不得了的盖莫夫

2023-07-18 12:01阅读：

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不得了的盖莫夫

不得了的盖莫夫

我家里有两本科普名著：《从一到无穷大》和《物理世界奇遇记》，都写得非常棒，百看不厌。
因为行文风格像我熟悉的苏联科普，比如《趣味物理学》之类，所以我注意到作者叫“盖莫夫”（也译作伽莫夫），典型的俄罗斯名子，而名子前面有个方括号：[美]，于是猜想他是美籍俄人。
恰好还有一位“莫夫”，即提出机器人三定律的科普作家阿西莫夫（他的名著我家也有），这俩“莫夫”都是美籍俄人，都是著名科普作家，可知当年苏俄的科普还是极具实力的。
这本《从一到无穷大》我非常喜欢看，不但有趣，而且特别适合我广泛的兴趣，它分四章：
一、做做数学游戏。显然这一章讲数学，尤其好玩的是里面的“大数”和“无穷大”，大开脑洞。
二、空间、时间和爱因斯坦。这显然是讲现代物理学的，主要讲相对论。
三、微观世界。从分子、原子讲到化学，从细胞讲到遗传分子DNA，这就到生物学了。

四、宏观世界。这一章主要讲天文学。
看完这一本书，自然科学的六大门类——数理化、天地生，几乎全都涉及到了，而且全是些最精华最吸引人的趣点，可以说一书在手，自然科学全通。

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《物理世界奇遇记》主要讲现代物理，即量子力学和相对论。虽然写法也很有趣，但内容比上一本深多了。买时还年轻，看不了很透彻，近些年在网络帮助下，理解力和知识增强，打算抽空再看一看。

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后来随阅历渐深，发现盖莫夫不光是科普作家，居然还是正儿八经的大科学家！而且科研成果及名气远高于他在科普界的地位！这我就不得不一拜而再拜，简直佩服得五体投地了。
在大家印象中，科普作家的层次远低于科学家，他们虽然也算“搞科学的”，但进不了科研一线，又搭着爱好点文学，只好搞搞科普，给老百姓做点儿普及工作。如果一线科学家肯放下身段，也写两篇科普，那就令人肃然起敬了。
这个盖莫夫是个另类，科普、科研全都玩得极其出色，只有一个解释——他才华过于横溢，从科学溢到了文学，不写点科普发泄发泄就难受。
他的本职工作是核物理学家，但他却分别在天文学和生物遗传学两个完全不同的领域做出世界顶级的伟大贡献，这就更不得了。一个是与其它两人共同提出宇宙大爆炸学说。另一个是在分子遗传学界，首次独立提出遗传密码是由三个一组的核苷酸构成的，并最终得到证实。
而在他自己本职工作核物理中也照样不含糊，提出了放射性量子论和原子核的“液滴”模型，又同E．特勒一起确立了β衰变。
我想不通，一个人怎么能在那么多科学领域都精通到如此程度呢？做出那么多伟大贡献，真是神人啊！

先说说宇宙大爆炸。据说，提出大爆炸理论主要是三个人：哈勃、勒梅特、盖莫夫。

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1929年，天文学家哈勃公布了一个震惊科学界的发现——星球光谱红移，也就是说，所有恒星上的光谱都向红端偏移。
我们知道在声学上有所谓多普勒效应，比如汽车如果向我们走来，则它发出的鸣笛声波被压缩，声调变高，也就是向高频端偏移；反之，离我们而去，则声波被拉伸扩展，声调变低，即向低频端偏移。
光也是波，也有多普勒效应。既然恒星光谱向红端，即低频端偏移，说明恒星在离我们远去。而且越远的恒星红移越厉害，说明后退的速度越快。或者说，整个宇宙在高速膨胀。
这一发现使一些天文学家推想到：既然宇宙在膨胀，那么就可能有一个膨胀的起点。天文学家勒梅特认为，现在的宇宙是由一个“原始原子”爆炸而成的。这就是大爆炸说的前身。
最后俄裔美国天文学家盖莫夫接受并发展了勒梅特的思想，于1948年正式提出完整的宇宙大爆炸学说，并预测了宇宙微波背景辐射的存在。

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说得通俗一点，既然发生大爆炸，除了创造出许多将要构成星球的原始材料宇宙尘埃之外，起码还得有爆炸产生的“热辐射”吧？于是整个宇宙中就布满了均匀的所谓“背景辐射”，盖莫夫根据宇宙已诞生150亿年，当年的“热气儿”到现在应该还有点儿“余温”，算算温度大约3K左右。
1960年代，这一辐射被探测到，正好就是3K，有力地支持了大爆炸理论，证实了盖莫夫的预测。总之，第一位给出了实验发现，第二位提出了初始思想，第三位建立了整个科学猜想系统，并提出天才的预测。

再说说遗传密码那事。盖莫夫只玩了个小小的数学游戏，这游戏的原理连中学生也能听懂。
盖莫夫根据当时已知的遗传物质，通过一个简单的数学计算，猜想出了遗传密码应该是“三位数”！
为什么是三位数？举个例子，去电报局里发电报，每个汉字由四位数字组成，比如：有（2589）、事（0057）、速（6643）、来（0171）。为什么只要四位数字就够了呢？因为阿拉伯数字共有10个，四位数字就是10的四次方，能组成一万个不同的编码。而汉字虽然有几万个，但常用汉字不超过一万个，所以四位数字就够用了。
生物遗传密码也是这样，生命主要是由蛋白质组成的，而蛋白质又是由氨基酸组成的，氨基酸一共就二十几个。要想造一个生物，就得以遗传分子DNA为蓝图，来制造氨基酸，那么DNA里一定有一组组密码来对应或表达一个个氨基酸，从而按照密码依次制造出氨基酸来，这个对应就好比用一组组数字来对应或表达一个个汉字一样。
DNA的“密码字母”有几个呢？四个，即DNA分子是由四种核苷酸A、C、U、G组成的，那么密码得需要几位呢？
一位显然是不够的，A、C、U、G。只有4种花色，远远不够表达20多种氨基酸。
两位行不行？比如：AA、AC、AU、AG、CA、CC……，我们知道4的2次方是16，也只能玩出16种花样来，相对于20多种氨基酸还是少了点儿。
那么三位？比如：AAA、AAC、AAU、AAG、ACA、ACU、ACG……，4的3次方是64，能变出64种不同组合的花样来，足够了，而且还有富余。
当时遗传学界已经知道蛋白质由20多种氨基酸组成，又刚刚知道DNA中有四种核苷酸，于是盖莫夫适时地做出了伟大的猜想——遗传密码一定是三位！即每三个核苷酸组成一个密码，来表达一种氨基酸。
最后的实验结果果然证实了遗传密码的确是三位。你也许回想，难道这道简单的数学题别人算不出来吗？非也，只是别人没想到而已。

不得了的盖莫夫

无论宇宙大爆炸，还是遗传密码，只要掌握了一些必要的实验研究成果，提出上述猜想并不深奥，原理都很简单。所以核物理学家盖莫夫照样能在天文学和生物学做出伟大发现。但关键就在于“想到”二字。
其实也就一层窗户纸，一捅就破。但谁都没想到要去捅。盖莫夫之所以能想到，与他是优秀的科普作家有关，知识面宽，想象力丰富，灵感发达。再加上深入科研第一线，时刻关注着科学界的最新发现，信息灵通。于是机会就被他把握到了。

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