〔推薦序〕
科普界的奇人奇書——加莫夫的《從一到無限大》
高崇文（中原大學物理學系教授、《物理雙月刊》專欄〈阿文開講〉作者）
《從一到無限大：科學中的事實與臆測》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！
最後一個小提醒，在台灣，中微子通常譯為微中子，因為neutrino的意思是little neutron，也就是小的中子。翻成微中子更為傳神。而衍射在台灣一般譯為繞射，這個詞diffraction源於拉丁語詞彙diffringere，意為「成為碎片」，即波原來的傳播方向被「打碎」、彎散至不同的方向。翻成繞射似乎較為接近原意。還有，由於這本書在上世紀的六○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。
〔推薦序〕
科學頑童的物理世界漫遊記
黃貞祥（清華大學生命科學系助理教授）
科學，尤其是理論物理學，有大量抽象的概念，並不是一門易懂的學科。然而，就因為其艱澀，就懷疑諸如宇宙論、相對論、量子力學等等對社會大眾的魅力，卻又實在太小看生而為人，對宇宙萬物之源尋求一個合理解釋和想像的強烈需求了，畢竟《時間簡史》（A Brief History of Time: from the Big Bang to Black Holes）也是出版史上的奇蹟，而且有紮實科學理論基礎的《星際效應》（Interstellar）也叫好又叫座。
人生而好奇，滿足好奇心的需求，重要性並不比吃喝拉撒低，否則為何每個文明都要編故事來解釋自然現象呢？然而，只有古希臘誕生了科學思維，我想這並非是因為古希臘人特別好奇，而是因為他們勇於發掘和承認未知，而非一味用超自然來解釋，因為當任何現象都能用神明的喜怒哀樂來解釋時，那麼能解釋所有事物的理論，就什麼都解釋不了。
還好我們有了科學。當我們用科學方法來探索這個新奇的世界後，科學的知識就高效爆炸式地增長了，就要不斷地分門別類，專業分工愈來愈細緻，以致於在同一個系所，教授們不清楚隔壁同事的研究內容，似乎是常態了；另外，當我們更加深入地了解諸多宏觀或微觀的自然現象，常常發現背後的原理比想像中複雜許多，有不少甚至強烈違反直覺和常識，讓科學知識離人們的日常生活似乎愈加遙不可及，科學家的圈子彷彿只是充斥拗口的術語和高不可攀的觀念。
然而，不管乍看之下有多高深莫測的科學理論，都是要用來解釋一個現實的現象或問題，只是有沒有高手能夠把科學理論轉化成大眾都多少能略懂一二的通俗白話文。雖然做起來可能吃力不討好，但是仍有熱愛科學的大師迫不及待地想要和鄉民們分享科學發現的喜悅，因此樂意寫些科普書，而這本《從一到無限大：科學中的事實與臆測》（One Two Three... Infinity: Facts and Speculations of Science）是理論物理大師喬治‧加莫夫（George Gamow, 1904-1968）的經典之作！
《從一到無限大》的第一版出版於1947年，然後在1961年再版，迄今已超過了半個世紀，裡頭有些當時還待解決的數學或物理難題，有了很大的進展，但是書中呈現出來科學大師深思而建構的數理世界大體上仍不變，加上其趣味性歷久彌新，依然雋永！他最著名的作品《物理世界奇遇記》（The New World of Mr Tompkins）還讓他榮獲1956年聯合國教科文組織（UNESCO）的卡林加科普獎（Kalinga Prize for the Popularization of Science）。
加莫夫主要從事宇宙學和天體物理學研究，發展了大爆炸宇宙模型。他在理論物理學上的貢獻卓越，但他仍滿腔熱血地投入分子生物學的研究，他和DNA雙股螺旋的發現者華生（James D. Watson, 1928-）及克里克（Francis H. C. Crick, 1916-2004）是好友。加莫夫在和他們的通信中，先提出了DNA的四種核苷酸為二十種胺基酸進行編碼的想法，建立了一個數學模型。他是首位以密碼學角度來思考DNA資訊的學者。
加莫夫和華生隨後在加州大學柏克萊分校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，每個小組成員都用了一個胺基酸作為代號，加莫夫的是丙胺酸（ALA）。加莫夫根據胺基酸出現在蛋白質中的頻率進行分類，提出三個核苷酸一組為二十個胺基酸編碼的概念，形成遺傳密碼學說。他也提出了理論說明三個核苷酸如何巧妙地編碼出二十種胺基酸，在他的模型中，遺傳密碼是重疊的，每個遺傳密碼是移動了一個核苷酸，剛好可以完美地解釋為何胺基酸有二十種。他的理論雖然後來被證實是錯誤的，但仍被許多遺傳學家譽為史上最漂亮的錯誤理論！
就因為加莫夫是這麼一位跨領域、多才多藝的科學大師，這本《從一到無限大》能讓我們在他的科學世界中遨遊，為此他也手繪了不少插圖。許多科學大師在撰寫科普書時，就先避開數學，彷彿沒了方程式，就能更親近大眾。然而加莫夫卻毫不避諱地在前兩章就拿數學來大作文章，充分展現藝高人膽大的氣魄，連我這個有數學恐懼症的人都覺得是全書最生動有趣的兩章！接著，他對物理世界的談論，都像是要帶我們去遊樂場大玩特玩一樣！
近代物理顛覆了過去絕對時空的認知，讓人類的時空觀從此產生了不可逆的轉變，而量子力學又呈現出微觀世界各種不可思議的性質，對熟悉這些理論的加莫夫來說，他信手拈來地用上許多生活中熟悉的元素把它們描述得非常生動活潑，也影響了不少頂尖學者投身科普工作，包括近年出版的不少科普好書之作者，例如《詩性的宇宙：一位物理學家尋找生命起源、宇宙與意義的旅程》（The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning, and the Universe Itself）的作者蕭恩‧卡羅爾（Sean M. Carroll）、《宇宙必修課：給大忙人的天文物理學入門攻略》（Astrophysics for People in a Hurry）的作者泰森（Neil deGrasse Tyson），以及《人性中的良善天使：暴力如何從我們的世界中逐漸消失》（The Better Angels of Our Nature: Why Violence Has Declined）和《再啟蒙的年代︰為理性、科學、人文主義和進步辯護》（Enlightenment Now: The Case for Reason, Science, Humanism, and Progress）的作者史蒂芬‧平克（Steven Pinker），這就是為何這本書歷經半世紀仍值得一讀！
物理學世界的科學頑童並不是只有費曼（Richard P. Feynman，1918-1988），如果你想見識一下另一位科學頑童是如何理解和描繪這個多姿多彩的數理世界，這本書肯定會給你帶來許多樂趣！
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