1702203800
1702203801
大到宇宙起源，小到原子核结构，再加上构成生命基石的DNA和RNA，伽莫夫都曾插上一脚。不管是什么领域，只要涉足，他的工作几乎都是开创性的，其中不少还是奠基之作。他同时又是那种提出的想法常常令一般人无法理解的天才，不论在物理学界、天文学界，还是在生物学界都属于观念超前的非主流。
1702203802
1702203803
伽莫夫出生在黑海之滨的敖德萨。据他自己说，他差一点就没能活着降生到这个世界上。他母亲在生他时难产，医生无计可施，已经准备将他切成几块以保全母亲的性命。幸好一位邻居听说有个来自莫斯科的著名外科医生正好在敖德萨度假，于是急忙请他来进行剖腹产手术，伽莫夫才捡了条小命。由于医院里没有床位，手术就在他家的书房里进行，大书桌充当手术台。父亲负责掌灯，那位邻居管烧水、消毒手术器具，其余全靠这位名医一人，既没有护士，也没有助手。这位邻居后来成了他的教母，若没有她，科学界就会损失一颗灿烂的明星。
1702203804
1702203805
1702203806
1702203807
1702203808
伽莫夫
1702203809
1702203810
伽莫夫从小就有一股不信“邪”的精神。小时候在教堂做弥撒，牧师宣称分发给大家的圣餐是来自基督的血肉。他心存疑窦，于是把圣餐含在嘴里并不咽下，悄悄带回家，在显微镜下与自己手上的皮及事先预备的、蘸了红葡萄酒的面包进行对比，从而得出结论：所谓圣餐绝非皮肉，不过是蘸了红葡萄酒的面包而已。怀疑牧师说教的小孩可能不在少数，但像伽莫夫这样不仅怀疑，而且能找出切实可行的方法来进行验证的孩童，恐怕少之又少。其实伽莫夫少年时代的学习环境总体来说相当糟糕，那时的俄罗斯处于大动荡之中，敖德萨正好又是各种势力反复争夺的地方。德国、法国、乌克兰社会党人、布尔什维克红军、俄罗斯白军都攻占过该城。学校经常关门，即使开门，很多课程也无法正常进行。他大部分的知识都是靠自己阅读书籍和杂志得来的。最终他父亲不得不变卖了一些家产，送他到彼得堡去上大学。伽莫夫大学毕业后就留在彼得堡大学继续读博士，但是他对导师所给的题目毫无兴趣。1928年夏天，他正好获得了一份奖学金，可以出国学习三个月。于是他来到当时理论物理与数学的圣地—德国哥廷根大学。
1702203811
1702203812
刚到哥廷根没几天，伽莫夫在图书馆读到一篇由实验物理大师、原子结构的发现者卢瑟福（Ernest Rutherford，1871—1937，获1908年诺贝尔化学奖）写的有关原子核α衰变（某些原子核能释放出一个α粒子并变成较小的原子核）的文章，他立刻意识到该文试图用经典物理理论来解释α衰变的思路可能是完全行不通的。在经典理论中，α粒子要想脱离原子核，有点像一只皮球撞在铜墙铁壁上，很难想象它能破墙而出。但是如果用刚出现不久的量子力学对α衰变进行分析，则能得出合理得多的解释。在量子力学里任何物质都具有波粒二重性（同时具有波动的特性和粒子的特性），α粒子也不例外，它既是粒子但同时也具有波动性，正是因为这种波动性，它穿透原子核壁垒的概率虽然不很大，却也绝不是零。他仅用一个晚上就写成了一篇论文，用量子力学对原子核的α衰变作了全新的分析。这是第一篇将量子力学应用于原子核物理的文章，文中提出的理论就是后来得到广泛应用的量子隧道效应。
1702203813
1702203814
三个月的时间很快就过去了，伽莫夫不得不踏上归国的旅途。不过他没有直接回俄罗斯，而是绕道丹麦去哥本哈根拜见量子理论的创始人玻尔（Niels Bohr，1885—1962，获1922年诺贝尔物理学奖）。买了车票之后，他身上只剩下相当于10美元的钱，仅够在哥本哈根逗留一天。到了玻尔的研究所，他跟秘书说想见玻尔，不料被告知几天之后玻尔才会有空。然而当秘书了解到他的处境后，还是设法安排他在当天下午见到了玻尔。伽莫夫给玻尔讲述了原子核α衰变的新理论（文章那时还没刊登出来），立即引起玻尔极大的兴趣。为了让伽莫夫能留在哥本哈根继续进行研究工作，玻尔当场拍板给了他一年的丹麦皇家科学院嘉士伯奖学金（Carlsberg Fellowship）。之后又为他申请到洛克菲勒奖学金（Rockefeller Fellowship），并介绍他去卢瑟福的卡文迪许实验室工作了一段时间。可以说玻尔对伽莫夫是有知遇之恩的。
1702203815
1702203816
在卡文迪许，伽莫夫将原子核α衰变的理论反向应用，建议卢瑟福用较高能量的α粒子或质子轰击锂原子核，他推断这些粒子有可能透过壁垒进入原子核。卢瑟福深以为然，让他的两个助手考克饶夫（John Cockcroft，1897—1967）和沃尔顿（Ernest Walton，1903—1995）进行了这项极有意义的实验。该实验于1932年完成，后来为考克饶夫和沃尔顿赢得了1951年的诺贝尔物理学奖。
1702203817
1702203818
差不多在同一时期，伽莫夫还提出了用来解释原子核结构的液滴模型。其基本想法就是把原子核模拟为一个由若干核子组成的液滴。液滴的表面具有张力，所以不会散开；同时液滴内的粒子又可以相对自由地变换位置。由于当时中子还没有被发现，物理学家们普遍以为原子核中的核子是质子与电子，这导致伽莫夫最终未能建立起正确的模型。但他的想法却是极有意义的，如果再往前走一步，考虑到当液滴很大的时候，一个微小的扰动就有可能使它分裂成两个较小的液滴—这实际上就是核裂变的理论基础。八年之后，弗里施（Otto Frisch，1904—1979）和迈特纳（Lise Meitner，1878—1968）提出的核裂变理论正是建立在此之上的。
1702203819
1702203820
1931年伽莫夫的护照即将过期，他本想在苏联驻丹麦大使馆办理延期，但经与莫斯科联系后，大使告诉他必须回国去办，不过大使也说莫斯科承诺不会耽误他出席夏天在意大利召开的一个学术会议。可没料到一回到苏联，政府就变了卦，推三阻四不给他新护照。伽莫夫被“骗”回苏联后感到非常恼火，所以一直积极寻找机会再次出国。他甚至仔细研究过各种偷越国境的可能方法，并真的进行了一次极为冒险的尝试。他和新婚不久的妻子一起，带了五天的口粮和两瓶白兰地，试图驾小船经黑海去土耳其。不幸在海上遭遇暴风雨，差一点丧命。在挣扎了两三天之后又漂回到距出发点几十英里处的苏联海岸。不少西方的科学家对他的处境颇为担忧，玻尔等人数次邀请他出席各种会议，均未能成功。直到1933年，通过布哈林（就是老电影《列宁在1918》里的那个“叛徒”布哈林）的关系，他面见了最高苏维埃主席斯维尔多洛夫之后，才被批准可以出国。非常出乎意料的是，他居然还说服了当局允许妻子以秘书的身份随他一起出访—这在那时的苏联简直是个奇迹！他这一走直如鱼入大海、鸟归山林，再也不肯回头了。伽莫夫先在哥本哈根玻尔的研究所待了几个月，又去居里夫人处工作了一段时间，最后落脚在美国乔治华盛顿大学。据说伽莫夫的叛逃让斯大林大为震怒，是导致苏联政府全面停止苏联科学家与西方学术交流的导火索之一。
1702203821
1702203822
纵观伽莫夫的一生，其最重要的贡献当属在1946年提出的大爆炸宇宙理论。在那篇使他后来成为“大爆炸宇宙学之父”论文里，他把核物理与广义相对论巧妙地结合在一起，计算了宇宙最初阶段的膨胀速度，提出了宇宙在极高密度下极速膨胀、密度极速下降的机制。这篇文章刚发表时并没有引起多少关注，在若干年后才越来越显示出它的深远影响。
1702203823
1702203824
如果大爆炸理论是对的，接下来必须回答的一个问题则是宇宙中的各种元素是如何生成的。1948年，伽莫夫和他的学生阿尔菲（Ralph Alpher）首次提出了一套理论来解答这个难题。他们的结论是，所有的元素都是在大爆炸最初的极短时间内产生的。这个想法和思路都极富开创性，不过结论只有一半是对的：占宇宙所有元素中最大比例的氢和氦确实是在大爆炸的最初阶段生成的，但其他元素则不是。尽管并非完全正确，这个理论在宇宙学上仍占有非常重要的地位。这篇论文在物理学和天文学圈里大大有名，除了它的学术意义外，还因为伽莫夫在署名上开了个大玩笑。为了能把论文的署名拼凑成对应于希腊文的前三个字母α、β、γ（阿尔菲和伽莫夫的发音分别与α和γ相似），伽莫夫竟然在贝特（Hans Bethe，1906—2005，获1967年诺贝尔物理学奖）完全不知情的情况下将人家的名字加上了，只因为贝特的发音与β相似！虽然他们两人是朋友，这种做法终究还是有点过分。好在贝特也是个爱捣乱的家伙，并没把这当回事儿。事后贝特曾对阿尔菲说：“我那时觉得这是个相当不错的玩笑，而且这篇论文也有可能是对的，所以我并不介意我的名字被加到上面。”伽莫夫还特意让这篇文章发表于愚人节（4月1日）那天，更增添了它的滑稽色彩。
1702203825
1702203826
1953年夏天，伽莫夫在加州大学伯克利分校的校园里碰见手里拿着最新一期《自然》期刊的阿尔瓦雷茨（Luis Alvarez，1911—1988，获1968年诺贝尔物理学奖），阿尔瓦雷茨告诉他里面有一篇沃森（James Watson，1928—）和克里克（Francis Crick，1916—2004）写的文章很有意思。这篇具有里程碑意义的关于DNA双螺旋结构的文章立即引起伽莫夫极大的兴趣。当大多数人还在忙于验证沃森和克里克的理论是否正确时，他已经开始思考下一步的关键问题—DNA的遗传密码如何决定蛋白质的氨基酸序列。基于DNA中遗传密码的排列必须遵从一定的组合规则，伽莫夫建构了一个非常简单的模型，并得出需要以三个核酸一组才能为20个氨基酸编码的重要结论。伽莫夫先是将这一想法写成一篇短文发表在《自然》上，之后又写了一篇较详细的文章投给《美国国家科学院院刊》。作为美国科学院院士，他的文章本来是不必经过审稿的。但鉴于他恶作剧的前科累累，再加上该文的署名作者里还有位汤普金斯先生（伽莫夫写的科普读物中的虚拟人物），导致编辑误认为这篇跨领域的论文肯定是伽莫夫搞的又一次恶作剧，决定不予发表。这篇文章后来在取消了汤普金斯的名字之后刊登在《丹麦皇家科学院院刊》上。伽莫夫的模型思路虽然是对的，结论却是错的。实际过程远比他想象的要复杂得多，蛋白质的氨基酸序列需要经过三种RNA的传递才能完成。尽管如此，他的想法为后续的研究指出了正确的方向，仍然意义重大。
1702203827
1702203828
作为一名科学家，伽莫夫最大的长处是具有敏锐的学术眼光和独到的超前意识。这让他始终能处于引领潮流的位置上，而不是跟在开拓者们的后面，在所谓的时髦领域里与别人争抢所剩不多的“大饼”。20世纪20年代末，当物理学界的注意力主要还在分子和原子物理上时，他已经开始进入原子核物理，按他自己的话说就是“给自己找一个没人干过什么事的角落”。当原子核物理成为热门，他则转向天体物理和宇宙学，开始将核物理理论应用于星体的研究与宇宙的形成上了。再后来又跳进基因研究领域，去破解基因复制的秘密。
1702203829
1702203830
伽莫夫还是一位出色的科普作家，拥有大量的读者。他一共出版了五本科普读物，每一本都非常成功，其中有些曾多次再版，甚至还有两本在他去世之后被改编成了卡通画册。伽莫夫在他的科普读物中塑造了一位形象十分生动的主人公—汤普金斯先生。这位汤普金斯先生是在一家大银行里工作的小职员、一个在生活中随处可见的普通人。他在睡梦中游历了一些古怪的地方，亲身体验和见证了各种各样奇特的科学现象。高深的科学理论通过汤普金斯的感受，转化成通俗易懂的道理传授给广大读者。伽莫夫的幽默感在这些书里展现得淋漓尽致，文风诙谐、俏皮，有的章节读来令人不禁捧腹。知识虽精深，在他笔下却丝毫不觉枯燥，深受读者喜爱。联合国教科文组织在1956年将卡林加奖颁发给了伽莫夫，以表彰他在科学普及方面所作的杰出贡献。
1702203831
1702203832
在物理学圈里，伽莫夫的幽默、爱开玩笑和喜欢捉弄人是出了名的。他也干过一些相当出格的事，比如上面提到的αβγ论文。他还曾纠集了几个朋友给一份著名的德国物理期刊的编辑写信，谎称某人刊载于该期刊的一篇文章其实是恶作剧。幸好编辑识破了他们的“阴谋”，并未上当，没有把这封信登出来。他的朋友们深知其为人，所以有时也会以其人之道还治其人之身，拿他来寻开心。沃森就曾冒伽莫夫之名邀请两百多人来参加一个酒会，最后还得让伽莫夫埋单。
1702203833
1702203834
伽莫夫的个人形象也有点乱七八糟，经常在学术会议上打瞌睡，醒来后又问些人家刚刚已经讲过的问题；他还嗜酒，做报告时往往满身酒气。即便如此，他仍然深受他的朋友、同事和学生们的爱戴。他的学生，著名天文学家、暗物质的发现者薇拉·鲁宾曾经写道：“伽莫夫的确有些滑稽，也确实酗酒。但他更是一位卓越的科学家、忠诚的朋友和关心学生的老师。他（对科学）的直觉超过我所知道的任何科学家。”
1702203835
1702203836
尽管伽莫夫已经去世多年，但他对物理学、天文学以至生物学的影响和贡献却是长存的，他的各种逸闻轶事也仍然为科学圈内的人们津津乐道。
1702203837
1702203838
1702203839
1702203840
1702203841
三汤对话 [:1702202831]
1702203842
三汤对话 杨—米尔斯理论六十年
1702203843
1702203844
根植于莱布尼茨（Gottfried Leibniz，1646—1716）的哲学思想，哥廷根学派的克莱因（Felix Klein，1849—1925）、希尔伯特和闵可夫斯基经常谈论数学与物理学之间固有（pre-estabalished）的和谐。希尔伯特在1900年巴黎召开的第二届国际数学家大会上提出那23个著名问题时指出，他追寻的是“自然界与数学间固有的和谐”。闵可夫斯基引入四维时空（闵可夫斯基空间）的概念，是揭示这种固有和谐的一个极好的例子。爱因斯坦在他的自传体笔记中强调闵可夫斯基是提出“对称性主宰相互作用”的第一人。他提出的四维时空并不仅仅是为相对论提供了一个更方便的数学框架，而是将如何理解相对论的基点颠倒过来：以前是通过相对论方程在洛伦兹变换下的协变性体现出对称性；现在则变为对称性是出发点和基本属性，描述物理现象的相对论方程则必须满足这种对称性。另一位大宗师庞加莱也持相似的观点，他认为任何具体的理论都必须与普遍原则相一致。60年前由杨振宁和米尔斯（Robert Mills，1927-1999）提出的非阿贝尔规范场理论也同样基于这种理念。
1702203845
1702203846
如果想对杨—米尔斯规范场理论的来龙去脉有一点初步的认识，首先得从了解对称性入手。对称性其实就是不变性。比如我们说一个建筑物是左右对称的（即具有左和右的对称性），就意味着如果把它的左侧与右侧对调，整个建筑物看上去仍和原先一样，是不变的。1915年，德国女数学家埃米·诺特（Emmy Noether，1882—1935）在抽象代数的基础上证明了守恒律（比如能量守恒）与物理系统的对称性是紧密相关的—这就是在近代物理学里占有极重要地位的诺特定理。诺特也因此被爱因斯坦誉为“自妇女可以接受高等教育以来，最重要的、最具创造性的数学天才”。
1702203847
1702203848
几个典型的对称性与守恒律相对应的例子是：物理系统对于空间平移的不变性（物理定律不会随着空间中的位置而变化）给出了动量的守恒定律；对于空间转动的不变性（物理定律不会随着空间坐标的转动而变化）给出了角动量的守恒定律；对于时间平移的不变性则给出了能量守恒定律。这三个守恒定律是我们在高中物理里就接触过的。还有一个为人们所熟知的守恒律，就是在一个封闭体系里的总电荷量是不变的。然而在相当长的一段时间里，物理学家们却不知道与电荷守恒所对应的对称性是什么。大数学家外尔（Hermann Weyl，1885—1955）花了大量的时间和精力仔细思考了诺特定理。在群论的基础上，他发现某些守恒量与特定的局域对称性是联系在一起的，他将这种对称性命名为规范对称性。具体到电荷守恒，则是与描述电磁场的电位势的对称性息息相关。不但如此，整个电磁场理论都可以看成一种满足规范对称性的理论。外尔同时又发现相对论方程也具有规范对称性，他曾经尝试将电磁理论与相对论在规范对称的框架下统一起来，但未能成功。
1702203849