不过他们两人都开始明白，他们已被钉死在苏联。玻尔因为伽莫夫没有 出席罗马的会议而有些担心，邀请他去哥本哈根讨论一些重要问题，而这次， 护照办公室以打乱大学的授课为借口，驳回了伽莫夫的申请。这以后美国密 执安大学的邀请也被拒绝了。
于是他们下定决心，打算不惜以任何方式离开苏联。他们试图划船从黑 海到达土耳其，由于风浪太大而没有成功。他们也曾利用科学考查的机会到 北冰洋附近的极地村，打算从那里坐船越境到达挪威，但也没有成功。
就在几乎已经没有什么希望的时候，忽然伽莫夫接到教育人民委员会的 一封信，通知他作为苏联政府的代表去参加国际索尔维原子核物理会议，会 期在当年（1933年）10月，地点是布鲁塞尔。伽莫夫简直不能相信眼前的事 实，这意味着他可以轻而易举地离开苏联而一去不返。
但这又使他产生了一种十分矛盾的心理，他感到自己并不愿意抛弃祖国 背井离乡，只要允许他出国旅行，与全世界科学家保持联系，他是愿意回来 的。可是另一方面，他不能接受那种声称“无产阶级科学”与“资本主义科 学”敌对的理论，他更不愿意因为自己在以太、量子力学测不准原理和染色 体遗传方面与官方权威所持的不同观点而被送进西伯利亚集中营。在科学与 祖国之间，他最终选择了科学，因为在任何其他地方，他都可以从事对人类 有益的事业，而留在祖国则意味着他无法再做出任何贡献，科学界也会失去 一位天才的理论家。
经过这样的权衡之后，他决定出国。但这次邀请的只是他一个人，而他 不能把妻子罗一个人留下。在经过一番反复的申请和要求之下，罗终于如愿 以偿地得以与他同行。
伽莫夫参加了第八届索尔维会议后，给美国密执安大学去信，询问1932 年他没能应邀前去的暑期学校邀请，能否改在1934年夏天。不久，他得到肯 定的答复。
接下来去美国之前的这个冬天，他在居里夫妇的实验室待了两个月，然 后的两个月在剑桥卡文迪许实验室，最后又去哥本哈根与玻尔渡过了两个月 的时光。1934年初夏，他们夫妇俩人乘坐一艘丹麦小客船“美国号”飘洋过 海，抵达纽约。
五、旅美
在漫长的美国生活当中，伽莫夫所做的工作可以分为彼此独立的三部分 来叙述：一、科学研究，二、军事顾问工作，三、科普读物写作。
科学研究
在接受了乔治·华盛顿大学的教授职务之后，他选择了一位理论物理学 家与他共同工作，这个人是匈牙利血统的爱德华·泰勒，当时他在英国有一 个暂时性职位。泰勒来美后，在日后对美国的氢弹研究中做出了突出贡献。
在他们合作的时期对核物理学的最重要贡献，是提出了被称作伽莫夫— 泰勒定律的β衰变公式。它可以归纳为在β嬗变过程中电子如何离开原子核 的问题：它究竟是沿着矢径径直射出呢，还是沿着双曲线轨道运动。创立β 嬗变理论的恩里科·费米采纳了前一种可能性，而伽莫夫和泰勒发现费米的 假设是错误的。事实上已经证明，在许多情况下，β粒子能够轻而易举地沿 着双曲线轨道从原子核中逃脱出来。然而要做这些，电子必定会突然改变自 旋的方向，这一事实提供了一些有关电子和原子核之间磁相互作用的重要暗 示。
伽莫夫—泰勒选择定律的研究工作是他对纯核物理学领域所做的最后一 个较大的贡献，因为他当时越来越醉心于把核物理学应用到天体物理现象上 去。在那些年里，有关质子轰击引起人工核嬗变的实验知识已经积累到一个 很高的水平，于是他和泰勒决定在1938年春天由华盛顿大学和华盛顿卡内基 研究所主办的理论物理年会上，专门讨论恒星内部的热核源问题。在这次会 议上，汉斯·贝脱提出一项由氢和碳进行热核反应的可能方案，这种反应的 能量不多不少，正好可以解释所观察到的太阳辐射。他后来将反应过程的细 节加以完善，形成了我们现在称为碳循环的著名理论。
在这次会议前不久，伽莫夫的一个研究生查尔斯·克里奇菲尔德曾提出 另一种能量产生过程，叫做质子—质子反应，它由两个质子之间的碰撞开始， 继而通过射出一个正电子和一个中微子而成为一个氘核 （重氢原子核）。这 一理论成为碳循环理论的竞争对手。事实上，现在已经证明在太阳中起主要 作用的是质子—质子反应而不是碳循环。这种情况同样适用于亮度比太阳弱 的恒星，而在亮度强于太阳的恒星中，比如在天狼星中，则是碳循环起着决 定性的作用。
1939年夏天，伽莫夫在巴西里约热内卢度假时，遇到一位名叫马里奥·舍 恩伯格的年轻物理学家。他为马里奥安排了可以去华盛顿工作的研究基金。 他们两人的合作取得了圆满成功，他们设想出一个超新星 （巨大恒星爆炸） 的过程。即在极高温（几十亿度！）的恒星内部的各种原子核交替地吸收和 释放一个热电子，在吸收和释放的两种过程中中微子和反中微子的发射，这 些中微子具有巨大穿透力，可以非常容易地穿透星体，并且携带有巨大能量。 这样一来，恒星内部就迅速地冷却，压力下降，恒星体像大爆炸似地发出光 和热，同时发生坍缩。
他们在天文学领域的下一个探索项目是所谓“白矮星”问题。白矮星是 一种高度坍缩了的星体，它的密度大约是水的密度的100万倍。白矮星标志 着恒星演化的终结，这时它已完全丧失了使普通恒星 （例如太阳）保持燃烧 和发光的内部能源，实际上是恒星的尸体。它们虽然余温尚存，但那不过是 冷却时间不足所致。只要经过足够长的时间，它们就会散发尽全部热量，变 成“黑洞”——一种在宇宙太空中无目的地运行的质量巨大的黑暗天体。人 们发现的第一颗白矮星是天狼星的伴星，也叫做“天狼B”。天狼星的主星
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