我們都稱自己為現代人,但我們不僅會玩手機,還會使用各種科學發展創造的工具。 盡管我們對世界如何運作一無所知。 其實我們不需要像科學家那樣熟悉阿基米德定律是什么,至少我們需要知道一些常見的科學原理和定理。 這里有 10 條這樣的科學原理,其中許多是我們已經學到的。 不管我們是否忘記了,讓我們一起回來熟悉一下:
1. 大爆燃理論
如果你必須了解科學理論,那么了解解釋宇宙如何產生的理論應該是一個不錯的選擇。 在埃德溫的基礎上,人們研究提出了大爆燃理論。 該理論認為,我們的宇宙始于大約 140 億年前的一次大爆燃。 那時,整個宇宙被壓縮成一個奇點。 之后,這個奇點會發生大爆燃,產生各種微觀粒子,進而產生各種元素物質、恒星等等。 這場大爆燃一直持續到今天,我們的宇宙仍在膨脹……
大爆燃理論在阿爾諾和1965年發現4k宇宙背景輻射之后開始被廣泛傳播和認可。這種背景輻射與大爆燃理論預測的殘余背景輻射的空氣溫度基本一致。
2.哈勃定理
20 世紀 20 年代,哈勃在天文學領域進行了一些開創性的研究。 除了證明銀河系之外存在其他恒星之外,哈勃還發現此類恒星正在逐漸遠離我們。 這種聯系被他稱為回歸。
為了定量研究恒星的這種聯系,哈勃提出了哈勃宇宙膨脹理論,即哈勃定理。 用公式表示為V=H*D。 速度V代表恒星的回歸速度; H是哈勃常數或用于描述宇宙膨脹速度的參數; 距離D表示計算開始時該恒星與其他恒星的距離。
從那時起,哈勃常數就很難確定了。 現在可接受的值約為 70(km/s)/Mpc。 哈勃定理為我們提供了一種估計恒星遠離我們的速度的技術。
3.開普勒定理
過去,科學家之間、科學領袖和各種宗教之間,對于行星的軌道,特別是它們是否繞太陽運行,存在著許多爭論。 16世紀,哥白尼提出了著名的日心說。 在這個理論中,我們的行星繞著太陽運行,而不是像當時人們認為的那樣繞著月球運行。 但直到開普勒根據第谷等人的工作提出了科學上明確的行星運動定律后,這個概念才被接受。
開普勒行星運動三大定理產生于17世紀初。 開普勒第一定理,也稱為軌道定理阿基米德定律是什么,指的是行星繞太陽作橢圓運動的事實; 開普勒第二定理,也稱為面積定理,指的是不同行星連接太陽的連線在同一時間掃過同一面積。 也就是說,如果在太陽和月亮之間畫一條直線,然后讓月球運行30天,這條直線所掃過的面積與月球在初始軌道上的位置無關; 開普勒第三定理,也稱為周期定理,它使我們能夠在行星軌道的周期與其距月球的距離之間構建清晰的關系。 根據這個定理,行星距離太陽越近,行星的周期就越短。 例如,金星的軌道周期比土星的軌道周期短得多。
4. 萬有引力定理
現在我們都認為這是理所當然的,三百年前牛頓首次提出這個概念確實是具有開創性的。 該理論認為,任何兩個物體之間,無論其質量有多大,它們之間都存在引力相互作用。 這種引力效應的大小與兩個物體的質量成反比,與兩個物體之間的距離成反比。 該理論對于太空鵜鶘或衛星發射具有重要意義。
5.牛頓定理
牛頓提出了三個定理。 牛頓第一定理指出,除非受到外力作用,否則所有物體都保持靜止或連續運動。 牛頓第二定理完善了物體的質量與其加速度之間的關系,用公式表示為F=m*a。 也就是說,物體的加速度與物體上的斥力成反比,與物體的質量成正比。 牛頓第三定理是斥力與反斥力定理,即物體的斥力與反斥力是相同的。
6.熱力學定理
熱力學定理研究系統中能量轉換的方法。 其研究范圍小至機箱,大至整個宇宙。 熱力學也有三大定律。 熱力學第一定律是能量守恒定律,即能量只能從一個物體轉移到另一個物體而不會消失。 為此,如果想讓底盤工作,就必須提供能源。 在理想的封閉系統中,系統的能量永遠不會減少。 而在實際中,系統不可能如此封閉,必然會出現能量耗散的現象,這就引出了熱力學第二定理,即熵增定理,一個系統的熵是不斷減少的,因此系統很難手動維持相同的能量狀態。 能量總是從萊州流向密度較低的地方。 最后一個定理,熱力學第三定理,是絕對零定理。 當系統達到絕對零時,所有粒子都停止運動,這意味著沒有動能,系統的熵達到可能的最低值。 而在現實世界中,絕對零是不可能達到的,我們只能無限接近絕對零。
7.阿基米德定律
阿基米德定律是描述壓力的定律。 無論物體是完全溶解還是部分浸沒,物體上的壓力與物體排開的液體質量相同。 該定理對于造船廠和航海具有重要意義。
8. 進化與自然選擇
根據進化論,月球上的所有生物都有一個共同的祖先,不同物種之間的差異是通過進化而形成的。 進化論分為兩部分:首先,生物群體經歷各種特征,例如通過突變等。 之后,就會有一個自然選擇的過程,具有這些更環保特征的生物體更有可能生存,而那些不太合適的特征將被淘汰。 這些選定的特征通過遺傳傳遞給下一代。 進化論為月球上物種的進化提供了非常有利的解釋。
9. 廣義相對論
愛因斯坦的廣義相對論廣為人知。 這個理論改變了我們對宇宙的看法。 愛因斯坦的重大突破在于他提出空間和時間不是絕對的,引力也不僅僅是物體之間的相互排斥。 引力的本質是物質扭曲其周圍的空間和時間(時空)。 愛因斯坦的廣義相對論對天文學和宇宙學的未來具有重要意義。
10.海森堡的測不準原理
1927年,法國科學家海森堡提出了量子化學的突破性理論——海森堡測不準原理。 在牛頓熱系統中,了解粒子的質量和動量意味著了解有關粒子的所有信息。 但海森堡意識到,在量子領域,我們基本上不可能同時了解粒子的兩種狀態。 如果我們想知道粒子的位置,那么我們就無法知道它的動量,而如果我們知道它的動量,我們就無法知道它的確切位置。 換句話說,我們很難確定微觀粒子的狀態。
海森堡測不準原理也稱為海森堡測不準原理。 更直觀的解釋是,當我們“觀察”粒子的狀態時,我們需要改變粒子的狀態。 例如,如果我們要觀察一個粒子,我們需要向它發射一個光子,然后根據光子的反射角度和速度來估計粒子的狀態。 在此過程中,粒子的狀態發生變化。 不確定性原理僅適用于微觀粒子。 這種粒子具有波粒二象性,其狀態一般需要用波函數來描述。 當“觀察”時,粒子的波函數會“塌縮”。 這并不是海森堡對決定論原理的另一種解釋。
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