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从一到无穷大
2006-10-18
本报记者 周欣宇
    

    很小的时候,我和弟弟经常进行各种较量。比谁跑得快,比谁力气大,有时候比谁跳得高。随着智力的发展,我们进行更高级的,也是更无聊的较量——比谁说出来的数字大。

    从“一”开始,起初心平气和,增长是算术级的,后来逐步升级,从“十”直接蹦到了“二十”,然后是“一百”,剩下的就是几何级的增长。千、万、亿之后,弟弟使出了他的秘密武器——“一兆!”弟弟说完这个词,挑着眼皮,冷眼看我。“兆”,已经突破了年幼的我的认知上限,我根本不知它为何物。但是我并不甘心失败,而是抛出了独门绝技——“两兆”!于是,周而复始,又一轮循环开始了……

    很多年之后,我拜读了乔治·伽莫夫的名著《从一到无穷大》。这才知道,如何表示一个很大的数字,也曾经是困扰人类的问题。如伽莫夫所言,在罗马时代,如果一个人要写下“100万”这个数字,他需要按照罗马计数法,花上数个小时,写下1000个“M”。

    自从1905年,爱因斯坦发表了狭义相对论之后,科学似乎已经变得越来越远离普通人的生活。遥想当年,伽利略的铁球和牛顿的苹果,都是何等的亲民,即使是我们这些星斗小民,只要有兴趣,也可以重复他们的实验,核实他们的理论。但是现代物理学带给我们的,是更加匪夷所思的脑力游戏。科学普及在这一刻显得尤为重要。

    乔治·伽莫夫(1904~1968),美籍俄裔物理学家、天文学家、科普作家。他在动笔创作《从一到无穷大》的时候,现代物理学的两大基石——量子力学和相对论已经基本成形,而这本科普名著也雄心勃勃地要把这个世界讲个明白。一切的一切,当然都要从空间和时间讲起。

    “四维空间”一词,在我小学时期,就已经耳熟能详了。那时候,它是进口动画片的时髦台词,一提起它,顿时令年幼的我觉得该片“特科幻”。直到十几年之后,我才知道了“四维空间”的真正含义。但令我十分费解的是,何以三维空间的度量单位都是一致的——比如米、厘米之类——而到了四维空间,这第四个维度却要用秒来度量?

    很多科普读物都不回答我这个问题,而伽莫夫给了我一个精妙的答案。众所周知,光的速度为每秒30万公里,光行走一年的距离,大约4600亿公里,人们称之为一光年。在这里,“年”这个时间单位和“公里”这个距离单位实现了转换。依据同样的原理,人们可以把光走过一米所需要的时间定义为一“光米”。一“光米”大约等于0.00000000034秒。于是乎,四维空间的度量单位就成为米和光米了。虽然名称的改变并没有改变它的实质,但我还是感到心情舒畅,觉得四维空间有些亲近和蔼了。秒——光米,科学在这一刻,几乎可以看作是脑筋急转弯。但换个角度看问题,转变思维的方式,不正是科学带给我们最可贵的财富吗?

    对我们的思维最具颠覆性的转变,还是来自量子力学。量子力学的基本观点,是我们无法同时测定微观粒子的动量和位置,即所谓测不准原理。这是对经典物理的彻底颠覆,世界的微观基础成为随机的、偶然的。爱因斯坦拒不接受这样的理论,并放出著名豪言:“上帝不掷骰子!”终其一生,一代大师也没有迈过量子力学的门槛。饶有意味的是,在《从一到无穷大》这本书中,伽莫夫只是简单介绍了一些量子力学的发展,并未提到那些著名的争论和质疑。

    伽莫夫晚年将研究中心转向分子生物学,这在《从一到无穷大》一书中也稍有涉及。他声言“蕃茄停育症”病毒在脱离了营养介质之后,会结晶为漂亮的大块斜十二面体。我们可以把它和其他矿物标本一起陈列在标本柜里,但它并没有死,只要你将它放回到蕃茄地里,就会成为活的个体。科学又一次展示了它叵测的一面。

    《从一到无穷大》并不是一本研讨数学的书,但伽莫夫却把有关数学的内容放在本书第一章。他清楚地向读者宣告了这样一个事实:这个世界,无论看上去多么光怪陆离,它都是在数学的基础之上运行的。

    《从一到无穷大——科学中的事实和臆测》[美]G.伽莫夫暴永宁译科学出版社出版

    

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