从一到无穷大:宏观世界9787512717961

·伽莫夫（1904—1968）

·伽莫夫是美国核物理学家、天文学家。他于1904年在俄国敖德萨市出生，1928年毕业于苏联列宁格勒大学，获得物理学博士学位。1928—1932年先后在丹麦的哥本哈根大学和英国剑桥大学师从著名物理学家尼尔斯·玻尔和卢瑟福从事研究工作。

伽莫夫在原子核物理学和宇宙学方面成绩斐然，是目前宇宙学界影响的“大爆炸”理论的推动者，也是“遗传密码”理论的先驱者。他还是一位杰出的科普作家，一生致力于科学知识的普及工作，其中《物理世界奇遇记》《从一到无穷大》风靡全球数十年。由于伽莫夫在科普方面的杰出贡献，他于1956年荣获联合国教科文组织颁发的卡林加科普奖

地球与邻居

璀璨银河

走向未知边界

行星的诞生

恒星的私生活

混沌的初始和膨胀的宇宙121

地球与邻居

CHAPTER 1

次对地球的尺寸进行测量，结果是否精确并没有多重要，重点是人们从这次测量中了解到地球非常大。这个数值肯定比当时人们已经了解到的全部陆地面积大几百倍！事实真的如此吗？如果真的是这样，已知世界之外的世界又是什么样的呢？

球形大地理论

在分子、原子和原子核里的旅行结束了，让我们回到大小正合适的世界中。不过，我们还是要再次出发，但是我们这一次的方向相反，向着太阳、恒星、遥远的星云和宇宙等大物体的深处前进。科学在这个方向上的发展，也和微观世界一样，距离越远，视野越宽阔。

在人类文明的初始阶段，“宇宙”很渺小。起初人们觉得大地是圆的，像一个盘子，海洋包围着大地，大地漂浮在海洋之上。在我们的脚下是深不可测的未知大海，在我们的头顶是各路天神的居所，也就是天空。

这个扁盘的空间刚好把那时人们所了解到的地理知识都囊括了进来，有地中海和沿海的部分欧洲与非洲，还有亚洲的一部分；大地的北部边界是高高的山脉，夜晚太阳躲在山后面的“世界海洋”上休息。图1相当准确地表示出古代人关于世界面貌的概念。在公元3世纪，有一个人对这种简单而普遍承认的世界观提出了质疑，他就是著名的古希腊哲学家亚里士多德。

亚里士多德在他的著作《天论》里阐述了这样一个理论：

大地实际上是一个球体，一部分是陆地，一部分是水域，它的外围有空气包围。

他引用了许多现象来证明自己的观点，这些现象在今天看来大家已经很熟悉了，甚至会觉得有些絮叨。他说，当一艘船在地平线上逐渐消失时，总是船身先不见了，桅杆还露在水面上。这说明海面不是平的，而是弯曲的。他还指出，月食一定是地球的阴影投射在月球这个的表面时才有的现象。既然这个阴影是圆的，那大地也该是圆形的。

但那时候人们不相信亚里士多德的理论。如果他说的是对的，人们无法想象，住在球体另一端（即所谓对跖点，对美国来说是澳大利亚，类似的，中国的对跖点在巴西）的人是不是头朝下地生活，他们不会掉下去吗？他们那里的河流湖泊不会流向天空吗（图2）？

那时的人们不能理解的主要原因是不知道地球引力的存在。在当时的认知中，无论何时何地，“上”与“下”是空间的方向。如果像亚里士多德的“胡言乱语”所阐述的，沿着世界一直走的话，“上”就会变成“下”，“下”就会变成“上”，这是不可能的事情。

当时，人们对待亚里士多德的观点就有如今日（这里指20世纪50年代，作者成书时间）的某些人看待爱因斯坦的相对论一样。因为那时人们对物体下落的理解是：所有物体都有向下运动的趋势，而非受地球引力的作用。所以，如果你有足够的胆量跑到地球的另一边，那你肯定会掉到天空中！

新观念必定会遭到人们极强烈的抵触，一时间，人们不会将根深蒂固的旧观念迅速转变过来。即使是在距离亚里士多德2000多年后的15世纪，竟然还有人用头朝下站立的人的画作来嘲讽球形大地理论。就连伟大的哥伦布动身前往寻找通往印度的“另一条路”时，也未能认识到他自己的计划是可行的，而且他的行程也因美洲大陆的阻挡而未能全部实现。直到麦哲伦进行了著名的环球航行后，人们才终打消了对大地是球形的怀疑。

人们开始意识到我们生活的大地是个球形之后，自然会有新的问题产生：这个球体有多大？我们的地球和宇宙相比大小如何？显然，那时候的古希腊哲学家无法进行环球旅行，但是他们是怎样测量地球尺寸的呢？

哎！还真有个好办法呢！这个办法是由公元前3世纪的古希腊著名科学家埃拉托色尼先提出的。他住在当时希腊的殖民地——埃及的亚历山大城。当地还有个塞恩城，位于亚历山大城的南边，在尼罗河上游5000斯塔迪姆远的地方（大约有80千米远，即现今阿斯旺水坝附近）。他听那里的居民讲，夏至那一天正午的时候，太阳正好在天顶正上方，直立的物体都没有影子。

埃拉托色尼还知道，人们在亚历山大城从来没有见过这种景象，即使是在夏至那一天，太阳离天顶（即头顶正上方）有7°的角距离，也就是整个圆周的。

埃拉托色尼从大地是球形的假设出发，做出了一个非常简单的解释，从图3中可以看得很明白。两座城市之间的地面是弯曲的，垂直射向塞恩的阳光一定会和位于北方的亚历山大城有一定夹角。从地球中心引两条直线，一条到塞恩，一条则到亚历山大城。从图上可以看出，两条引线的夹角等于通过亚历山大里亚的那条引线（即此处的天顶方向）和太阳光垂直射在塞恩时的光线之间的夹角。

由于这个角是整个圆周的，整个圆周就应该是两城间距离的50倍，即250,000斯塔迪姆。1斯塔迪姆约为英里，所以，埃拉托色尼所得到的结果是25,000英里，即约40,000千米，这个数值非常接近现代测量的结果了。

次对地球的尺寸进行测量，结果是否精确并没有多重要，重点是人们通过这次测量了解到地球非常大。这个数值肯定比当时人们已经了解到的全部陆地面积大几百倍！事实真的如此吗？如果真的是这样，已知世界之外的世界又是什么样的呢？

《从一到无穷大》作为乔治·伽莫夫的科普代表作品，在当今世界仍然具有重要影响力。在本书中，伽莫夫以通俗易懂的方式介绍了22世纪以来世界范围内自然科学领域中的重大进展。本书主要讲述了人类在宏观世界——天文学方面的科学探索。