中外科学家发明家丛书:伽莫夫 (一)
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中外科学家发明家丛书:伽莫夫 (一) 发布于:2012/07/26
    伽莫夫是本世纪著名的物理学家,他在理论物理学、天体物理学、核物理学、生物遗传学等诸多领域都取得了令人瞩目的成就。同时,他还是一位出色的科普作家,由于在普及物理学、天文学和其他自然科学方面作出的贡献,他荣获了联合国教科文组织授予的卡林伽奖。

     伽莫夫在他的研究中常常能够连续多年致力于某些难题,进行反复研究。他所具有的那种洞悉物理学理论各种模型之间类似关系的能力,几乎达到不可思议的程度。在当今这个数学运用越来越复杂的时代,伽莫夫仅仅运用直观的图画,以及运用由历史比较或甚至与艺术比较得来的类似关系所取得的成绩,着实令人耳目一新。

     伽莫夫研究中的另一个特点体现在他所选择的论题的性质上。他从来不允许自己偏离问题的主流而去追逐不重要的细节。正是在基础物理学的主流方面,在宇宙学方面和生物学的最新发现上,伽莫夫的思想起了重要的作用。 在物理学、天文学方面,他解释了原子的放射性衰变规律,并且提出宇宙起源于爆炸并随后形成各个星系,即著名的宇宙大爆炸理论。在生物学上DNA分子结构被发现之后,伽莫夫最先提出,实际上有支配生命过程发展的、由四个符号组成的三元体密码的存在。总而言之,人们在他的研究中除了能看到各种出类拔萃的特点之外,还能看到他的兴趣和能力使他在很广的科学领域中进行出色的业余性质的研究。

     自然流畅的思路,简单通俗的描述,平易、有趣的风格,是伽莫夫科普作品的风格,由于这些特点,他的书受到广泛欢迎。他的书有一个突出特点是简明易懂,避免叙述不必要的技术细节,这也是他研究工作的显著特点。他的朴实使他完全按自己的思想方式写作,这种思想方式就像法国哲学家、科学家笛卡尔所说:通过把复杂的事物分解成较简单的几个部分来使思想条理化,从而达到分析复杂事物的能力。在另一方面,伽莫夫的著作反映了他对宇宙万物所抱的完全自然坦率的态度。一种对自然界物质系统——从极其宏观到极其微观的世界——不可抑制的好奇心引导着他在核物理学和宇宙学领域里探索。

     这位成就卓著的科学家有着富于传奇色彩的一生,他经历了沙俄、前苏联、美国等不同时代不同国度的生活,他曾经偶然间一夜成为前苏联炮兵学校的“上校”,也为美国的核武器科研与实验出过力。这些都给他的生平披上了神秘的色彩,现在就让我们透过这层神秘的面纱来看一看伽莫夫奇异的生命旅程。
                                  一、童年

     1904年3月4日,伽莫夫出生在敖德萨父母的公寓中。由于他长得太大并且胎位不正,母亲要生出他有很大危险,医生们会诊后决定第二天把胎儿切碎取出来,以拯救母亲的生命。但是一位好心的邻居可怜这个未出世的婴儿,连夜赶到十几英里外的地方请来一位有名的外科医生,就在伽莫夫父亲的立满书架的书房写字台上,医生实行剖腹产取出婴儿。

     在孩提时代,伽莫夫受到父母良好的熏陶和教育。7岁时,母亲给他念法国科幻作家凡尔纳的作品,伽莫夫被那神奇的科幻事业所吸引,梦想着有朝一日能去月球旅行。小伽莫夫从小就有动手做实验的兴趣,他曾经把一个普通的小铃铛和一节电池连在一起做成一个电铃。

     9岁时,母亲去世了,从此他与父亲相依为命。父亲是个歌剧迷,他也常随父亲去听歌剧。

     1914年,第一次世界大战爆发。三年之后发生了俄国二月革命和十月社会主义革命,国内爆发了内战,当时伽莫夫在上中学。因为外国干涉军、白军同红军的战斗不时在敖德萨城附近进行着,学校不得不经常停课,使伽莫夫难以受到正常的学校教育。

     也正是在这一时期,伽莫夫在艺术和科学方面日渐长进。他对天文学和物理学等学科的兴趣越来越浓厚,到处搜集阅读这方面的书籍,并且用手头的一切工具做各种各样的实验。

     有一次,他正在家里的一扇窗前阅读一本欧几里得几何学的书,突然一颗炸弹在附近街上爆炸,冲击波把玻璃震得粉碎。尽管如此,学校生活还是在动荡中继续下去。

     一天,父亲给他买了一台廉价商店出售的小显微镜。有了这台显微镜,伽莫夫决定做一个重要的实验来检验宗教教义是否真的正确。在当时的俄国教堂里,“圣餐”所用的红葡萄酒和加在里面的面包被说成是救世主耶稣基督的血和肉。一次领圣餐时,伽莫夫从神父那里要了一点所谓“耶稣圣体”的葡萄酒加面包块,他把一块碎面包粘在面颊上,一溜烟跑回家里,然后把面包块放在显微镜下观察。为了进行比较,他事先准备好一些蘸有红葡萄酒的面包屑。经过在显微镜下反复比较,伽莫夫看不出“圣餐”和他自己准备的面包有什么区别,两种面包的结构完全相同。他又用小刀从自己的手指尖上划下来一块皮肤,用它与“圣餐”的面包进行比较,而这两者间毫无相似之处。通过这个实验不仅表现出伽莫夫日后成为一名科学家的潜在素质,而且可以看出,他具有一种敢于向习俗与传统的权威挑战的精神,要知道,在 旧俄国宗教的地位是至高无上、神圣不可侵犯的。

     在中学里学习数学和物理的同时,伽莫夫还很喜欢花时间去阅读俄罗斯优秀的文学作品,较之散文,他更喜爱诗歌,因为他觉得诗歌与散文比起来要简短得多,而且音调、韵律和谐优美。对于好的诗歌,他只要读上几遍就能长久地铭记不忘,哪怕是很长的诗也不例外。有一次他与别人打赌,光凭记忆一口气背诵一个小时的俄国诗,结果他一下子背了一个半小时。

     随着年级的升高,伽莫夫的兴趣转向了比较严肃的诗歌,这些诗使他认真地了解历史与现实。他所背诵的那些诗歌,甚至在日后研究生考试中都派上了用场。这个有趣的故事是这样的:苏联教育部规定:凡要取得研究生资格的人必须通过《世界革命史》的考试,不管他是学习什么专业的。伽莫夫并没有参加这类课程的学习,而他非常想成为一名研究生,所以不得不去考试。好在他阅读过不少这方面的书籍,回答起问题来不算太困难。当主考官问法国大革命发生的日期时,他背了一段小诗:

     那天国王兴趣浓,

     维奇森林把猎围。

     侍从布下包围圈,

     猎犬闻出鹿踪迹。

     突然传来一恶耗:

     叛乱席卷全巴黎。

     国王肉跳又心惊:

     这场叛乱因何起?

     急急忙忙把家返。

     一路忧虑暗自语:

     哪能出现这种事,

     七月十四见鬼去。

     就这样,他通过了那次考试。

     中学快毕业的时候,国内战争结束了。白军残余部队从克里米亚退到土耳其。伽莫夫中学毕业后进了敖德萨诺沃罗西亚大学数理学院学习。大学经历了革命和内战的破坏,在很大程度上还处于瘫痪状态,有待一步步恢复。但是,那里的数学师资雄厚,拥有一个很强的数学家小组。

     教高等代数的萨图诺夫斯基教授有一次向一个学生提问:“如果用3个蜡烛台乘以5个马车夫,得多少?”学生一下子被问住了,无言以对。“好吧,我来告诉你。”萨图诺夫斯基说:“结果是15个马车夫1个蜡烛台!”

伽莫夫从这里获得了数学中“量纲分析”的第一个基本概念。

     还有一次,萨图诺夫斯基写黑板时犯了一个错误。他写下“37×25=837”,一个学生马上指出:正确结果应该是925。萨图诺夫斯基勃然大怒,厉声说道:“正确演算算术题不是数学家的事情,这是银行会计的工作。”这两句话也给伽莫夫很深的印象。在大学受到的这些潜移默化的教育,为他日后成为一名出色的科学家打下了良好的基础。他从中学会了诸如抓住问题的要害、突破常规思维方式等等经验和技能。

     伽莫夫在课余最喜欢去的地方是数学资料馆,尤里·拉宾诺维奇是院里最年轻的教授,他负责资料馆的工作。白天,伽莫夫去资料馆阅读各种书籍和杂志,晚上可以在那儿与年轻的教授讨论数学,聊天。

     但是诺沃罗西亚大学没有开设伽莫夫喜爱的物理课,这让他不能不感到失望。这其中的原因是物理系主任卡斯特林教授得不到一名助教来为他讲授的课程安排演示实验,在实验室里,连最基本的实验用品也没有。要知道,没有演示实验,物理这门课是根本没法开的。

     在诺沃罗西亚大学待了一年之后,伽莫夫决定离开故乡敖德萨前往彼得格勒 (十月革命后改为列宁格勒,前苏联解体后又改回原来的名字),因为在那里,物理已经结束了革命时期停滞不前的状况,重又焕发出勃勃生机。当然,要离开家孤身一人前往遥远的他乡也不是件容易的事情,伽莫夫的父亲变卖了家里大部分银器,给他凑足了旅费。就这样,他离开了敖德萨。

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