在黑海上遇到了暴风雨，被巨浪打晕，冲回了70公里以外的沙滩上。这次偷渡黑海出境的行动也宣告失败了。

后来，伽莫夫又看上了苏联与挪威交界边境的极地村，极地村是二十年代初俄国生物学家在北冰洋入口处建立的一座海洋生物观察站，伽莫夫计划弄到一条采集海洋生物标本的机动船，通过极地村越过边境进入挪威。

有了想法之后，伽莫夫立马给极地的一位生物学家朋友写信，说他想去极地领略一下极地的风貌，那位生物学家是个热情的人，很快就回过来一封邀请信，请伽莫夫给观察站的工作人员演讲北极光理论，这个理由正大光明，伽莫夫也觉得，这一次总该没什么问题了吧。结果伽莫夫去的时候，正赶上苏联海军正在峡湾入口处建造潜艇基地，他们当然不希望有科学家在周围打扰他们的行动。于是伽莫夫又一次被送回了列宁格勒。

对伽莫夫而言，他内心是不愿意抛弃祖国的，但他已经在量子力学和遗传学方面取得了科研成果，这些成果始终被认为是与社会主义科学和辩证唯物主义相对立的，如果不逃，那他被送进西伯利亚集中营就是早晚的事。伽莫夫知道，要保住自己的科研成果，首先得保住自己，于是他决定孤注一掷，一定要“逃”出苏联。

他又给玻尔教授写了信，玻尔找到了法苏科学协作委员会法国方面的主席朗之万，朗之万直接写信到莫斯科，指名让伽莫夫作为俄国代表参加第八届索尔维会议（20世纪初一位比利时的实业家欧内斯特·索尔维创立的物理、化学领域讨论的会议，爱因斯坦、玻尔等人都参加过），伽莫夫这才离开了苏联，顺利出国。

三、伽莫夫对科普的理解有哪些独到之处？

在《伽莫夫自传》这本书的最后，伽莫夫谈到了自己对科普的认识。

 伽莫夫一生写了25本书，有21本都是科普读物。伽莫夫在自传中写道：人们经常问我是怎么开始科普读物写作的。其实我的想法很简单，我喜欢看到事物以简单清楚的面貌出现，因此我想尝试用简单的语言，去叙述我所做的复杂的科学研究。不论是演讲还是写作，我希望自己能让人们像听故事一样搞懂科学。

1938年，伽莫夫第一次写了一则短篇，他想通过科学故事，向物理学小白们解释空间曲率和膨胀宇宙的基本概念。他自己塑造了一个银行小职员，名字叫汤普金斯，汤普金斯在故事中夸张地描述了他对生活中相对论现象的观察。

伽莫夫把这篇文章投给了几家杂志，结果都遭到了退稿。后来，在一次理论物理学的国际会议上，伽莫夫和达尔文的孙子查尔斯·达尔文，谈到了科学普及工作，在谈话中，他提到了那篇不停被退稿的文章，查尔斯说：“你不妨把它寄给一个叫斯诺的人，他正在为剑桥大学出版社编辑一本叫《发现》的杂志，我敢肯定，他会对你的努力感兴趣的。”

伽莫夫回到家后，马上翻出了那篇稿子，把它寄到英国。一个星期后，伽莫夫就收到了斯诺的电报，他说：“大作将在下一期发表，望多赐稿。”于是，以汤普金斯先生为主人公的普及相对论和量子论的故事，便接连在《发现》杂志中发表出来。后来，伽莫夫将这些故事集结成册，出版了《汤普金斯先生身历奇境》这本书，结果大受欢迎。

还有一本伽莫夫的书也非常值得拿出来说一说，它就是《从一到无穷大》。这本书我们之前和大家一起共读过。伽莫夫先是在书中漫谈了一些基本的数学知识，然后用有趣的比喻，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和宏观世界方面的成就。这本书被译成中文后，很受中国读者欢迎，清华大学校长邱勇还把这本书作为入学礼物，送给了所有的大一新生。

《从一到无穷大》这本书的译者暴永宁在评价这本书的时候说：“一般科普读物，往往怕数学太枯燥而不敢用数学来写书，只局限于作定性的概念描述。这本书则恰恰相反，全书都用数学贯穿起来，并讲述了许多新的数学内容。也因为使用了数学写作，这本书才达到了相当的深度。”暴永宁把伽莫夫的科普作品的特色总结得十分到位。把复杂的科学问题普及化，大概是伽莫夫对科学事业最具特色的贡献了。

结语

以上就是《伽莫夫自传》这本书的主要内容。

在这本书中，伽莫夫讲述了他一生不平凡的经历和所有的研究成果。他用自己的故事告诉我们：一个伟大的科学家，只拥有会搞科研的聪明才智是不够的，还需要在时政中学会自保，学会把复杂的科学问题用人们听得懂的语言讲述出来，这样研究成果才能长久地流于后世。

就像伽莫夫说的那样：“人们常常问我怎样才能写出这些大获成功的书，这可是一个深奥的秘密，深奥得连我自己都不知该如何回答。我真的那么喜欢写科普作品吗？是的。那我是不是把它当作自己的主要职业了呢？不是。我的最大兴趣是攻克自然界的难题，然而在科学研究的领域里取得进展需要一种灵感，这种灵感并不是每天都出现的。每当我苦于缺乏新鲜想法来推进自己的研究时，我就写一本书。而每当一种对科学研究有效的新思想涌现时，写作就放在一边了。我写了25本书，对于人的一生来说，这也足够了。我已不打算写更多的书，原因之一是，我实际上已把自己所知道的倾囊而出了。”

【编辑：书澈 】

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