乔治·伽莫夫、罗素·斯坦纳德所著的《物理世界奇遇记》是20世纪科普经典收藏。20世纪在科学发展史上是一个辉煌的世纪，以物理学和生物学的创新性成果为标志的科学成就，极大地改变了世界的面貌，改变了人类的认知水平、生产方式和生活方式。

《20世纪科普经典特藏》把原汁原味的经典科普大餐《物理世界奇遇记》奉献给新时代读者，辅之以中文点评是一个很好的尝试。希望这些经典著作能给读者以启发，开拓读者的科学视野，更希望这些经典著作能起到示范的作用，推进我们自己的原创科普和科学文化作品的创作和出版。

在《物理世界奇遇记（中译本）》，作者乔治·伽莫夫、罗素·斯坦纳德构想了一个名为汤普金斯的普通职员作为主人公，此人几乎不懂科学，却通过聆听科学讲座和梦游物理奇境而领略了众多现代物理学和宇宙学的主要领域——相对论、量子论、统计物理学、原子和原子核结构理论、基本粒子、大爆炸理论等知识。这本科普经典名著不仅吸引了无数普通读者，也受到了科学界的普遍重视，被译成多种文字出版，主人公汤普金斯在英美等国是家喻户晓的人物。

译者前言

最新版前言

原版前言

1 城市速度极限

2 教授那篇使汤普金斯先生进入梦境的相对论演讲

3 汤普金斯先生请了个疗养假

4 教授那篇关于弯曲空间的演讲稿

5 汤普金斯先生访问一个封闭宇宙

6 宇宙之歌

7 黑洞、热寂和喷灯

8 量子台球

9 量子丛林

10 麦克斯韦的妖精

11 快乐的电子部族

11 1/2上一次演讲中汤普金斯先生因为睡着而没有听到的那部分

12 在原子核内部

13 老木雕匠

14 虚空中的空穴

15 参观“原子粉碎机”

16 教授的最后一篇演讲

17 尾声

名词浅释

汤普金斯先生犹豫了一会儿，然后鼓起勇气说：“我实在不想硬缠着你，不过，我不知道是不是可以问你一个问题——只是一个小问题？上次在这里的时候，我碰上一位火车司机，他坚持说，车上的乘客比住在城里的居民老得慢(而不是倒过来)的原因，全都在于火车不断开开停停。我不明白……”

教授想了一下，然后开始说：“如果两个人都处在匀速相对运动中，那么，其中每一个人都认为另一个人会老得比他自己慢——这是相对论的时间延长效应。火车上的乘客会认为车站上的售票员老得比他慢一些，同样，售票员也会作出结论说，老得比较慢的不是别人，而是车上的乘客。”

“但是，他们不可能都是对的呀，”汤普金斯先生提出了异议。

“为什么不可能呢？从他们各自的观点来看，他们双方都是对的。”

“那么，到底谁是真对呢？”汤普金斯先生打破沙锅问到底。

“你不能这样笼统地提问题。在相对论中，你的观察结果总是要牵涉到一个特定的观察者——一个相对于所要观察的事物进行一定运动的观察者。”

“可是我们知道，确实是车上乘客看起来比售票员年轻啊——这是个无法回避的事实嘛。”接着，汤普金斯先生便描述了他上次碰到那位经常外出的绅士和他的孙女的情形。

“好了，好了！”教授有点不耐烦地打断他的话。“这正好是双生子佯谬的重演。你大概还记得，我在第一次演讲中谈到过这个问题。那位祖父经常受到加速；同他的孙女不一样，他没有保持恒定的匀速运动状态。所以，正是她能够正确地指望当她祖父回到家里，可以面对面地进行比较时，他会显得比她更年轻。”

“我想起来了，”汤普金斯先生同意了。“可是，我还是不明白这是怎么回事。那位孙女可以利用相对论的时间延长效应来解释为什么她祖父比她年轻，这是没有问题的。对于怎样去认识他的孙女比他更老这件事，那位祖父难道不会感到为难吗？他怎么解释这件事呢？”

“哦，”教授回答道，“但是，这个问题我已经在第二次演讲中讨论过了，你还记得吗？”

这时汤普金斯先生只好说明他是怎么漏过那次演讲的，并且正想努力通过阅读讲稿把它补回来。

“我明白了。”教授扼要地说，“好吧，我就这样把它归纳一下：为了使那位祖父能够理解所发生的事，他必须考虑到在他改变他的运动状态时在他孙女身上会发生什么事。”

“那是什么事呢？”汤普金斯先生问道。

“听着，当他以匀速前进时，他的孙女老得比较慢，这是一般的时间延长。但是，一旦司机扳动制动阀，或者后来在回程中进行加速，那就会对他孙女的老化过程产生正好相反的效果：在那位祖父看来，孙女的老化过程正在加快进行。正是在这些短暂的非匀速运动的时间内，她的赛老行程超过了她的祖父。因此，即使她当时认为她在家里匀速地围着锅台转时，她的老化速度一般会比较慢，但他回家时产生的净效果却是他应该预料到她会比他更老——而这正是他回家后看到的情形。”

“多么不可思议啊！”汤普金斯先生感叹说。“不过，关于这一点，科学家们有没有什么证据？有没有什么实验表明确实发生了这种不同的老化过程呢？”

“当然有啦。在我的第一次演讲里，我提到过在日内瓦的欧洲核子研究中心实验室里，那环绕空心轮胎回旋的不稳定μ子。由于它们的速度接近于光速，它们在衰变前的寿命要比实验室中静止不动的μ子长30倍。这种运动着的μ子就像是那位祖父，它们在完成一圈圈短程的旅行，并且受到驱动它们前进和把它们带回出发点所需要的力的作用。而静止不动的μ子却像是那位孙女，它们以正常的速度老化，因而比那些运动着的μ子更早地发生衰变——或者说更早地死亡。

P24-P26

在物理学工作者当中，从来没有读过汤普金斯先生历险故事的人大概为数不多。虽然这些故事本来是为物理学的门外汉编撰的，但是，作者伽莫夫对现代物理学的精辟介绍却具有持久不衰的普遍魅力。我自己就总是以最好的心情去迎接汤普金斯先生。因此，我十分乐意应邀对本书进行增订。

显然，本书早就应该有个新版本了。从本书最后一次修订以来的30年里，特别是在宇宙学和高能核物理学的领域中，发生的事情实在是太多了。不过，在重读这本书的时候，我发现需要注意修改的并不仅仅是物理学方面的问题。

例如，当前好莱坞的产品已经不能再看做是“那些出名影星之。间没完没了的罗曼史”了。还有，在介绍量子理论时，难道可以抛开我们今天对濒危物种的关注，而去介绍怎样射杀老虎吗？而让教授的女儿慕德热衷于投入《时髦》的旋涡，想要一件可爱的貂皮大衣，并且就在提及物理学时说什么“姑娘们，快跑啊！”这又是怎么回事？在目前大家努力想劝说姑娘们去学习物理学的时候，这很难被看做是一份合适的请柬。

其次，在故事情节方面也有一些问题。虽然伽莫夫因他那别开生面的、通过一个故事来介绍物理学的一个方面的方法而获得很高的声誉，但是，在实际把故事情节串在一起时却总是存在一些缺点。例如，汤普金斯先生老是一再从他的梦中看到新的物理学成就，然后才有机会通过包括教授的演讲或交谈在内的各种日常生活场景接触到这类思想(甚至是下意识地)。就拿他去海滨度假的例子来说吧！他在火车上睡着了，梦见教授同他在一起旅行。后来才发现，教授确实是同他在一起度假，于是汤普金斯先生便生怕教授想起他在火车上——也就是在他的梦里——表现得多么愚蠢！

有时，书中的物理解释并没有达到可以达到的清晰程度。例如，在讨论从相对论的观点看无法确定发生在不同地点的、事件的同时性时，书中描述了处在两艘宇宙飞船上的观察者需要比较其观察结果的情形。但是，这时并没有采用这两个参考系之一的观点，而是从两艘飞船在其中飞行的第三个未得到认可的参考系去提出问题。同样，用站长被枪杀时那个搬运工人看来正在站台的另一端读报这个解释，事实上是不能像书中所说的那样，证明那个搬运工人无罪的(这个描述必须排除掉那个工人先开枪、然后坐下读报的可能性)。

应该如何处理“宇宙之歌”也是个问题。当然，把这样一部歌剧搬到卡文特加登去上演的想法本身就有些牵强了。但是，现在我们所面临的是一个更为重要的问题：这部歌剧的主题——大爆炸理论与定态(稳恒态)宇宙理论之争——今天已不能再看做是现实的问题了。因为所有的实验证据已经以压倒优势支持了大爆炸理论。不过，如果把这段别出心裁而又娱人耳目的插曲删去，倒也是一大损失。

还有一个同插图有关的问题。《物理世界奇遇记》中的插图，有一部分是胡克哈姆的作品，另一部分是伽莫夫自己画的。为了描述物理学的最新进展，需要再增加一些插图，这就需要再请第三位美术家参加工作。那么，是应该把全书的插图弄成一锅风味各异、难以令人满意的大杂烩，还是应该采用一种全新的做法呢？

根据上述的各种考虑，我必须在下面两种做法之间作出抉择：我可以约束自己，在增订版中尽量少作改动，只在物理内容方面作些增添修补，而对所有其他缺点则采取视若无睹的办法；另一种做法则是知难而上，进行全面的改写。

我决定选择后一种做法。所有各章都必须加以修订，而第7、15、16、17章则完全是新添的。我还决定增加一篇名词浅释，它对读者应该会有所助益。我所提出的详细改动方案已经得到伽莫夫的家属、出版社及其顾问委员会的赞同。只有一个值得注意的例外：有位顾问认为不应该以任何方式去改动原文。这个不同的观点是一个信号，它告诉我，我所做的工作是不可能使每一个人都满意的。很明显，总是会有一些人宁愿保留原作，认为它已经写得够出色了。

不过，就目前这个增订版而论，它的对象主要是那些还不认识汤普金斯先生的读者。因此，我在尽力忠实于伽莫夫原作的风格和写法的同时，还力图更多地了解和满足下一代读者的需要。在这一点上，我倒是可以认为，如果是伽莫夫本人今天在做这项工作的话，他也很可能写成这样的增订版。