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[美]乔治·伽莫夫《从一到无穷大：科学中的事实与猜想》作品简介与读书感悟

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很多年前就读过了乔治·伽莫夫（GeorgeGamow）的这本代表作。一本好书是可以塑造一个人的价值观或宇宙观的。如果我要列一份书单留给最亲近的人,大概就要有这本《从一到无穷大》,因为希望他在很小的年纪

很多年前就读过了乔治·伽莫夫（George Gamow）的这本代表作。一本好书是可以塑造一个人的价值观或宇宙观的。如果我要列一份书单留给最亲近的人，大概就要有这本《从一到无穷大》，因为希望他在很小的年纪就稍懂一下自然科学的知识、思维和学科框架。

迄今为止，似乎还想不出有第二本既足够通俗，又面面俱到，还经过时间洗礼的书，可以在新鲜的大脑功能区域很好的完成复杂的“自然科学基础架构铺设作业”。

[美]乔治·伽莫夫《从一到无穷大：科学中的事实与猜想》作品简介与读书感悟

这方面，伽莫夫这位参与确立了关于β衰变的伽莫夫—特勒理论、红巨星内部结构理论，以及倡导了“大爆炸”理论的核物理学家、宇宙学家，把这一工作完成得相当出色。

伽莫夫的「金丹」

好读的科普书有两类，一类是作者把毕生所学熔于一炉，炼出一颗金丹，日后还时不时地打磨一下，让它更加放出光芒，另一类是阶段性好书，能看得出是作者阶段性的积累，像从可口可乐生产线上下来的“爽到带气”的好东西。“金丹”与“好东西”是有区别的。

这种区别或者说“金丹”之类好书的特点，可以藉由司马懿家的故事说明。我们中国人是熟悉“家学渊源”四个字的。在公共教育不发达的年代，私学的地位非常重。复旦大学的仇鹿鸣写道：“但自西汉中后期以降，河内郡内的文化风起出现了‘由武入文’的明显转变，经学传播日益繁盛，一些累世通经的家族开始出现，并在仕途上取得了成功。”

与众多世家大族不同的是，司马氏家族所尚之学不是经学，伽莫夫从一到无穷大，而是史学，“注重博通，博学好古、雅好汉书名臣列传”。也就是说，司马氏家族对《汉书》这一具有实际政治功用的刑政之书很重视。抓住了这一点，大概就能理解司马家日后的比较务实而阴狠的从政风格。

我推测，司马懿在面对汉及曹魏时期的大事时，头脑是偏“史学家”的，因为他有汉书等更具实用性的政治训练打底。对大脑重塑性的神经生理学研究表明，特定脑区越用越灵。伦敦市出租车司机的大脑海马体尾部的灰质体积更大，因为相较于使用GPS的司机而言，他们要更多的调用这一脑区去记忆道路网络，同时提取这一脑区的道路网络记忆。

类似的，人类的知识储存在不同的脑区，被使用时存在一个提取整合的过程。新的研究表明，一个人的常识感越强，他的不同脑区之间的功能连接效率就越高，这样就能调用更多的不同层次的知识来处理同一个问题。也就是说，一个力学基础好的人，看到一幅大坝照片时，他的大脑处理视觉信息的方式可能是不同于不会做力学分析的人的（与空间认知的区域激活强烈，对视觉对象进行深度加工的腹侧枕颞皮层也较活跃）。

《从一到无穷大》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。

伽莫夫正是想“为读者描绘一幅全面的宇宙图景，让他们知道如今科学家眼里的世界是什么样子”。他很认真地写完了这本书。“（我）尽可能地搜集现代科学中最有趣的事实和理论，从微观到宏观。为了实现这个宏伟的计划，我不打算完整地介绍每一套理论，否则这本书势必变成多卷本的百科全书；不过与此同时，我挑选主题的标准是尽量覆盖基础科学知识的方方面面，不留下任何死角。”

书的架构

伽莫夫的这本书从数学写起，从数学中的“计数”写起，然后写空间、时间与微观世界，最后到宏观宇宙结束（这就是书名“从一到无穷大”的意思）。从“计数”写起是有道理的，这符合人类大脑认知世界的客观规律。伽莫夫援引科学家阿基米德（Archimedes）的话表明懂得“描述极大数字”的威力：

乔治·伽莫夫（1904-1968）（George Gamow）世界著名物理学家和天文学家，科普界一代宗师。1904年生于俄国敖德萨市。1928年获苏联列宁格勒大学物理学博士学位。先后在丹麦哥本哈根大学和英国剑桥大学（师从著名物理学家玻尔和卢。

“他们觉得我们想不出一个足够大的数字来描述地球上的沙子数量。这些人显然同样觉得，如果有一座和地球一样大的沙堆，而且地面上所有的海洋和盆地都已被沙子填满、堆高，一直堆到和最高的山峰齐平，那么我们更不可能想出办法来描述这个沙堆中的所有沙子的数量，但现在我们想说的是，我的方法不仅能描述地球上所有沙子的数量，或者刚才那个大沙堆中的沙子数量——哪怕有关宇宙那么大的沙堆，我们也能准确描述它拥有多少沙子。”

阿基米德或者说伽莫夫有这种自信，在于他们都抓到了一种“思维工具”，有了它们，就有可能比较不同的“无穷大”之间的大小，就能去研究“一个平面上的所有点的数量是不是等于一条线上的所有点的数量”。在第二章中，伽莫夫进一步讲解了为什么“其他学科（尤其是物理）确很喜欢数学，它们总是竭尽所能地想跟数学打成一片。事实上，时至今日，理论数学中所有分支都已经成为科学家解释物理世界的工具，包括那些曾经被人们认为纯粹得没有任何实用价值的理论，例如群论、非交换代数和非欧几何”。

这里，我要为伽莫夫的观点再增加一条新论据。法国巴黎-萨克雷大学（Paris-Saclay）的功能性核磁共振成像（fMRI）数据表明，数学家的大脑在处理高等数学问题如解偏微分方程或拓扑数学时，激活区域与处理简单数字运算的区域是重合的，位于大脑边缘系统的三个区域：双侧顶内沟区（IPS）、双侧颞下回区（IT）以及前额叶皮层区（PL）。另一项研究表明，无论是左撇子还是右撇子在处理数学问题时，被强烈激活的都是位于左脑的顶内沟区。这就表示，人类在理解与处理复杂的“运算问题（黎曼空间的推论、引力波的速度、广义相对论的方程的解）”时，所调用的仍然是与最简单的“计数”相关的脑区。

计数的内容着毕，从-1的平方根这个虚数讲起，伽莫夫把写作重点过渡到了“符合四维几何学的统一坐标系”的应用上。这就要谈爱因斯坦和他的广义相对论了，因为爱因斯坦（Albert Einstein）正是在恶补了黎曼几何等数学后，才有了灵光一现。在1922年12月14日的日本京都大学演讲中，爱因斯坦说：“在1912年之前，我都没解决这个问题。就在那一年，我忽然意识到，有充分理由相信高斯的曲面论可能是揭开这一谜团的钥匙。当时我意识到了高斯曲面坐标系极其重要，但还不知道黎曼已经提供了有关几何基础的更深刻的理论”。

作者简介：乔治·伽莫夫，美籍俄罗斯理论物理学家与天体物理学家，原名乔格里安东诺维奇·伽莫夫。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。

可见，广义相对论到了攻坚阶段也是一个数学问题，这就是为什么大卫·希尔伯特（David Hilbert），这位“数学界的无冕之王”一度成为广义相对论之父候选人的原因，这也是伽莫夫为什么在全书第二卷大谈四维世界的几何学的原因，这是为后面讲述宏观宇宙的故事做准备。

包括第三卷“微观世界”，写电子、原子、分子以及大分子蛋白质与核酸，也是为进入“宏观宇宙”做准备的。量子力学起源于对原子核的研究，因此讲述原子与电子的故事便等于带到了当时以及眼下都是“最前沿”的核物理学与量子物理学。

在这一部分，围绕解释“生命机体有序性产生与维持机制”，热力学第二定律或熵增定律、统计涨落与计算概率悉数登场。更进一步，在第九章，伽莫夫开始介绍“基本的物理法则能否解释生命现象？”有意思的是，这一部分的进步最多，海量知识更新，所以伽莫夫在1961版本的修改中，大幅删改增写了许多跟“遗传与基因”相关的内容。但实际上，2019年再去读这一章还是有许多需要增进的空间，但好在伽莫夫已经写出了最基本的“生命体合成反应”的知识，非学术背景的读者可以放心阅读；对生命科学想要深入了解的读者，大概要去阅读其他更专业的书籍或论文。

在全书最后，伽莫夫的目光投向宇宙，以优美的文字和数字写了“不断扩展的新地平线”：“仰望银河的方向，我们就像站在森林深处向外眺望，你看见树木的枝丫错落交叠，绵延不绝；若是望向其他方向，我们就会看到群星之间空旷的宇宙，就像透过头顶的枝叶看见支离破碎的蓝天。”

其中有一本书与众不同,让我爱不释手,这可是我参加“好玩的数学”征文大赛获得的奖品,它是由科学出版社出版的《从一到无穷大》,这本书的作者是美国的乔治·伽莫夫,他是世界着名的物理学家和天文学家,科普界一代宗师。

这一部分，伽莫夫尝试回答一下关于宇宙尺寸的基本问题，“宇宙到底是有限的还是无限的？随着望远镜技术的不断进步，天文学家求知若渴的眼睛是否总能发现宇宙中全新的处女地？或者反过来说，我们是否应该相信，宇宙虽大，但终归有限，至少从理论上说，我们早晚会看到最后一颗新的星星？”1961年以后，天文物理学也取得了巨大的进步，如果读者的这方面知识更新的够快，那么可以试着帮助近60年前的伽莫夫回答这些问题。全书至此结束，充满开放性。

值得一提的是，果麦文化出品的这一版《从一到无穷大》插图很有意思，不但原汁原味，而且以蓝色的手写体附上了中文翻译。在阅读的时候，感觉像是伽莫夫在眼前支起了一个小黑板，在上面写写画画。一个核物理学家的讲故事能力怎么那么强呢？我强烈感觉到，他在绘声绘色用讲故事的通俗技法，尝试把他的终生所学熔于一炉，炼出金丹，让人“从一到无穷大（One Two Three... Infinity）”，进入自然科学的世界。向所有充满旺盛求知欲的大脑推荐这本书！

1. 乔治·伽莫夫，《从一到无穷大》，果麦文化，天津人民出版社，2019；

3. Erhan Genc et al.，The neural architecture of general knowledge，European Journal of Personality，2019，；

4. Amalric et al，"Origins of the brain networks for advanced mathematics in expert mathematicians." Proceedings of the National Academy of Sciences，2016: 201603205；

5. Joshua S. Cetron et al.，Decoding individual differences in STEM learning from functional MRI data，Nature Communications，2019(2027)

《从一到无穷大》

译者：阳曦

出品：果麦文化

《从一到无穷大》这一部书，它的作者是乔冶·伽莫夫。伽莫夫对科学知识的普及工作格外认真。他迁居美国之后，发觉美国尽管经济发展比较发达，但很多人对20新世纪初的科学造就、尤其是那时候刚发生没多久的相对论、量子论。

出版社：天津人民出版社

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