乔治·伽莫夫是20世纪著名的物理学家，1904年生于乌克兰，1928年获得物理学博士学位。他在热大爆炸宇宙学模型和遗传密码模型方面有杰出贡献。伽莫夫以其深入浅出、幽默生动的科学写作风格被誉为科学写作宗师，对物理学理论的传播做出了巨大贡献。译者阳曦专注科普作品翻译与科幻文学创作，是《环球科学》等杂志的长期合作译者，已出版多部译作。

《从一到无穷大》1947年首版，是科学写作史上的一部奇书。作为乔治&amp;middot;伽莫夫的科普代表作品，在当今世界具有重要影响力。作为自然科学科普经典名著之一，直接影响了众多科研和科普工作者，是历久弥新的自然科学入门读物。 &amp;nbsp; 在本书中，伽莫夫以其幽默的笔调和高超的写作技巧，探讨了宏观世界和微观世界、数论、空间和时间的相对性、熵、基因、原子结构、核裂变和太阳系的起源等主题。以通俗易懂的方式介绍了20世纪以来世界范围内自然科学领域中的重大进展。 &amp;nbsp; 伽莫夫行文寓教于乐，不仅语言幽默生动，论述深入浅出，书中插图也均为作者亲笔绘制，非常适合广大读者，尤其是学生和科学爱好者的自然科学科普入门书。
 乔治·伽莫夫George Gamow（1904—1968） 1904年生于乌克兰的敖德萨，1928年在列宁格勒大学获得物理学博士学位，1933年逃离苏联前往法国，1934年移居美国，先后担任华盛顿大学、加州伯克利分校、科罗拉多大学教授。1940年代首创热大爆炸宇宙学模型，1950年代提出遗传密码模型。 伽莫夫被奉为科学写作的一代宗师，其作品深入浅出、幽默生动，对传播抽象深奥的物理学理论起到了积极的推动作用。 译者简介 阳曦，专注科普作品翻译与科幻文学创作。 在《科幻世界》等杂志发表多部原创作品，是《环球科学》等杂志长期合作译者。 已出版译作《从一到无穷大》《物理世界奇遇记》等。

在探讨大数字的奥秘时，我们通过两位贵族的数字比拼故事，揭示了不同文化中数字表达方式的多样性。科学记数法和罗马数字等古代表示大数字的方法，以及阿基米德对极大数字的描述，都说明了准确表达大数字的重要性。印度舍罕王与西萨·本·达希尔的故事，则展示了大数字在实际生活中的应用。

无穷大的概念及其比较方法，通过康托尔和希尔伯特的理论，让我们对无穷数的古怪特性有了深入的认识。作者通过生动的例子，如线段、平面、立方体等，向我们展示了无穷数的概念和性质，揭示了无穷数的大小关系和表示方法。

在质数和毕达哥拉斯三角形等数学概念的探讨中，质数定理等公式揭示了质数分布的规律，让我们领略到数学的严谨与美妙。无穷数学的奇妙世界，让我们对无穷和极限有了更深刻的理解。

费马大定理的神秘背景，从毕达哥拉斯三角形到费马笔记，再到后世数学家的探索，展现了一个充满传奇色彩的数学故事。虽然n为任意值的通用解尚未找到，但数学家们在这一领域取得了巨大进展，甚至催生了新的数学分支。

虚数的起源和发展同样引人入胜，从卡尔达诺的困惑到欧拉的应用，再到韦塞尔和阿尔冈的几何解释，虚数逐渐成为数学中不可或缺的一部分。通过一个有趣的藏宝图问题，我们看到了虚数在实际问题中的应用，感受到了数学的魅力。

第一卷 数字游戏

空间，这一抽象概念，其定义和三维特性得以通过坐标系统和坐标变换的阐释而具体化。文中不仅对比了直角坐标系和极坐标系，还通过实例展示了它们在描述位置时的差异。二维和一维空间的特性也被深入探讨，我们通过数学和几何学来理解这些特性。

拓扑学，作为一门独特的数学分支，通过将一个被虫蛀过的苹果转化为甜甜圈的过程，让读者领略到想象中的几何变换。这一过程详细描述了如何将苹果切开、翻转、粘合，最终形成一个光滑的甜甜圈，引出了拓扑学中的弯曲空间和自我封闭空间等概念。

文章进一步探讨了左手性和右手性物体在自然界和人类生活中的存在，通过莫比乌斯面和克莱因瓶等例子，展示了二维和三维空间中手性物体转换的可能性。这些内容生动有趣，引人入胜，使读者对拓扑学产生了浓厚的兴趣。

文章还深入探讨了三维空间中特殊形状的可能性，例如两个球体相互交缠但互不相干的空间，以及如何通过想象和模型来理解这些复杂的空间结构。这些内容不仅增强了我们对空间结构的认识，也让我们对数学和几何学的应用有了更深的理解。

通过这些内容，我们不仅能够理解空间的基本特性，还能通过数学和几何学的工具来探索和创造新的空间概念。这些探索不仅丰富了我们的知识，也激发了我们对未知领域的探索欲望。

第三章 宇宙的奇异特性

四维世界，一个充满神秘的概念，它将时间作为第四个维度，使我们得以窥见一个全新的宇宙视角。在三维空间中，我们无法直接感知四维物体的存在，但我们可以通过比喻和例子来想象其投影。

想象一个三维物体被“压”进二维面，就像一个三维立方体在二维空间中的影子。同样，二维生物观察三维立方体的影子，也只能感受到三维空间的有限信息。这样的比喻帮助我们理解四维物体的投影。

文章进一步探讨了四维球体和四维立方体的特性，并将时间作为第四个维度引入其中。通过将时间与空间单位统一，我们得以计算四维距离，并以光速作为转换因子。这一理论揭示了四维时空几何学的奥秘。

在四维时空世界中，四维距离分为实数和虚数两种。实数对应空间距离，虚数对应时间间隔。这两种距离无法相互转化，这是由时空世界的特性决定的。文章还介绍了四维超立方体和世界带等概念，使我们对四维时空有了更深入的认识。

值得一提的是，文章通过将关节炎与冷水澡类比，引入了虚数时间坐标的概念。这使我们更加直观地理解了时空世界中的四维距离。

最后，文章强调了不同距离类型在物理学中的意义。在四维时空几何学中，空间与时间的差异通过在时间坐标的平方前加负号来体现。这一理论为爱因斯坦的时空几何学提供了有力支持。

总之，四维世界的概念使我们得以突破三维空间的束缚，探索一个全新的宇宙。通过对四维距离的理解，我们能够更好地认识时空世界，并为物理学的发展提供新的思路。

第四章 四维世界

第五章深入探讨了时空相对性。文章首先提出，尽管在数学上空间和时间可以统一，但在实际应用中，空间距离和时间间隔仍存在差异。以毕达哥拉斯定理为例，文章指出，在不同坐标系下，两点间的距离保持不变，但投影值会发生变化。

文章进一步引入了时空坐标系的概念，并提出了一个生动比喻：旋转时空坐标系需要乘坐公交车。通过公交车行驶的例子，文章展示了在运动参照系下，空间距离和时间间隔的变化，以及时间轴和空间轴的旋转关系。

文章在挑战经典时空观的基础上，探讨了旋转时间轴的物理意义。通过火车餐车和扳道工的例子，文章揭示了不同运动状态下观察者对事件时间和地点的认知差异。

随后，文章探讨了以太风实验和光速测量，以及由此得出的物体在高速运动下的收缩效应。文章指出，时空轴的旋转对物体有显著影响。具体来说，空间距离缩短的同时，时间间隔会膨胀，这一现象被称为时间膨胀。例如，高速运动的汽车上的钟会比地面上同样的钟走得慢一些。时间膨胀效应不仅限于机械装置，所有的物理、化学和生物学过程都会受到影响。

在星际旅行中，时间膨胀效应具有有趣的应用。例如，以亚光速飞行的飞船中，乘客会感到时间流逝比地球上慢得多。然而，文章最后提到，根据物理规律，任何物体的运动速度都不可能达到或超过光速，因此，物体的运动速度超过光速时，时间将会倒流，但这仅存在于理论中。

第五章 空间和时间的相对性

第二卷 空间、时间和爱因斯坦

从日常生活中常见的物质出发，我们可以探讨其内部结构和物质特性的起源。以蛤蜊浓汤为例，展示了不均匀混合物的组成，如牛奶、园艺土和花岗岩等。均匀物质如铜线、水和空气，其内部结构也得到了介绍。

在哲学领域，希腊哲学家德谟克利特和恩培多克勒提出了关于原子的不同观点，他们分别对物质的组成和化学变化进行了阐述。古代科学家对物质和化学变化的理解，以及现代化学元素和化合物的发现，都为我们揭示了物质世界的奥秘。

在实验方面，科学家们采用了多种方法来测量原子和分子尺寸，如油膜实验和分子束等。原子摄影和原子解剖的研究进展，以及科学家如何通过实验验证原子的存在，都为我们揭示了原子世界的面貌。

汤姆孙通过实验估算出电子的质量，揭示了电子的轻盈和原子质量主要来自带正电的原子核。卢瑟福则通过α粒子散射实验，提出了原子核位于原子中心，周围有电子环绕的模型，推翻了汤姆孙的原子模型。实验证实了原子核和电子之间的电磁力与距离的平方成反比，以及电子绕原子核运动的轨道。

原子内部结构的理论解释了元素周期律的形成，并揭示了元素化学性质的周期性变化。原子间结合形成化合物的原理以及金属中的自由电子也得到了解释。然而，经典力学无法准确描述原子内部电子的运动，于是量子力学应运而生。量子力学引入了位置、速度、能量等参数的不确定性，并使用波动力学等新方法来解释微观世界的现象。

通过这些理论和技术的发展，我们对物质世界的认识不断深入。从日常生活中的物质，到微观世界的原子，再到量子力学的世界，我们逐渐揭开了物质世界的神秘面纱。

第六章 下降的阶梯

现代炼金术的核心在于揭示原子结构的奥秘，包括原子核的组成和基本粒子的存在。从普劳特的假说到核子的发现，我们知道原子核由质子和中子构成，质子与中子之间可以相互转化。此外，电子和中微子等基本粒子的发现，为理解物质世界提供了新视角。

原子核的稳定性取决于质子之间的电斥力和表面张力的平衡。轻原子核的聚变和重原子核的裂变在特定条件下能释放巨大能量。科学家通过放射性和人工核反应实验，发现原子核的复杂结构，并制造出强大的核粒子束。

然而，轰击原子的效率极低，因为带电粒子在穿过原子时会损失能量。为此，科学家尝试使用中子轰击原子核，并发现裂变产生的中子可以引发链式反应。铀235成为唯一一种天然可裂变物质，为人类利用核能提供了可能。

原子核链式反应的原理是利用铀235和铀238的质量差异进行分离，如扩散、离心和离子束偏转等方法。为实现链式反应，需要使用慢化剂降低中子速度，提高铀235捕获中子的概率。核反应堆可以将铀235和钍232转化为更重的可裂变元素，如钚239和铀233，从而增加核能供应。

核聚变作为一种更清洁的能源方式，需要解决高温气体束缚的问题。通过研究原子核，我们更加深入地了解了物质世界的本质，并逐渐认识到原子内部能量的巨大潜力。

第七章 现代炼金术

物质的热运动和布朗运动揭示了温度与分子运动之间的联系，并深入探讨了物质的熔点和沸点。书中通过“醉鬼走路”问题引入了无序运动和统计行为定律，通过概率统计方法描述无序运动。扩散现象也得到介绍，不同案例展示了扩散的原理和速度。此外，书中简要介绍了概率计算方法，为熵增定律的讨论打下了基础。

概率论的基本原理包括乘法定理和加法定理。以扔硬币为例，说明了概率随试验次数增加趋于稳定的规律。扑克牌组合概率的计算展示了概率论在现实生活中的应用。生日冲突问题揭示了直觉与概率计算之间的差异。基德船长的密文则展示了概率论在密码破译中的应用，并指出样本长度对概率计算的重要性。

在破解密文方面，文章指出密文长度过短时，简单的频率法不可行，需要利用英语词语的结构特征。通过“火柴与旗帜”问题，文章进一步阐述了概率在现实生活中的应用，并解释了为何试验次数越多，结果越符合概率分布。熵增定律指出，物理系统中的自发过程必然朝熵增方向进行，直至达到熵最大平衡态。然而，在微观尺度下，由于物质数量少，熵增定律不再适用，预测结果变得不准确。

第八章 无序的规律

生命的起源和本质，我们从细胞的结构和功能入手。细胞是生命的基本单位，具备摄取营养、生长和繁殖的能力，通过细胞的分裂和繁殖，我们能够理解生命的传承和演化。遗传学的研究则揭示了基因如何影响生物性状，以及遗传特征的传递方式，为我们理解生命本质提供了重要线索。

遗传学的基本概念包括显性遗传、隐性遗传和中性遗传。以德国牧羊犬为例，我们了解到隐性遗传特征如何隔代相传；兔子耳朵形状的遗传则展示了显性遗传的特征；花园里胭脂花的例子则阐述了中性遗传现象。文章进一步探讨了基因的本质，包括其结构、功能及其对生物体性状的影响。摩尔根关于果蝇基因顺序的研究成果也为我们提供了宝贵的信息。此外，还详细描述了基因分子的结构、突变现象以及病毒的生物学特性。

在原子结构方面，以镁原子为例，我们了解到原子核和电子的组成。细胞的大小和组成，以及蛋黄作为大细胞的例子，都为我们揭示了生命的基本结构。过饱和盐溶液的形成过程以及盐晶体的作用，也是我们了解生命奥秘的一部分。一个虚构的反应方程则说明了酒精分子在反应中能制造出更多相同分子的现象。

蜡烛写字的奥秘则涉及到黑色铅笔涂抹纸面，石墨无法渗入有蜡的纸面，使蜡烛写的字凸显出来。染色活细胞需要杀死细胞，但不妨碍细胞分裂原理。人体发育所需的细胞分裂次数与原子弹爆炸所需的原子分裂次数的对比，以及鸟类的性染色体差异，都是我们理解生命奥秘的重要方面。染色体大小影响显微研究，人类基因组计划已完成90%以上，普通染色体尺寸太小无法看到基因，突变的发现对达尔文进化理论做出修正。病毒微粒可能由较少原子组成，单个基因的原子数量可能比预计的少。

第九章 生命之谜

第三卷 微观世界

人类对地球的认识经历了从平面到球面的转变。亚里士多德提出地球是球体的理论，但当时人们难以接受。随后，埃拉托斯特尼通过测量方法，人类第一次测量了地球的尺寸。视差测量法在天文测量中的应用，使我们能够测量地球与月亮、太阳和行星的距离。同时，恒星的概念也被提出，通过视差测量法测量恒星与地球之间的距离。

文章详细介绍了银河系的结构和组成，以及恒星围绕银河系中心旋转的现象。奥尔特效应和造父变星等观测方法让我们探索银河系的结构和旋转。天文学家发现，银河系是一个旋涡星系，太阳系位于其旋臂末端。类似银河系的旋涡星云，如仙女座星云，实际上是独立的恒星系统。

通过对星系形状的研究，我们发现星系演化存在不同的阶段，如球状星系、椭圆星系和旋涡星系等。我们还了解到星系在宇宙中的分布情况，它们大致均匀地分布在空间中，形成星系团。然而，关于宇宙是否有限，我们仍需进一步研究。

第十章 不断扩展的地平线

地球的形成经历了从液态熔岩球到固态地壳的演变。据测量，地球内部的温度依然很高，表明其内部可能处于熔化状态。我们所看到的坚硬地面，实际上只是薄薄的一层硬壳。通过分析岩石中的放射性元素，如铀和钍，我们可以推断出地球硬质地壳的形成时间大约在50亿年前。

关于地球和太阳系其他行星的起源，文章提到了多种理论，包括布丰的碰撞理论、康德-拉普拉斯的独立形成理论以及魏茨泽克的理论。这些理论解释了行星的形成过程和行星系的生成规律。

恒星的形成过程同样复杂。它始于星际尘埃云的聚集，接着是行星的诞生，随后是恒星的演变，直至最终结束。文章详细描述了恒星内部的核聚变过程，如碳-氮循环，解释了恒星能量的来源。恒星的生命周期包括主序星、红巨星、超巨星和白矮星等阶段，最终以超新星爆发结束。

宇宙的诞生与演化过程也是一个漫长的历程。从恒星和放射性元素的角度来看，我们可以推断出宇宙的年龄。通过观测恒星和星系的光谱，我们揭示了宇宙正在膨胀的现象。这种膨胀被认为是由于早期宇宙的高温高压状态，且由于宇宙的惯性，这种膨胀可能会无限进行下去。

最后，文章对宇宙的未来进行了展望。它认为，宇宙将继续膨胀，而不会因为引力而收缩。这一观点为宇宙的未来描绘了一幅广阔的画面。

第十一章 创世年代

第四卷 宏观宇宙

伽莫夫的科普著作，强调其历久弥新的原因在于伽莫夫独特的写作方式。他深入浅出地讲解数学和物理学基础，通过引人入胜的故事带领读者探索未知领域，揭示日常生活中现象背后的普遍规律。本书被列为20世纪最伟大的科普著作，成为科普经典，因为它激发了人们对科学思考的热爱。翻译者在翻译过程中，深感惶恐，力求准确传达原著精髓，并保留英制单位以示对大师的尊敬。

