乔治·伽莫夫:伽莫夫自传@1988 (精校版)

本文根據伽莫夫的自傳節選,提取並闡釋了作者生涯中的主要論點、關鍵經歷及思想演變。

一、早年生活與科學啟蒙

伽莫夫出生於俄國敖德薩的一個具有複雜家族史的家庭。他詳細記述了外祖父作為東正教高級神職人員的傳奇經歷,以及父系祖先的軍人背景,甚至涉及家族間可能的衝突。這種混合的出身背景在一定程度上塑造了他日後既能融入體制又能反叛傳統的性格。他早年的科學興趣並非來自正規教育,而是源於孩童時期對儒勒·凡爾納科幻小說的嚮往和獨立進行的科學實驗(例如用顯微鏡觀察聖餐麵包,試圖驗證宗教教義)。這顯示了他天生的好奇心和實證精神。十月革命和隨後的國內戰爭對他的少年時期產生了深刻影響,導致正規教育斷斷續續,但這也迫使他在藝術和科學上更早地進行自我探索。敖德薩大學時期,雖然物理系教學停滯,但數學系的強大師資(如薩圖諾夫斯基教授關於量綱分析的啟發性教學)為他打下了堅實的數理基礎。

二、列寧格勒的學術生涯與思想碰撞

轉入列寧格勒大學後,伽莫夫得以接觸到更為活躍的物理學界。他通過擔任氣象觀察員和意外獲得紅軍炮兵上校軍銜(及其伴隨的騎馬經歷和驚險故事)來維持生計,同時投入大量時間學習和討論理論物理。他與朗道、伊万宁科等人組成的“三個火槍手”小組,在波格曼圖書館深入研讀當時剛誕生的量子力學(海森堡的矩陣力學和薛定谔的波動力學)。儘管他在光學研究所的實驗工作並不順利,也意識到自己缺乏實驗物理學家的天賦,但他對理論物理的熱情高漲。

這一時期,他遭遇了蘇聯體制下科學與政治意識形態的碰撞。作為博士研究生必須通過“世界革命史”和“辯證唯物主義”考試,其中關於辯證唯物主義的考試經歷(特別是關於人與動物區別的討論)凸顯了當時教條主義哲學對科學思維的干擾。他對官方哲學強加於科學的荒謬感到不滿,並參與了對“以太”存在的諷刺性抗議,這導致他和朋友們受到了“批判法庭”的審判,雖然他本人因不在相關機構任職而未受實際處罰,但這次經歷讓他對體制的壓制有了切身感受。

三、留學歐洲與科學突破

伽莫夫在列寧格勒大學未能順利推進其指定的博士課題,在老教授的建議下,他申請並成功獲得了前往國外頂尖物理學中心學習的機會。在德國格廷根大學,他沒有被當時量子力學的主流應用(原子和分子結構)所吸引,而是獨闢蹊徑,將波動力學應用到當時較少人關注的原子核領域。通過研讀盧瑟福關於α粒子散射的實驗結果,他發現經典物理無法解釋鈾的放射性α衰變現象(α粒子能量不足以穿透庫侖勢壘)。受波動力學“穿隧效應”概念的啟發,他迅速建立了量子隧道理論來解釋α衰變,並成功吻合了蓋革-努塔耳定律。這項工作與格尼和康登的獨立發現同時發表,成為他在核物理領域的成名作。

隨後,在丹麥哥本哈根的玻爾研究所(由玻爾資助)和英國劍橋的卡文迪許實驗室(由盧瑟福指導)的經歷,進一步鞏固了他的學術地位。他將勢壘穿透理論應用於解釋盧瑟福的人工嬗變實驗,並與阿特金遜和郝特曼斯合作,首次將量子力學應用於恆星內部的熱核反應研究,雖然早期計算存在因對原子核結構的錯誤理解而引入的誤差(γ射線發射率和碰撞截面),但這些誤差在一定程度上相互抵消,使能量產生率的估計大致正確,開啟了核天體物理學的大門。他在歐洲與玻爾、盧瑟福、居里夫人等頂尖科學家的交流,不僅提升了他的學術視野,也對他後來的科學思想產生了深遠影響。他回憶了與盧瑟福交流時的趣事,以及在索尔维会议期间因语言误会和着装问题引发的尴尬。

四、決定離開蘇聯與驚險經歷

1931年,伽莫夫應邀參加在羅馬舉行的國際原子核會議,但在申請護照時遭遇了蘇聯政府的阻撓,這次經歷讓他清醒地認識到蘇聯科學界與外部世界的隔絕日益加劇,個人自由受到嚴格限制。體制對科學家“親善”資本主義世界的懷疑以及哲學教條對科學研究的干預(如對相對論的排斥、對遺傳學的災難性影響——李森科事件)使他堅定了離開的決心。

他與妻子羅制定了逃離蘇聯的計劃,嘗試了多種途徑,包括聯繫走私者和計劃通過北極地區或芬蘭邊境逃離,但都因邊境管控嚴密或自然條件惡劣而失敗。最為戲劇性的是他們計劃乘坐可折疊的帆布船穿越黑海到達土耳其的“克里米亞戰役”。他們利用協助科學家委員會度假基地的機會,秘密攜帶小船和物資出發,經歷了海豚伴隨、海上入睡等平靜時刻,但在第二天遭遇了猛烈風暴,被迫調轉方向,最終筋疲力盡地被風浪推回了克里米亞海岸,被漁民救起並送醫。這次失敗的嘗試凸顯了他們當時的魯莽,但也反映了在絕望體制下冒險尋求自由的渴望。

五、成功脫離與在美國的職業生涯

意想不到的轉機出現在1933年,伽莫夫接到了參加布魯塞爾索尔维原子核物理會議的官方邀請。意識到這是離開蘇聯的機會,他堅持要求妻子羅一同前往。在與莫洛托夫辦公室反覆交涉並採取了非同尋常的抗議姿態後,他“奇蹟般地”獲得了兩份護照,得以攜妻子離開蘇聯。這次經歷也得到了朗之萬和居里夫人的幫助,尤其是在他猶豫是否要回蘇聯時,居里夫人與朗之萬的交談使他能夠留在歐洲,最終前往美國。他也澄清了關於他離開導致卡皮察被蘇聯扣留的傳聞。

在美國,伽莫夫加入了喬治·華盛頓大學,並邀請愛德華·泰勒作為合作者。他在科學研究領域繼續活躍,做出了多項重要貢獻:
1. 核物理學: 發展了描述β衰變的伽莫夫-泰勒選擇定則,深入研究了原子核結構。
2. 核天體物理學: 與泰勒修正了恆星能量產生的理論,為貝特的碳循環和質子-質子鏈鋪平道路;提出了中微子在超新星爆炸中的作用的“厄卡過程”;研究了白矮星的性質;並在宇宙學框架下與阿爾弗和赫爾曼共同發展了宇宙早期元素合成的“大爆炸核合成”理論,預測了宇宙微波背景輻射的存在(雖然早期溫度預測有偏差,但與後來的發現相關聯)。
3. 生物物理學: 在DNA雙螺旋結構發現後,他對遺傳密碼的轉譯機制產生興趣,提出了基於三元組的密碼概念,並試圖從氨基酸序列中破譯密碼,甚至嘗試尋求密碼破譯專家的幫助,雖然其具體模型後來被證明是錯誤的,但他的工作是推動該領域早期理論探索的重要一步。

除了學術研究,伽莫夫在二戰期間擔任了美國軍方的顧問,參與了炸藥、軍事演習理論等方面的工作,並與愛因斯坦有過定期的交流。他的前紅軍上校背景曾導致他在安全審查中遇到一些麻煩,但最終得以參與與原子彈研製相關的工作(如在比基尼島觀察核試驗)。

六、科普寫作與個人生活

伽莫夫最為人所知的是他的科普寫作。他將科普寫作視為科學研究之外的補充,用來表達對自然界的好奇心和將複雜概念簡化的願望。他的“湯普金斯先生”系列故事(始於對彎曲空間概念的誇張處理)因其生動有趣而廣受歡迎,這得益於查爾斯·達爾文的推薦和劍橋大學出版社編輯斯諾的支持。這些科普作品不僅使他贏得了國際聲譽和卡林伽科普獎,也為他帶來了個人生活的轉折,通過出版社交到了第二任妻子巴巴拉·珀金斯。

總而言之,伽莫夫的自傳展現了一位具有非凡天賦和冒險精神的科學家,如何在動盪的年代、複雜的政治環境和快速發展的科學前沿中,不斷探索、突破傳統、並最終找到自己的道路。他的一生充滿了科學上的創見、對體制的反思以及對自由和知識的追求。