科學頑童的物理世界漫遊記

科學，尤其是理論物理學，有大量抽象的概念，並不是一門易懂的學科。然而，就因為其艱澀，就懷疑諸如宇宙論、相對論、量子力學等等對社會大眾的魅力，卻又實在太小看生而為人，對宇宙萬物之源尋求一個合理解釋和想像的強烈需求了，畢竟《時間簡史》（A Brief History of Time: from the Big Bang to Black Holes）也是出版史上的奇蹟，而且有紮實科學理論基礎的《星際效應》（Interstellar）也叫好又叫座。

人生而好奇，滿足好奇心的需求，重要性並不比吃喝拉撒低，否則為何每個文明都要編故事來解釋自然現象呢？然而，只有古希臘誕生了科學思維，我想這並非是因為古希臘人特別好奇，而是因為他們勇於發掘和承認未知，而非一味用超自然來解釋，因為當任何現象都能用神明的喜怒哀樂來解釋時，那麼能解釋所有事物的理論，就什麼都解釋不了。

還好我們有了科學。當我們用科學方法來探索這個新奇的世界後，科學的知識就高效爆炸式地增長了，就要不斷地分門別類，專業分工愈來愈細緻，以致於在同一個系所，教授們不清楚隔壁同事的研究內容，似乎是常態了；另外，當我們更加深入地了解諸多宏觀或微觀的自然現象，常常發現背後的原理比想像中複雜許多，有不少甚至強烈違反直覺和常識，讓科學知識離人們的日常生活似乎愈加遙不可及，科學家的圈子彷彿只是充斥拗口的術語和高不可攀的觀念。

然而，不管乍看之下有多高深莫測的科學理論，都是要用來解釋一個現實的現象或問題，只是有沒有高手能夠把科學理論轉化成大眾都多少能略懂一二的通俗白話文。雖然做起來可能吃力不討好，但是仍有熱愛科學的大師迫不及待地想要和鄉民們分享科學發現的喜悅，因此樂意寫些科普書，而這本《從一到無限大：科學中的事實與臆測》（One Two Three... Infinity: Facts and Speculations of Science）是理論物理大師喬治‧加莫夫（George Gamow, 1904-1968）的經典之作！

《從一到無限大》的第一版出版於1947年，然後在1961年再版，迄今已超過了半個世紀，裡頭有些當時還待解決的數學或物理難題，有了很大的進展，但是書中呈現出來科學大師深思而建構的數理世界大體上仍不變，加上其趣味性歷久彌新，依然雋永！他最著名的作品《物理世界奇遇記》（The New World of Mr Tompkins）還讓他榮獲1956年聯合國教科文組織（UNESCO）的卡林加科普獎（Kalinga Prize for the Popularization of Science）。

加莫夫主要從事宇宙學和天體物理學研究，發展了大爆炸宇宙模型。他在理論物理學上的貢獻卓越，但他仍滿腔熱血地投入分子生物學的研究，他和DNA雙股螺旋的發現者華生（James D. Watson, 1928-）及克里克（Francis H. C. Crick, 1916-2004）是好友。加莫夫在和他們的通信中，先提出了DNA的四種核苷酸為二十種胺基酸進行編碼的想法，建立了一個數學模型。他是首位以密碼學角度來思考DNA資訊的學者。

加莫夫和華生隨後在加州大學柏克萊分校組織了一個非正式的研究小組，稱為「RNA領帶俱樂部」（RNA Tie Club），針對RNA遺傳密碼進行研究，每個小組成員都用了一個胺基酸作為代號，加莫夫的是丙胺酸（ALA）。加莫夫根據胺基酸出現在蛋白質中的頻率進行分類，提出三個核苷酸一組為二十個胺基酸編碼的概念，形成遺傳密碼學說。他也提出了理論說明三個核苷酸如何巧妙地編碼出二十種胺基酸，在他的模型中，遺傳密碼是重疊的，每個遺傳密碼是移動了一個核苷酸，剛好可以完美地解釋為何胺基酸有二十種。他的理論雖然後來被證實是錯誤的，但仍被許多遺傳學家譽為史上最漂亮的錯誤理論！

就因為加莫夫是這麼一位跨領域、多才多藝的科學大師，這本《從一到無限大》能讓我們在他的科學世界中遨遊，為此他也手繪了不少插圖。許多科學大師在撰寫科普書時，就先避開數學，彷彿沒了方程式，就能更親近大眾。然而加莫夫卻毫不避諱地在前兩章就拿數學來大作文章，充分展現藝高人膽大的氣魄，連我這個有數學恐懼症的人都覺得是全書最生動有趣的兩章！接著，他對物理世界的談論，都像是要帶我們去遊樂場大玩特玩一樣！

近代物理顛覆了過去絕對時空的認知，讓人類的時空觀從此產生了不可逆的轉變，而量子力學又呈現出微觀世界各種不可思議的性質，對熟悉這些理論的加莫夫來說，他信手拈來地用上許多生活中熟悉的元素把它們描述得非常生動活潑，也影響了不少頂尖學者投身科普工作，包括近年出版的不少科普好書之作者，例如《詩性的宇宙：一位物理學家尋找生命起源、宇宙與意義的旅程》（The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning, and the Universe Itself）的作者蕭恩‧卡羅爾（Sean M. Carroll）、《宇宙必修課：給大忙人的天文物理學入門攻略》（Astrophysics for People in a Hurry）的作者泰森（Neil deGrasse Tyson），以及《人性中的良善天使：暴力如何從我們的世界中逐漸消失》（The Better Angels of Our Nature: Why Violence Has Declined）和《再啟蒙的年代︰為理性、科學、人文主義和進步辯護》（Enlightenment Now: The Case for Reason, Science, Humanism, and Progress）的作者史蒂芬‧平克（Steven Pinker），這就是為何這本書歷經半世紀仍值得一讀！

物理學世界的科學頑童並不是只有費曼（Richard P. Feynman，1918-1988），如果你想見識一下另一位科學頑童是如何理解和描繪這個多姿多彩的數理世界，這本書肯定會給你帶來許多樂趣！


本文為《從一到無限大：科學中的事實與臆測》（One Two Three... Infinity: Facts and Speculations of Science）推薦序