2019年诺贝尔物理学奖授予了James Peebles、Michel Mayor和Didier Queloz，以表彰他们在理解宇宙演化和搜索系外行星所做的贡献。

　　在Peebles的众多关于宇宙的科学成就当中，最引人瞩目的或许就是对宇宙微波背景辐射的理论预测了。1965年，美国贝尔实验室的两名工程师Arno Penzias和Robert Wilson就是看过了Peebles的预印本论文之后，才确认自己探测到的正是天文学家苦苦寻觅而不得的微波背景辐射，他们也凭借对微波背景辐射的实验探测获得了1978年的诺贝尔物理学奖。

　　不过，最早预言了宇宙微波背景辐射的并不是Peebles。早在1953年，George Gamow（乔治·伽莫夫）就预言了微波背景辐射的存在。遗憾的是，当1978年这项成果被授予诺贝尔奖的时候，Gamow已经离世。

　　乔治·伽莫夫（1904—1968），美籍俄裔物理学家、宇宙学家，以提出宇宙起源于大爆炸的理论闻名，还首先提出了生物学的遗传密码理论。他也是一位杰出的科普作家，多部作品风靡全球。其科普著作深入浅出，对抽象深奥的物理学理论的传播起到了积极的作用。1956年荣获联合国教科文组织颁发的卡林伽科普奖。

　　听到伽莫夫的名字，也许你还觉得陌生，但如果说他就是《从一到无穷大：科学的事实和臆测》（以下简称《从一到无穷大》）的作者，你没准会恍然觉得熟悉与亲切了。那是一本风靡世界的知名科普读物。

　　《从一到无穷大》

　　《从一到无穷大》于20世纪70年代末引进出版，在国内产生了持久而深远的影响。数不清的推荐书目里都可以看到它的身影，相信很多中年人，尤其是从知识匮乏年代走过来的人更是印象深刻。记得我小时候家里的书架上就有一本，应该是父亲买来读过的，并且推荐给我。和很多童年读到这本书的人一样，书中一些片段曾给我留下深刻印象。比如，棋盘上放麦粒的故事：

　　印度的舍罕王要赏赐他的大臣，因为据说这位懂得数学名叫达依尔的大臣发明了国际象棋，获得国王的喜爱。慷慨的国王准许他自己来选择赏赐的方式。聪明的达依尔让国王在第一格棋盘里放1粒麦子，第二格里放2粒，第三格里放4粒，总之，下一格是前一格的双倍……国王听罢哈哈大笑，心想才区区64格的棋盘，这也太容易实现了，立刻应允，并马上命人搬来一袋小麦。没想到还不到20格，一袋小麦已经没有了。

　　最后，国王的允诺当然无法兑现，因为如果把棋盘全放满，全印度的小麦还远远不够，恐怕要用到人类2000年小麦的总和。总数并不难算，共为：264–1 =18 446 744 073 709 551 615粒。正是这个天文数字，让我在惊叹之余认识到日常经验的错觉。

　　还有谈到无穷大方面的例子。比如：有无穷多房间的旅店已经住满，这时又来了一位新客人，该怎么住呢？可以让1号房间的换到2号，2号换到3号，以此类推，就可以住下了。可是，接着又来了无穷多位客人，能否安排得下呢？其实这些问题涉及无穷大的概念与运算，对康托无穷集合等现代数学是一种很好的科普。

　　书中令人记忆犹新的例子还有很多，比如自动莎士比亚印刷机、复数藏宝图……除了数学内容，还介绍了爱因斯坦的相对论和四维时空概念，并涉及基本粒子、基因、天体星系等微观和宏观的方方面面，是一部相当全面的科普代表作。

　　现在看起来，这类书也许不那么稀罕了，但经典毕竟是经典，我完全相信即使100年后它还会拥有年轻的读者。因为伽莫夫的科普书总是在轻松愉快的气氛中展开，让你在不知不觉间踏上科学的探寻之旅。他并没有对某些公式采取完全回避的态度，对内容的取舍也显示出独特的匠心，幽默风趣的语言更是亮点，体现了扎实的文学功底。有兴趣的朋友不妨抽时间读一读，老读者重温一定也会有一番心得与收获。

　　成果斐然的科学家

　　其实科普写作对伽莫夫来说还是副业，他可是货真价实、成果斐然的物理学家和宇宙学家。1928—1932年他曾先后在德国格丁根大学、丹麦哥本哈根大学和英国剑桥大学卡文迪许实验室师从玻尔和卢瑟福从事研究工作。他的贡献涉及许多重要领域。

　　1928年伽莫夫成功地应用量子隧穿效应解释原子核的α衰变。根据经典力学理论，粒子会被紧紧束缚在原子核内，只有获得极大的能量才可能逃出原子核，因此α衰变一直没有得到很好的解释。伽莫夫借助量子力学想出一个原子核的势垒模型，即粒子不需要拥有比势垒还高的能量，只要概率性地穿透势垒就可以脱离原子核束缚。他凭借这个模型推导出一个描述势垒穿透概率的伽莫夫公式，把这个问题很好地解决了。利用势垒穿透来解释α衰变也成为量子理论应用于原子核研究的最早成就之一。

　　伽莫夫还是热大爆炸宇宙学模型的创立者之一，并预言了宇宙微波背景辐射。一般认为宇宙大爆炸理论是在1932年由比利时牧师勒梅特首次提出的。其实早在1924年，苏联数学家、气象学家、宇宙学家弗里德曼就发表论文阐述了膨胀宇宙的思想，即宇宙的曲率分别为正、负、零时的3种情况，称为弗里德曼宇宙模型，而弗里德曼正是伽莫夫在圣彼得堡学习时的导师。

　　1940年后，伽莫夫与两个学生——阿尔菲和赫尔曼将相对论引入宇宙学，研究了大爆炸中元素合成的理论，提出热大爆炸宇宙学模型，描述了宇宙最初的核合成状态。宇宙开始于温度超过几十亿摄氏度的高温高密的原始物质，随着宇宙的膨胀，温度逐渐下降，形成了现在的星系等天体。他们还预言了宇宙微波背景辐射的存在。

　　1964年宇宙微波背景辐射被两名无线电工程师彭齐亚斯和威尔逊偶然发现，他们因此获得1978年诺贝尔物理学奖，可惜那时伽莫夫早已驾鹤西去，无缘获奖。当然，应该获奖的似乎也不止他一人。

　　另外，伽莫夫还是最早提出遗传密码模型的人。20世纪50年代他的研究重心转向分子生物学。伽莫夫在聆听沃森和克里克发现DNA双螺旋结构的报告后，写信给他们提出自己独特的想法：根据DNA的4种核酸为20种氨基酸进行编码，应该能够建立一个数学模型。他成为首位以密码学角度来思考DNA的学者。虽然其中许多化学与生物学细节都是错误的，但是受到伽莫夫的启发，沃森和克里克列出了正确的20种氨基酸。

　　伽莫夫还在美国加利福尼亚大学伯克利分校组织了一个不超过20人的非正式的研究小组，称为RNA领带俱乐部，针对RNA遗传密码进行研究。沃森写过一本标题都是字母G开头的书——《基因·女郎·伽莫夫》（Genes Girls and Gamow）对发现DNA双螺旋结构后的探索进行了补充，特别对伽莫夫这位爱好威士忌的俄裔物理学家赞许有加。

　　熠熠闪光的科普著作

　　伽莫夫无疑是在许多方面都作出杰出贡献的科学人物，特别是他还全力从事科普写作，这在20世纪的科学家中是不多见的，也是格外难能可贵的。他曾这样谈及科普写作与科研的关系：“在科学研究的领域里取得进展需要一种灵感、一种思想，而新颖、激动人心的思想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。”

　　他的好友——曾被他推荐给美国乔治·华盛顿大学的匈牙利裔物理学家、后被誉为氢弹之父的爱德华·泰勒曾这样评价他：“伽莫夫头脑中的奇思妙想是不可思议的，有对的，也有错的，错的也许比对的还多些，但总归是有趣的……而且有时不仅是对的，还是全新的。”

　　伽莫夫没有获得诺贝尔奖也许令人遗憾，且不谈他在不同科学领域的杰出原创性的贡献与观点，仅看那一本本影响了几代人、熠熠闪光的科普著作，比起诺贝尔奖章又何尝失色呢？

本文来自《科学画报》