〔推薦序〕 科普界的奇人奇書——加莫夫的《從一到無限大》 高崇文 《從一到無限大》這本書可以說是一本奇人寫的奇書。很高興看到這本書終於與廣大的中文讀者見面。說這本書的作者喬治．加莫夫（George Gamow, 1904~1968）是奇人絕非言過其實。他不僅在許多物理領域有卓越的原創貢獻，甚至連遺傳學也頗有研究，更特別的是他那沒有邊界的好奇心，搭配上獨特的幽默感，再加上行雲流水的說故事能力，讓他成為非常成功的科普作家。說到底，到底是從什麼樣的背景冒出這樣一個奇人的呢？ 加莫夫於1904年生於烏克蘭的奧德薩，原本他的博士論文的指導教授是最早提出膨脹宇宙模型的宇宙學家亞力山大 ‧ 弗里德曼（Alexander Friedmann），但是很不幸的，弗里德曼在加莫夫畢業前就過世了，所以他只好換老闆，但還是在 1928 年獲得博士學位。 1928年到1931年間曾先後在德國哥廷根大學、丹麥哥本哈根大學尼爾斯．波耳研究所和英國劍橋大學卡文迪許實驗室從事研究工作。在哥廷根大學期間，加莫夫拿量子理論中的穿隧效應（tunnelling effect）來解釋α粒子如何穿透庫侖位能障壁而造成核衰變。1931 年，加莫夫回到蘇聯，但是在史達林的鐵腕統治下，加莫夫感到自己富於想像力的天性受到壓制，所以他在 1933年趁出席在比利時布魯塞爾召開的第七次索爾維會議時，離開了蘇聯。1934年移居美國，在密西根大學擔任講師，同年秋天被喬治華盛頓大學聘為教授。 這段期間，加莫夫取得了一系列重要的研究成果，其中最著名的首推熱大爆炸宇宙學模型。現代宇宙大爆炸理論是在 1932 年由比利時牧師勒梅特首次提出的。1940年代，加莫夫提出了熱大爆炸宇宙學模型，他主張宇宙最初開始於高溫高密的原始物質，溫度超過幾十億度。隨著宇宙膨脹，溫度逐漸下降，形成了現在的星系等天體。他們還預言了宇宙微波背景輻射的存在，後來在1964年被美國無線電工程師阿諾．彭齊亞斯和羅伯特．威爾遜在偶然中證實了他們的預言！ 在他的學生阿爾菲（Ralph Alpher）1948年提交了有關大爆炸後元素合成的理論的博士論文時，加莫夫說服了漢斯．貝特（Hans Bethe）把他的名字署在了論文上，又把自己的名字署在最後，這樣， 三個人名字的諧音恰好組成前三個希臘字母α、β、γ。於是這份標誌宇宙大爆炸模型的論文以阿爾菲、貝特、加莫夫三人的名義， 特地選在1948年4月1日愚人節那天發表，稱為αβγ論文，這種令人哭笑不得的惡作劇正是加莫夫的招牌特色。接下來加莫夫卻把注意力轉到了遺傳學上。1954年起，加莫夫擔任加州大學柏克萊分校客座教授，1956年起任科羅拉多大學教授。這期間，加莫夫提出了DNA分子的「遺傳密碼」。加莫夫隨後在加大柏克萊分校與華生（James Watson）共同組織了一個非正式的研究小組，稱為RNA領帶俱樂部（RNA Tie Club），針對RNA遺傳密碼進行研究。他於1968年在科羅拉多州過世。 介紹完加莫夫這個奇人，接下來就要來聊聊他的這本奇書：《從一到無限大》，1947年首次出版，1961年又修訂了一次。這本書是寫給中學生看的，所以加莫夫極力避免高深的數學，而是利用生動的比喻和插圖來表達各種相當抽象的觀念，這本書的插圖還是加莫夫親手畫的呢。 加莫夫從整數開始，然後擴展到有理數、實數，簡單地介紹與質數相關的一些數論之後帶出了康托（Georg Cantor）關於無窮大的理論，接著他介紹了虛數與複數。討論完空間的拓樸性質後他話鋒一轉，講起了四維的閔考夫斯基空間，並且將相對論的來龍去脈一氣呵成地講了一遍。連錯綜複雜的「以太之謎」都講得井井有條。到了第六章，加莫夫卻從古希臘的原子論一路講到拉塞福的原子模型、波耳的原子模型與量子理論的發展。順著這個思路，加莫夫接著講起了核分裂、連鎖反應和核融合。妙的是到了第八章，加莫夫又跳到物理中最難解釋的熵的概念以及熱力學第二定律。這是為了後頭要討論生命的源起作準備。最後加莫夫帶領讀者鳥瞰整個世界， 首先從空間著手，從地球講到太陽系、銀河系，再到整個宇宙，再來是做一趟時間之旅，帶領讀者一路從恆星的演化、星系的形成，一直看到宇宙的歷史！ 雖然乍看之下，整本書似乎漫無章法，作者隨心所欲地跳來跳去，仔細一看卻會發現其實裏面暗含玄機，像是最前面關於數的討論，帶出了虛數，到了討論相對論的地方才發現它的用處，這個梗埋得可真深！而第八章討論的熵則是針對接下來生物的演化，還有星球、星系，乃至於宇宙的演化。因為演化是從無序趨向於有序，但是熱力學第二定律卻告訴我們描述無序的熵應該是要變大的！這背後頗值得讀者推敲。加莫夫不只是一流的說故事高手，在故事背後隱含的還是一個充滿洞察力的高超心智。特別是加莫夫本身是核融合、天體物理和宇宙論的專家，講起相關主題，自然是信手捻來，如數家珍，讀起來真是令人愛不釋手呢。當然，他那招牌的幽默敘事風格更是一絕，原來，科學可以是這麼有趣！ 由於這本書是在上世紀的六○年代修訂，有些內容需要被更新，譯者在這方面花了不少心思在註解上，令人感佩。期待這本充滿趣味的書能引領更多人走進物理的殿堂，驚嘆造物之奇。 （本文作者為中原大學物理學系教授、《物理雙月刊》專欄〈阿文開講〉作者）