物理再渣也會在伽老師的世界裡有奇遇...

原標題：物理再渣也會在伽老師的世界裡有奇遇...

這是一個有關物理科學的幻想故事，旨在讓普通人，甚至是小學生讀懂相對論和量子理論。操刀這個故事的是 20 世紀最偉大的科普作家之一、物理學家伽莫夫。雖然這本書目前已經成為科普界的傳世經典，然而，當年（1938 年初開始構思這一系列故事），伽老師的文章曾被七家雜誌社拒稿。後來經達爾文的孫子引薦，寄給了劍橋大學出版社科普雜誌《探索》的編輯斯諾博士，於是才有了這一系列故事陸續刊登在《探索》上。

1940年，已刊登的故事經過整理和擴充集合成書 Mr Tompkins in Wonderland出版，並由約翰·胡卡姆設計了趣味橫生的插畫。1944 年，Mr Tompkins Explores the Atom出版，這時候胡卡姆已經退休，作者自己繪製了胡卡姆風格的插畫。出版後兩本書一直重印不斷，成為最受歡迎的科普作品之一。1960 年代，之前的兩本書並為一本，伽莫夫又親自增訂，補充了一些有關裂變和聚變、恆穩態宇宙，以及涉及基本粒子難題的新故事。

圖靈為大家引入的是劍橋大學出版社 2012 年推出的版本（基於 1960 年代的修訂版）。

經典誕生不易，且讀且珍惜。

伽老師故事的主人公叫小湯（湯普金斯先生），他是一家大城市銀行的小職員。小湯對現代物理學感興趣，但跟我們一樣，物理理論的長篇大論讓他昏昏欲睡。而在夢境中，他進入了許多不同尋常的物理世界：有個世界的光速變得很小很小，有個宇宙的膨脹和收縮周期只有短短兩小時，還有個世界的普朗克常數變得很大很大，而在原子世界中，他則化身為一個電子……就這樣，通過小湯在這些夢中物理世界的種種奇遇，伽老師在這部科普經典中向我們生動講解了相對論、宇宙學、量子理論以及粒子物理的諸多基本概念，讓我們得以更清晰地理解我們所實際生活的物理世界。

小湯就是你我這種普通人的化身，不論物理有多渣，一旦進入伽老師的世界，你就會經歷各種物理艷遇...哦，Sorry，是奇遇。信不信，下面我們要 inception 了，分別進入量子常數失控、宇宙歌劇和量子叢林的夢境，你準備好了嗎？

小心！量子常數也失控

「最終結論是我們的宇宙是有限的、自我閉合的？」「好吧，」教授說道，「這個問題實際上仍懸而未決。愛因斯坦在他關於宇宙學的幾篇原始論文中指出，宇宙是大小有限的、自我閉合的，並且不會隨時間變化。後來，蘇聯數學家亞歷山大·弗里德曼指出，愛因斯坦的基礎方程允許存在宇宙隨時間膨脹或收縮的可能性。這一數學結論後來為美國天文學家埃德溫·哈勃所證實。他利用威爾遜山天文台的 100 英寸口徑望遠鏡觀測到星系相互飛離，也就是說，我們的宇宙正在膨脹。但這種膨脹是會一直進行下去，還是會在某個遙遠的未來轉為收縮，這仍然成問題。而要想解決這個問題，我們只能藉助更加細緻的天文學觀測。」

就在教授說著話時，周圍似乎發生了極不尋常的變化：大堂的一端變得極其小，把所有傢具都擠在了一起，而另一端則變得如此之大，以至於在湯普金斯先生看來，整個宇宙都能被裝進去。一個糟糕的念頭湧上他的心頭：要是海灘上的一片空間，莫德小姐在作畫的那片空間，被撕離宇宙的其他部分的話……他將再也見不到莫德小姐了！他匆忙跑向門口，隱約聽到教授在身後喊道：「小心點！量子常數也失控了！」當湯普金斯先生來到海灘時，他的第一感覺是海灘非常擁擠。數千個姑娘在各個方向上橫衝直撞。他心想：「這讓我如何找得到莫德小姐啊？」但接著他發現所有這些姑娘看上去都跟教授的女兒一模一樣。這時他才意識到這都是不確定性原理搗的亂。當這波量子常數異常大的衝擊波過去之後，他看到莫德小姐站在海灘上，眼中充滿了驚恐。

宇宙歌劇

當那天早上吃早餐，湯普金斯先生把前夜做的夢告訴教授時，老人看上去深表懷疑。「宇宙的坍塌，」他說道，「當然會是一個非常戲劇性的結局，但我想，星系之間相互退行的速度如此之大，以至於現在的膨脹永遠不會轉為坍塌，並且宇宙會一直膨脹下去，使得空間中的星系分布越來越稀疏。而當構成星系的所有恆星都耗盡了核燃料而燃燒殆盡時，宇宙就會變成一眾又冷又黑的天體散布在無限空間中的模樣。

「然而，有些天文學家並不這樣想。他們提出了所謂恆穩態宇宙論，認為宇宙並不隨時間改變：它從無限遠的過去開始就是我們現在看到的這個模樣，也會繼續以這個狀態存在到無限遠的未來。當然，這與大英帝國試圖維持其在世界上的現狀的美好原則相符，但我並不傾向於相信這種恆穩態理論是正確的。順便一提，這個新理論的創立者之一，劍橋大學的一位理論天文學教授，寫了一部以此為主題的歌劇，下周會在皇家歌劇院首演。為什麼你不為莫德和你自己訂兩張票去聽聽呢？說不定會相當有趣。」

根據劇本上所說，他是來自比利時的喬治·勒梅特神父，他第一個提出了膨脹宇宙理論，即人們常說的大爆炸理論。湯普金斯先生仍然記得他的詠嘆調的第一節。

哦汝，原初原子，

包含萬事萬物！

分裂成無數極小的碎片。

星系始形成，

各帶原始能量！

哦汝，放射性原子

哦汝，包含一切事！

哦汝，宇宙大原子——皆主之功！

演化史向我們

透露了那一場

終結於灰煙的盛大煙火。

站立餘燼中，

面對消逝群星，

我們試圖去追憶

創世的輝煌燦爛。

哦汝，宇宙大原子——皆主之功！

在勒梅特神父唱完他的詠嘆調後，出現了一個瘦高的傢伙。再次根據劇本所說，他是喬治·伽莫夫，一位在過去三十年里都在美國度假的蘇聯物理學家。下面就是他所唱的：

好神父，我們的理解

在許多方面一樣。

從它的搖籃時期起，

宇宙一直在膨脹。

從它的搖籃時期起，

宇宙一直在膨脹。

......

量子叢林探險

湯普金斯先生從各個角度打量了那頭大象，它非常魁梧漂亮，但它的行為與他在動物園裡見到的那些大象相比並沒有什麼明顯不同。他轉向教授說道：「你說這是一頭量子大象，但它在我看來就像一頭普普通通的大象，行為也不像用它的某位親戚的象牙做成的撞球那樣有趣。為什麼它不向四面八方彌散開來呢？」

「你的理解能力真的是慢得出奇，」教授說道，「這是因為它的質量非常大。我之前告訴過你，所有位置和速度的不確定性都取決於質量；質量越大，不確定性就越小。這也是為什麼量子現象在普通世界中觀察不到，哪怕是在像灰塵顆粒那樣輕的物體上，同時卻對電子（它要比灰塵輕上百億億倍）來說非常重要。現在，量子叢林中的量子常數相當大，但它仍然沒有大到能對像大象這樣重的動物的行為產生顯著影響。一頭量子大象的位置不確定性只有通過近距離觀察它的輪廓才能被注意到。你可能已經注意到，它皮膚的表面並不是那麼清晰，而是看上去有點模模糊糊。隨著時間的流逝，這種不確定性會非常緩慢地增加，我想這就是為什麼當地人傳說來自量子叢林的年長大象長著長長的毛。但我預期所有更小一些的動物身上會表現出非常顯著的量子效應。」

「這次旅程我們將不會騎馬進行，」湯普金斯先生心想，「這難不成還是件好事？要不然的話，我將很有可能永遠也不會知道我的馬是在我的兩腿之間，還是在下一個山谷里。」

在教授和帶著槍的理查德爵士爬上了大象背部的象轎，湯普金斯先生，這位新的馭象人，一手握著刺棒，也在大象頸部就位後，他們開始向著神秘的叢林進發。

想不想知道量子叢林里他們還有哪些奇遇？講真，即使不想知道，也要勇敢告訴自己不要錯過這本《物理奇遇記》，一本適合各個年齡段閱讀的超級給力的科普物理讀物。

Mr. Tompkin in Paperback

作者：喬治·伽莫夫

譯者：率銘岐

定價：39.00元

現在只需：31.2元

• 原汁原味的喬治·伽莫夫的科普經典之作！長銷五十多年，它讓新物理學變得那麼生動真實

作者喬治·伽莫夫（George Gamow，1904—1968），俄裔美國物理學家和宇宙學家。他最早利用量子隧穿效應解釋了原子核的 α 衰變。他是大爆炸宇宙學模型的早期支持者和奠基者之一，率先研究了宇宙大爆炸後化學元素的生成過程。他還提出了一個氨基酸編碼的洞見，促成了 DNA 遺傳密碼理論的建立。

名家推薦

儘管物理學在許多方面都有了新的進展，但有關相對論和量子理論的基礎物理學並沒有改變。而通過他的天才巧思和敘述能力，伽莫夫得以將這一基礎物理學（這一事實上仍屬現代的物理學）中一些令人困惑的疑難問題變成了適合孩子們閱讀的迷人故事。……是湯普金斯先生讓這種新物理學變得生動真實，容易為年幼的我所理解，而我也相信，他將繼續為許許多多其他孩子做同樣的事情。

——羅傑·彭羅斯（英國數理物理學家、數學家和科學哲學家）

編輯推薦

• 原汁原味的喬治·伽莫夫的科普經典之作：不同於後來經過他人增補的版本，本書保留了伽莫夫文字的原貌。
• 長銷五十多年，魅力歷久彌新：通過湯普金斯先生在夢中物理世界的種種奇遇，伽莫夫將相對論和量子理論的基本概念改編成了適合孩子們閱讀的迷人故事。
• 配有喬治·伽莫夫和約翰·胡卡姆繪製的精彩插圖。
• 為了反映物理學的新進展，添加了一些必要的注釋。

目

引言　　1

1　城市速度極限　　3

2　教授那場讓湯普金斯先生聽睡過去的相對論講座　　13

3　湯普金斯先生休了個假　　25

4　教授關於彎曲空間、引力和宇宙的講座　　39

5　脈動宇宙　　53

6　宇宙歌劇　　65

7　量子撞球　　77

8　量子叢林　　97

9　麥克斯韋妖　　109

10　快樂的電子部族　　127

10?　湯普金斯先生睡過去的那部分講座　　145

12　在原子核內部　　153

13　老木雕師　　 167

14　真空中的空穴　　185

15　湯普金斯先生品嘗了一頓日本料理　　197

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！