从一到无穷大pdf/doc/txt格式电子书下载

书名：从一到无穷大pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语：清华大学校长送给新生的开学礼！吴军、何帆、吴国盛、曹天元推荐科学读物。爱因斯坦亲自作序。影响几代人的科普神作，让无数少年走上科学之路！

作者：（乌克兰）乔治·伽莫夫,刘昭远译

出版社：江苏凤凰文艺出版社

出版时间：2020-04-01

书籍编号：30612974

ISBN：9787559446831

正文语种：中文

字数：188905

版次：1

所属分类：科学新知-科普

图书在版编目（CIP）数据

从一到无穷大 / (乌克兰) 乔治·伽莫夫著 ; 刘昭

远译. -- 南京:江苏凤凰文艺出版社, 2020.4

ISBN 978-7-5594-4683-1

Ⅰ. ①从… Ⅱ. ①乔… ②刘… Ⅲ. ①自然科学－普及读物 Ⅳ. ①N49

中国版本图书馆CIP数据核字（2020）第043481号

从一到无穷大

［乌克兰］ 乔治·伽莫夫 著 刘昭远 译

责任编辑 李龙姣

图书策划 薛纪雨

版式设计 姜 楠

出版发行 江苏凤凰文艺出版社南京市中央路165号，邮编：210009

网 址 http://www.jswenyi.com

印 刷 唐山富达印务有限公司

开 本 880毫米×1230毫米 1/32

印 张 10.75

字 数 250千字

版 次 2020年4月第1版 2020年4月第1次印刷

书 号 ISBN 978-7-5594-4683-1

定 价 45.00元

江苏凤凰文艺版图书凡印刷、装订错误可随时向承印厂调换

电话：（010）83670070

1961年版前言

无论是哪种科学书籍，在出版几年后，都难逃过时的命运。而《从一到无穷大》无疑是幸运的。这本书出版于13年前，是我在科学刚刚取得了一些重大进展时写成的。因此在这本书中，我将那些重大进展都写了进去。换句话说，我并不需要做太多的修改和补充，就能使它跟得上时代的潮流。

比如我在这本书中写过的重大进展，其中有一项是，利用氢弹爆炸的形式，通过热核反应，人们已经成功释放出了原子能，并且一步一个脚印，正在缓慢而坚定地朝着既定的目标——通过受控热核过程和平利用核能——前进。关于热核反应的原理，以及它在天体物理学中的应用，我在本书第一版的第十一章中已经有过描述，因此如果想要对人类朝着这一目标前进的过程加以讨论，只需在第七章的结尾处稍作补充。

当然，除此之外，还会有其他一些变动。这些变动与加利福尼亚帕洛马山上那台新望远镜所进行的探测有关。通过这台新的200英寸的海尔望远镜，人们对宇宙年龄的认识发生了改变，从过去的二三十亿年增长到了五十亿年。另外，这台望远镜还对天文距离的尺度进行了修正。

再有，因为生物化学最近取得的进展，我必须将图101重新绘制一遍，并对与之有关的文字进行修改，还要在第九章的结尾处补充一些新资料，这些资料都与“合成简单生命有机体”这一课题有关。在第一版中，我曾写道：“没错，在生命与非生命之间，肯定存在过渡的一步。如果在未来几年，某位生物化学家——他必定具有天才般的头脑——能利用普通的化学元素合成一个病毒分子，那么他将有权向世界宣布：‘我已经在一块死物质中成功地注入了生气！’”其实，加利福尼亚州几年前就已经有人能够做到这一点了，或者更准确地说，是差不多做到了。关于这项工作，我在第九章的结尾处进行了简要的介绍。

还有一个改变是，我将这本书的第一版献给了我的儿子伊戈尔，在书中，我曾提到过“他想当一个牛仔”。后来，我收到很多读者的来信，询问我伊戈尔是否实现了自己的梦想。在此我不得不告诉大家，并没有。事实上，他现在正在攻读生物学，并将于明年夏天毕业。至于以后，他打算从事遗传学方面的研究。

乔治·伽莫夫
科罗拉多大学
1960年11月

第一版前言

在这本书里，我们将讨论很多问题，比如原子、恒星和星云是怎样构成的，比如熵和基因是什么东西，它们是否能令空间发生扭曲，还比如火箭收缩的原因等。当然，除此之外，我们还会讨论许多其他同样有趣的事物。

在现代科学中，有许许多多有趣的事实和理论，我想将它们收集起来，并且从微观和宏观两个方面，将今天科学家们所看到的宇宙的总体图景展现在读者面前。这就是我写这本书的原因。毫无疑问，这项计划所涵盖的范围极其广泛，如果每个故事、每处角落都必须详细地讲述一遍，那无论我怎么做，这本书最后都会变成一套有许多卷的百科全书。所以，我打算化繁为简，只选取其中一些主题来讨论。这些主题简要地涵盖了基础科学知识的所有领域，并没有什么遗漏。

不过，在这本书中，对这些主题的介绍会有某种失衡，比如有些章节简单易懂，就算是孩子也不会有什么疑问，而另一些章节会略显晦涩，要想完全理解，就必须集中所有注意力去研究。为什么会这样呢？是因为在选取书中主题时，我看的是它重不重要、有不有趣，而不是它够不够简单。但不管怎么说，我还是希望在阅读这本书时，哪怕是那些对基础科学知识没什么了解的人，也不会遇到太大困难。

大家应该已经发现了，本书后半部分对“微观宇宙”和“宏观宇宙”进行了讨论，但在篇幅上，后者要比前者短得多。之所以会这样，是因为在《太阳的诞生与消亡》（The Birth and Death of the Sun）和《地球自转》（Biography of the Earth）⁽¹⁾两书中，我已经对与宏观宇宙有关的种种问题进行了详细的讨论。所以在这本书里，我不想再重复这一方面的内容，否则很容易因枯燥乏味而令读者感到厌烦。因此，我在这一部分只是像平常那样，对行星、恒星和星云世界里的物理事实及事件，还有支配它们的客观规律，进行了一下简要的论述。当然，我也会对一些问题进行较为详细的讨论，这些问题无一例外，都是随着近几年科学知识的发展而逐渐明晰起来的新问题。在这些新问题中，有两个方面的新观点最为吸引我的目光。一个是巨大的恒星爆发，也就是所谓的“超新星”，是由物理学中已知的最小粒子——中微子——引起的。另一个是新的行星形成理论。在此之前，大家普遍认为行星的诞生是因为太阳与其他恒星发生了碰撞，但新理论却完全摒弃了这一观点，反而对康德和拉普拉斯那几乎被世人遗忘的旧观点大加肯定，甚至使其重新确立起来。

在此，我要对很多艺术家和插画师表示感谢，因为这本书中有许多插图正是以他们的拓扑变形作品为基础的（见第三章）。我尤其要感谢玛丽娜·冯·诺伊曼（Marina von Neumann）。这位年轻的朋友总是说，无论在哪个方面，她都比她颇负盛名的父亲要懂得多。当然，只除了数学。她认为她的父亲在这方面倒是能和她打个平手。她在看过这本书的部分手稿后对我说，里面有很多东西她都无法理解。原本，我写这本书是打算给孩子们看的，可因为她的这句话，我不得不打消了这个念头，并转而将它写成了现在的这个样子。

乔治·伽莫夫
1946年12月1日

(1) 《太阳的诞生与消亡》出版于1940年，《地球自转》出版于1941年。两书均由纽约海盗出版社出版。——原注

第一部分
数字游戏

第一章 大数

一、你能数到几？

有一个故事，讲的是两位匈牙利贵族做游戏的事。他们做的是一个数字游戏——看看谁说出的数最大。

“没问题，”其中一位贵族说，“你先开始吧！”

另一位贵族苦苦思索了一阵子，几分钟后终于说出了他能想到的最大的数字：“3。”

现在轮到第一位贵族了，他飞快地转动脑筋，苦思冥想了好半天，最后竟决定弃权，他说：“我认输！”

显然，这两位匈牙利贵族的智力并不发达。又或者，这原本就是一个讽刺故事。不过如果将故事中的匈牙利人换成南非的霍屯督人，上述对话或许就会有几分可信性。事实上，据一些非洲探险家说，很多霍屯督人都不知道该怎样表达比3大的数。如果你问当地的土著，他有几个儿子或者杀死过几个敌人，只要答案超过3，他就会用“很多”来回答。可见，单从数数这点上来看，霍屯督的勇士们甚至还不如我们幼儿园里的小孩子，这些小孩子至少还能数到10呢！

现在，我们总是习惯性地认为，我们想把一个数写成多大，就能把它写成多大。如果我们想要一个大数，只要在这个数的右边加上足够的零就可以了，不管是用分来表示战争的开销，还是用英寸来表示星体间的距离。你可以不停地写下去，一直写到手腕酸软无力。不知不觉间，你就会得到一个比宇宙中的原子总数⁽¹⁾，也就是300 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 ，还要大的数。

其实，上面这个原子总数还有一种更简短的写法，即3×10⁷⁴。在这个式子中，10右上角的小数字74表示的就是3后面一共有多少个0。换句话说，也就是3要用10乘上74次。

不过在古代，人们并不知道这种能令“算术化繁为简”的方法。事实上，这种方法最早出现在一千多年前，是一位不知姓名的印度数学家发明的。虽然很多时候我们意识不到，但这确实是一项伟大的发明。在此之前，在表示每一个十进制单位时，人们会使用一个特殊的符号。当人们想要写一个数时，就反复书写这个符号。比如，古埃及人在写8732这个数时，会把它写成：

而在恺撒政府中，那些职员会把这个数写成：

MMMMMMMMDCCXXXII

对我们来说，第二种写法并不陌生，因为就算到了今天，在表示书籍的卷数或章数时，在庄严的纪念碑上记录历史事件的日期时，我们还是会用到这种罗马数字。不过在古代，人们计数最多不过几千，所以并没有符号来表示更高的十进制单位。也就是说，哪怕是一个在算术方面经受过很多训练的古罗马人，也很难写出一个像“一百万”这样的大数。如果非要让他写一个“一百万”，他能想到的最好的办法大概就是花费几个小时写下一千个M。

在古代人眼中，像天上的星、海里的鱼、岸上的沙这样的大数，都是“不可计数”的，就好像在霍屯督人眼中，像“5”这个数也是“不可计数”的，因此只能用“很多”来表示一样。

可是，在公元前3世纪，有一位声名远播的科学家曾开动他那天才的大脑，得出一个伟大的结论，即就算是巨大的数，也是有可能被写出来的。这位科学家就是阿基米德（Archimedes）。在《数沙者》（The Psammites）一书中，他说：

图1

一个样貌和恺撒颇为相像的罗马人正在写“一百万”，他使用的是罗马数字，因此哪怕他将墙上的那块板全部写满，最多也不会超过“十万”。

在一些人眼中，沙粒的数目无穷无尽，根本数不过来。这里所说的沙粒是指地球上有人烟处和无人烟处能找到的所有沙粒，而不单是指锡拉库萨周围以及整个西西里岛的沙粒。而在另一些人眼中，这个数目是可以数出来的，并非无穷无尽，只是他们不知道该怎样来表示这种比地球上沙粒数目还要大的数。如果将地球想象成一个大沙堆，并用沙粒填满那些海洋和洞穴，使它们变得像最高的山一样高，那持有第二种观点的人一定会更加确信，像这样堆积起来的沙粒，它的数目是根本无法表示出来的。可是现在，我要告诉大家的是，如果使用我所命名的各种数，无论是像上述方法那样填满整个地球的沙粒数，甚或是填满整个宇宙的沙粒数，都是可以表示出来的。

在这部有名的著作中，阿基米德提出的计大数的方法与现代科学中使用的方法颇为类似。当时在古希腊的算术中，最大的单位是“万”。阿基米德由此开始，引入了“亿”“亿亿”“亿亿亿”等分别作为“第二级单位”“第三级单位”和“第四级单位”……

如果专门用几页的篇幅去谈论怎样写出一些大数，似乎有些小题大做，但不可否认，在阿基米德所处的那个时代，能够找到写出大数的办法，确实是一项了不起的发现，为数学的发展做出了很大的贡献。

要想填满整个宇宙，究竟需要多少沙粒呢？如果想回答这个问题，阿基米德必须先弄清宇宙的大小。当时，人们认为宇宙被一个水晶天球包围着，这个天球上附有恒星。在阿基米德所处的那个时代，有一位著名的天文学家，来自萨摩斯的阿里斯塔克斯（Aristarchus of Samos）。据他估算，地球距离天球表面大概有10 000 000 000斯塔蒂亚⁽²⁾远，也就是1 000 000 000英里。

知道了天球的尺寸后，阿基米德将它与沙粒相比，进行了一系列复杂的计算——如果高中生看到这样的计算，恐怕会被吓得做噩梦——最后得出结论说：

如果按阿里斯塔克斯所估算的天球包围的空间来看，很明显，填满这个空间所需要的沙粒数不会超过一千万个第八级单位。⁽³⁾

这里有一点必须注意，即与现代科学家所观测到的宇宙半径相比，阿基米德当时估算的数值要小得多。事实上，10亿英里只不过刚刚超过太阳到土星的距离。也许以后通过望远镜，我们会发现宇宙的边缘在5 000 000 000 000 000 000 000英里远的地方。要想填满这样一个宇宙，我们需要的沙粒数大概会超过10¹⁰⁰（即1的后面有100个0）。

在本章的开头，我们曾提到过宇宙中的原子总数，即3×1074。与这个原子总数相比，10100

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