从一到无穷大

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  乔治·伽莫夫(1904—1968)是美籍俄罗斯人。他研究过核物理,也研究过宇宙“大爆炸”理论,甚至还研究过数学、化学、生物学等学科。他被公认为是世界一流的科学家。伽莫夫非常重视科学普及。在他一生所出版的25部著作中,就有18部是科普著作。我们要介绍的《从一到无穷大》(科学出版社出版),就是他的代表作品。
  这是一本曾经在国际上颇有影响的科普著作。该书20世纪70年代末传到我国后,也在国内引起很大的反响,激发很多年轻人走上了“向科学进军”的道路。
  和一般科普作品不同的是,本书并不局限于某一学科。伽莫夫展现了大师的写作风范,看似信步游缰。想到什么说什么。所讲材料也是顺手拈来,但仔细思考,就会发现书中把数学、物理乃至生物学的许多内容有机融合在一起,并用数学这根主线将之串接。
  本书先漫谈了一些基本的数学知识,然后用一些有趣的比喻。阐述了爱因斯坦的相对论和四维时空结构,并讨论了人类在微观世界(如基本粒子、基因等)和宏观世界(如太阳系、星系、宇宙等)方面的成就。
  当你打开这本书,肯定会被开头那个经典的带有幽默色彩的故事所吸引:
  两个匈牙利贵族之间的一次数字游戏——谁说出的数字最大谁就赢。
  一个绞尽脑汁想了好几分钟。最后说出了他能想到的最大的数字:“3。”
  另一个苦思冥想了一刻钟之后,表示弃权:“你赢了!”
  ……
  紧接着,作者谈到了为什么要使用科学计数法,并开始讨论阿基米德曾经思考过的问题:地球上所有沙砾的数目能否表示出来?人们平时形容数目很多。常用恒河沙数这个词,比喻数量多到像印度恒河里的沙子那样无法计算。讨论所有沙砾的数目肯定是一个非常有趣而且有意义的问题。你知道阿基米德是怎么解决数沙砾的问题的吗?
  “胡乱打字也成书”的故事也肯定会让你吃惊的。有一台机器能够随机敲打键盘,而且打字速度惊人。并且可以永远打下去。任何一本书的篇幅都是有限的。是由有限个字组合而成的。那么这台机器拼命地工作,在打出一大堆杂乱无章的文字的同时,能不能恰巧也打出一本书来呢?感觉这是可能的。假设机器使用拼音输入法,当它输入“zhxsh”,再按数字键,就有可能打出“中学生”;再输入“shlh”,再按数字键。就有可能打出“数理化”。这不就打出一个词组了么?可能这台机器还能打出《中学生数理化》下一期杂志的内容呢!但《中学生数理化》的编辑人员为什么不找这样一台机器来帮忙呢?你看了这本书,就会有答案了。
  接下来,这本书开始讨论如何比较无穷大的数目。什么叫无穷大呢?书中给出了非常直观的解释,就是比你写出来的任何一个数还要大的“数”,譬如“所有整数的个数”和“一条线段上点的个数”都属于无穷大。
  对于这样一类数。也能比较大小吗?这可是一个曾经难倒过很多数学家的问题。举个最简单的例子:偶数和自然数。哪一个数目更多?可能有人会说,当然是自然数啊,偶数有的,自然数都有;自然数有奇数。偶数却没有。
  显然,偶数和奇数应该是一样多的。可以表示奇数和偶数之间的一一对应关系。或者可以这样来理解,奇数派出一个代表,偶数也能对应地派出一个代表。这样继续下去,直到双方再无代表可派为止。
  但将这个图形稍加改变,变成图2之后,我们就会发现偶数和自然数也能一一对应起来。天啊!偶数的个数和整个自然数的个数是一样多的啊!那么奇数跑到哪里去了?部分竟然可以等于整体?简直匪夷所思。
  这样的让人困惑又非常有趣的例子。在本书中随处可见——
  譬如四维空间。我们人类现在生活在三维空间里。人能不能生活在二维空间(也就是平面)里呢?想想电影屏幕里面的人。他们就是生活在二维空间里的。如果把时间看作是第四维,那么我们生活的现实空间就变成四维空间了。这又会给我们带来什么样的感觉呢?
  譬如现代炼金术。黄金是一种昂贵的金属,被认为是财富的象征。因此,提炼黄金一直是人们梦寐以求的事情。中国古代有关点石成金的传说不少。在现代人看来,这实在是无稽之谈。能不能用高科技的手段来提炼黄金呢?
  譬如海岛寻宝很多人渴望发大财。当你有一天发现祖先留下的藏宝图时,你一定会欣喜若狂。而当你来到藏宝的海岛时,却发现藏宝图上的一些标记不见了,你还能如愿找到宝藏吗?可能,祖先希望把财宝留给爱学习、爱钻研的子孙呢。
  譬如相对论。这是一门说起来就让人觉得神秘的学问。如果你懂一点相对论的知识,不是可以向朋友们炫耀一番了么?看了这本书,你会觉得爱因斯坦简直就是个魔术师!
  书中有趣的问题实在是太多了。有些趣味问题。不仅仅是表面有趣,而且还连带着一门深奥的学问。可能你会担心看不太懂。确实,书中的某些内容可能是初中学生还不能完全弄明白的,但这并不妨碍你去读那些能够接受的内容。而且,有些内容虽然目前看不懂,但它们可以长久停留在你的脑海中,对你的未来的探索会有莫大的启发。一本经典的著作就是这样,让人读了一遍还想再读一遍,每读一遍都有新的收获。
  世界是如此奇妙,幸运的是有伽莫夫这样的天才愿意花时间把复杂的科学知识浅显易懂地讲给我们普通人听。这是一本不会让你失望的书。
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