从一到无穷大（爱因斯坦亲笔推荐的科普入门书，清华大学校长送给新生的礼物；世界著名物理学家、宇宙大爆炸学说的先驱）

爱因斯坦亲笔推荐的科普入门书，清华大学校长送给新生的礼物
世界著名物理学家、宇宙大爆炸学说的先驱，风靡世界七十余年的经典科普读物
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从一粒原子，进而衍生至无穷宇宙
带领大家深入微观世界，漫游由一个奇点爆炸而来的无穷宇宙……
而你的思维模式，或许在某个时刻，也会发生质变！

卖点
1、爱因斯坦亲笔推荐的科普入门书，享誉世界七十余年的科普读物；是公认的培养科学思维、启迪科学梦想的经典，清华大学校长将之送给入学新生作为礼物。
2、世界著名物理学家、宇宙大爆炸学说的先驱伽莫夫，荣获联合国教科文组织颁发的卡林伽科普奖。
3、伽莫夫尽可能地搜集现代科学中最有趣的事实和理论，从微观到宏观，覆盖基础科学知识的方方面面，语言丰富幽默，案例丰富，广涉古今，为读者描绘目前已知的全面的宇宙图景，以让他们知道如今科学家眼里的世界是什么样子。——这是一本能塑造人的价值观、宇宙观，乃至思维模式的好书，迷人、有趣而又深刻。
时间是世界的第四个维度，但在某种特殊时刻，时空可以等价……
代表地球的光线和物体运动的思维世界线在超时空领域中看起来是弯曲的……
“钚”元素，在战争与和平方面发挥了至关重要的作用……
中微子束能够轻而易举地穿过厚度达几光年的铅块……
我们的宇宙在很长的时间里，会一直膨胀下去……
4、新锐翻译家陈佳全新译本，大量详细注释，更附有诸多科学家介绍，更新涉及的最新科技成果，观之可知物理学、天文学等诸多科学的发展史。
5、全书双色印刷，全新装帧，书中百余幅作者手绘插图重置，内置书签带，兼具典藏&环保双重价值。

这是一本涵盖极广的科普读物，它会掀起你的头脑风暴，带你进入前所未知的世界……
你可知道：1054年7月4日的一次超新星爆发，产生的蟹状星云被中国宋朝的天文学家详细记录；餐桌上的一碗蛤蜊浓汤能让你窥见大千世界的有机物组合；没有坐标，仅有一张含糊的步伐指示图，你就可以在孤岛上挖出埋藏数百年的海盗宝藏；17世纪的伽利略用灯笼测量光速未能成功，两百多年后的法国物理学家斐索替他完成了这一愿望……
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  《从一到无穷大》是一本属于“通才教育”的科普书，内容涉及数论、相对论、量子力学、遗传学等自然科学的方方面面。与其他常见的按主题分类来写作的科普著作不同，伽莫夫以一个个故事串联，将数学、物理、化学，乃至生物学的诸多知识有机地结合在一起，简言意赅地将那些重要、复杂，且在当时看来颇为新锐的理科知识讲述给读者听，其妙趣横生、信手拈来的表述方式，让读者在不经意间就已概览了数百年间自然科学的基本成就和前沿进展；同时，伽莫夫旁征博引，古希腊的数论、中国的天文现象等，也尽在文中为己所用展现，让人读来感觉意犹未尽，颇有进益。

乔治·伽莫夫（1904—1968），世界著名物理学家、宇宙学家，“大爆炸”理论推动者，提出了生物学的“遗传密码”理论、放射性量子论以及原子核的“液滴”模型。同时，伽莫夫还是一位杰出的科普作家，共撰写25部科普作品，《从一到无穷大》是其代表作。1956年，伽莫夫荣获联合国教科文组织颁发的卡林伽科普奖。

陈佳，对外经贸大学外国语言学及应用语言学专业硕士，参与“人工智能、新能源”等诸多翻译项目，在兼备理论基础的同时，具有丰富的语言应用实战经历。作为一名翻译道路上的“追光者”，用热爱与投入不断将梦想的纬度变宽、变长。

第一卷：数字游戏 
第一章  大数字
第二章  自然数和人工数

第二卷：空间、时间与爱因斯坦
第三章  空间的特殊属性
第四章  四维世界
第五章  空间和时间的相对性

第三卷：微观世界
第六章  下降的阶梯
第七章  现代炼金术
第八章  无序法则
第九章  生命的谜题

第四卷：宏观世界
第十章  拓宽视野
第十一章  造物之日

附录

我觉得您的新作不仅很受欢迎，而且很有意思，深具启发性，读后受益良多……书中每个章节都很有原创性，令人称道。
——爱因斯坦

（这本书）充满了奇思妙想和深刻的科学哲学。它是非常高级的智力游戏，让所有渴望了解宇宙奥秘的人乐此不疲。
——《纽约先驱论坛报》

这是一本写给大众的书，既像历史小说那样具有可读性，又在每一章刻下了科学研究的坚实印记。
——《旧金山纪事报》
作者乔治·伽莫夫是世界知名的理论物理学家和宇宙学家，在书中他用生动的语言将数学、物理和生物学等内容巧妙融合，并以一种通俗易懂、充满趣味的方式呈现给读者，让读者徜徉在科学的殿堂之中，感受科学的魅力，启迪科学的梦想。
——清华大学校长邱勇

我喜欢用清晰而简单的方式看待事物，在试图为自己简化事物的过程中，我学会了如何为他人做同样的事情。
——乔治·伽莫夫

【试读】
引言

原子、恒星和星云，神秘的熵、伟大的基因传承……本书将带你掀起头脑风暴，深入探讨“时空会弯曲吗？为什么火箭会收缩？”等一系列充满趣味性和知识性的话题，充分满足你的求知欲和探索欲。
本书创作的初衷，是希望将现代科学中最富趣味性的内容和理论通过科学家的视角进行呈现，让读者感知微观和宏观视野下宇宙的精妙和神奇。撰写过程中，我尽量避免全面系统地去阐述故事，防止将本书变成内容庞大的百科全书；同时，有针对性地甄选讨论主题，对相关科学的基础知识进行简要查证，确保不出现知识盲区。
挑选主题的时候，我更多考虑的是重要性和趣味性，而非难易程度，因此，读者在阅读过程中会有不同的体验感。某些章节内容相对简单，孩子们也能轻松把握，部分内容则需要读者集中注意力，认真学习才能完全理解和驾驭，希望大家都能充分享受这一过程。
需要特别说明的是，我曾在《太阳的诞生与死亡》和《地球传》中详细讨论了许多与宏观宇宙有关的问题，为避免内容冗长，使文章更具可读性，书中对“宏观宇宙”最后章节的讨论比“微观宇宙”要简练许多。在这一部分，内容更多聚焦于行星、恒星和星云世界中的物理事实和事件，揭示其蕴含的内在规律，对近年来学科发展过程中所关注的新问题进行更为详尽的讨论。诸如，物理学中已知的最小粒子“中微子”，引发了被称为“超新星”的巨大恒星爆炸；新的行星理论否定了当前被公认的“行星起源于太阳和其他恒星碰撞”这一观点，让康德和拉普拉斯的理论重新焕发生机。
最后，我想对众多艺术家和插画家们表示感谢，他们的作品经过了拓扑变换（见第二卷第三章），为本书的很多插图提供了基础素材。此外，还要感谢玛丽娜·冯·诺依曼，一位自称比她声名远播的父亲更为博学，不擅长数学，却依旧深谙其道的年轻朋友。在玛丽娜阅读了部分章节，并告知我并不十分容易理解之后，我最终确定了本书的适用范围应该是成年人而非儿童，跟我当初设想的不太一样。

乔治·伽莫夫
1946年12月1日

第一卷  数字游戏 

第一章  大数字

1.你最多能数到几？

咱们先来听个故事吧。很久以前，有两个匈牙利贵族决定玩一个数字游戏，看看谁说的数字最大。
其中一个摸了摸自己的下巴，对伙伴说：“你先来！”
另外一个沉吟许久之后，认真地说出了一个他认为最大的数字“3”。
第一个人听到后，冥思苦想了一刻钟，最终，艰难地选择放弃，不甘心地说：“你赢了！”
诚然，这两位匈牙利贵族也许智商平平，这个故事也有些许揶揄的色彩，但如果把故事的主角换成霍屯督人，那么类似这样的对话则极有可能发生。事实上，非洲探险家们就曾经发表过一些权威的言论，对霍屯督人部落的词汇中没有大于3的数字进行过描述。当你和一个当地人对话，问到他有多少个儿子或杀死了多少个敌人，一旦答案超过“3”，他会回答“很多”。由此看来，就算是一个普通的美国幼儿园小朋友，也可以让霍屯督人部落里骁勇善战的勇士们甘拜下风，毕竟孩子可是能够轻松数到“10”的。
现如今，我们可以毫无障碍、随心所欲地使用各类数字，无论是战争开支中精细到“美分”，还是测量恒星之间距离所使用的单位“英寸”，只要通过在数字右侧加“0”的方式，就能让数字无限增大，当你把“0”写到手腕酸痛时，也许就能得到一个比宇宙当中所有原子总数还要大的数字，现阶段已知的这个数是300 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000。
或者，可以直接简写成：3×1074。
在这里，小数字“74”位于“10”的右上方，所代表的是“3”之后“0”的个数，简言之，就是3乘以10的74次方。
但这种“简易算术”的系统在古代并不为人所知。事实上，它由一位默默无闻的印度数学家发明，出现的时间可能还不到两千年。在他开创先河之前，人们并未意识到这件事情不同凡响的意义和价值。古代的人们通过使用特殊的符号来记录和书写数字时，通常需要进行烦琐的重复，比如，表示十进制单位中的每一个具体数字，需要将对应的符号重复到一定的数量，就像古埃及数字“8732”，其记录方式就是这样的：

而恺撒办公室的职员会这样写：

MMMMMMMMDCXXXII

后面这组符号你一定很熟悉，因为罗马数字现在仍然会被用来标记一本书的卷或章节，或者在那些记录重大事件的石碑上记录历史事件发生的日期。然而，由于古代需要记录的数字最大也不过几千而已，因此，表示更高十进制单位的符号未被创造出来。
一个古罗马人无论在算术方面接受过多么好的训练，一旦被要求写出“一百万”，他都会感到束手无策，连续书写一千个“M”所需的时间和精力会让人心浮气躁、难以持续（见图1）。
对于古人来说，那些非常大的数字，比如天上有多少恒星，海里有多少条鱼，海滩上有多少沙粒，都是不可预测的。就像对一个霍屯督人来说，“5”是一个无法估量的数值，只能用“许多”来表示。
公元前3世纪，著名科学家阿基米德以其伟大的智慧，提出过大数字是可以被记录的。他在论文《赛米德》中记录道：“有些人认为沙粒的数量是无限的，不仅仅包含锡拉丘兹和西西里岛，还有地球上所有地方的沙子，无论那里是否有人居住。还有一些人不认同这个说法，他们觉得我们找不到一个合适的数字来描述这些沙子的总量。持这种观点的人认为，如果有一个与地球拥有同样大小和质量的沙堆，填满了所有海洋和洞穴，堆积到和地球上最高山脉一样的高度，那么绝对不可能有对应的数字来表示出这些沙子的数量。但是，我可以很笃定地说，我所命名的数字，不但可以将刚才所描述场景中沙子的数量概括出来，甚至可以比那个数值还要大。”
阿基米德在这部著作中所阐释的写“大数字”的方法，与现代科学所采用的记数法极为相似。他从古希腊算术中最大的数字“myriad”（一万）开始，引入了一个新的数字——“myriad myriad”（一万的一万倍，代表一亿），他称之为“octade”（八进制）或“第二级单位”。同理，“Octade octades”（千万亿）则被称为“第三级单位”，“octade octade octades”代表的就是“第四级单位”。
也许你会认为，一本专门用来教人们写“大数字”的书实在不足为道，但这在阿基米德时代，是一个不同凡响的伟大发现，在数学科学发展历程中，具有里程碑式的重大意义。
为了计算填满整个宇宙所需的沙粒数量，阿基米德首先得知道宇宙有多大。在那个时代，人们普遍认为，宇宙被一个水晶球所包围，那些闪亮的星星附着在水晶球的周围。与他同时代的著名天文学家，萨摩斯的阿里斯塔克斯预测，地球到宇宙水晶球外围的距离为10 000 000 000视距，约1 000 000 000英里。
将球体的大小与一粒沙子的大小进行比较，阿基米德进行了一系列可以让高中男孩噩梦连连的计算，最终得出了这样的结论：
“显而易见，根据阿里斯塔克斯的测算结论，在一个与宇宙球体一样大的空间内，能够容纳的沙粒数量不会超过一千万个第八级单位。”
值得注意的是，阿基米德对宇宙半径的估计要远小于现代科学家的预测。十亿英里仅略高于太阳距离土星的距离。正如我们稍后将在书中看到的那样，现在我们用望远镜能够探知的宇宙范围，已经到了5 000 000 000 000 000 000 000英里。因此，填满宇宙所需的沙粒数量将超过10100（即1后面跟了100个零）粒。
当然，这比本章开头所说的宇宙中原子总数（3×1074）要大得多，但我们不能忽视，宇宙并没有被原子填满。事实上，每立方米的空间里平均只有大约1个原子。
在实际操作中，人们没有必要为了获得真正的“大数字”而去完成用沙子填满整个宇宙这样激进的事情。事实上，那些极大的数字往往出自一些非常简单的问题，而当你对它们进行初步审视的时候，是不会期待在其中能够找到大于几千的数字的。
印度的舍罕王就吃过数字的“苦头”。据说，当时舍罕王打算重赏国际象棋的发明人、大维齐尔西萨·班·达依尔，便问他有何要求，这位聪明的大臣看来并未狮子大开口，他跪在国王面前说：“陛下，请您在这张棋盘的第一个小格内，赏给我1粒麦子，在第二个小格内放2粒，第三格内放4粒，照这样下去，每一个小格内都比前一小格加一倍。陛下啊，请求您把那些摆满棋盘上所有64格的麦粒都赏给您的仆人我吧！”
国王一听，觉得这区区赏赐实在微不足道，既显示了自己的慷慨，又不会损失太多的财富，于是便随口答应道：“你所求不多，一切将如你所愿。”随后，便令让人把一袋麦子拿到宝座前。
接下来所发生的事情让所有人大跌眼镜，按照第一格内放1粒，第二格内放2粒，第三格内放4粒……还没有放到20格，一袋麦子就已经完了。于是，一袋又一袋的麦子被扛到国王面前来。棋盘上麦粒数一格接一格地增长迅速，国王马上意识到，如果按照这样的方法，一旦计算到第64格，即使拿来全印度所有的粮食，国王也兑现不了他的诺言。因为按照大维齐尔的要求，最终，需要的麦粒多达18 446 744 073 709 551 615颗！