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知識を爆発させる
科学の法則は、多くの場合、偉大なE = mc2などの数式に還元できます。このタイプの式は、大量の実験データに基づく特定の式であり、通常、特定の特定の条件が存在する場合にのみ成立します。しかし、これらの法則や理論は一般の人には理解しにくいものです。この記事では、「10万の理由」を見るのと同じように、基礎科学への最良の近道に簡単に着手することができます。
10の記事の内容は、理解しやすく、開発の法則に準拠した逆のステートメントの形式になります。ビッグバンの段階から始まり、惑星を理解し、重力を説明し、次に生命の進化を開始し、最後に量子物理学に飛び込み、しばらく進みます。世界で最も目がくらむようなもの。
10.理論への足がかり：ビッグバン理論
標準的な解釈：ビッグバンは、宇宙の誕生の初期条件とその後の進化を説明する宇宙モデルであり、今日の科学的研究と観察から最も広範囲で正確なサポートを受けています。
現在のビッグバンビューは、一般的に次のことを指します。宇宙は、過去の有限時間の前に、非常に高密度で非常に高温の原始状態から進化しました（2010年に得られた最高の観測結果によると、これらの初期状態約133億年から139億年前に存在し、継続的な拡大を経て現在の状態になっています。
誰もが難解な科学理論に触れようとするとき、それは宇宙から始めるのが正しいです、そして宇宙が今日までどのように発展したかを説明するビッグバン理論は最良の選択です。
この理論の基本構造は、エドウィンハッブル、ジョルジュルマイトル、アルバートアインシュタイン、その他多くの研究に基づいています。簡単に言えば、この理論は、宇宙が約140億から始まったと仮定しています。 1年前の大爆発。当時の宇宙は特異点にとどまり、宇宙のすべての事柄を含んでいました。宇宙の本来の動きである外向きの拡大を維持することは、今日でも続いています。
ビッグバン理論は、アーノルド・ペンジアスとロバート・ウィルソンの功績と切り離せない、そのような広範な支持を得ることができます。彼らは、除去できない種類のノイズ信号、つまり宇宙の電磁放射、つまり宇宙のマイクロ波背景放射を受信するホーン型アンテナを設置しました。これは、宇宙全体をこの検出可能な弱い放射でいっぱいにした最初のビッグバンであり、約3Kの温度に対応します。
9.宇宙の年齢を計算する：ハッブルの法則
標準的な解釈：遠方の銀河からの光の赤方偏移は、それらの距離に比例します。この法則は、1929年にハッブルとミルトンシューマーソンによって10年近くの観察の後に最初に策定されました。Vf= Hc×D（距離率=ハッブル定数×地球に対する距離）、これは今日よく使用されますビッグバンを支持する重要な証拠として引用され、宇宙拡大の理論の基礎となった。
これには、前述の人物、エドウィンハッブルが関係します。この男の宇宙学への貢献は、彼の行為を振り返る価値があります。大恐慌が衰退し、大恐慌が衰退した1920年代に、ハッブルは画期的な天文学的研究を行いました。
彼はミルキーウェイ以外に他の銀河があることを証明しただけでなく、それらの銀河がミルキーウェイから遠ざかっていることを発見しました。彼の公式の距離の速度は銀河が後退する速度です。ハッブル定数は宇宙の膨張率のパラメータを指し、地球からの距離がこれらの銀河の本体です。
しかし、銀河天文学の創始者として尊敬されているハッブル自身は、「銀河」という言葉を非常に嫌い、「銀河星雲」と呼ぶことを主張していると言われています。
時間が経つにつれて、星はシフトし、ハッブルの定数の値は変化しますが、それはそれほど重要ではありません。重要なのは、宇宙の銀河の動きを定量化し、遠くの銀河の距離を計算するのに役立つのはこの法則であるということです。
「宇宙は多くの銀河で構成されている」という概念と、これらの銀河の動きの発見はビッグバンにまでさかのぼることができます。これらはすべて、ハッブルの法則をこの男にちなんで名付けられた天体望遠鏡と同じくらい有名にしています。
8.天文学全体を変える：ケプラーの3つの法則
標準的な解釈：惑星運動の法則、ケプラーによって発見された惑星運動の3つの単純な法則。
最初の法則：各惑星はそれ自身の楕円軌道に沿って太陽を周回し、太陽は楕円の焦点にあります。
2番目の法則：同時に、太陽と移動する惑星の間の線によって掃引される領域は同じです。
3番目の法則：太陽の周りの各惑星の軌道の2乗は、楕円軌道の半主軸の3乗に比例します。
惑星の軌道の周り、特に太陽を中心としているかどうかにかかわらず、科学者は何世紀にもわたって宗教指導者やその同僚と戦ってきました。
16世紀、コペルニクスは当時大きな論争を引き起こしたヘリオセントリック理論を提唱し、惑星は地球ではなく太陽を周回すると信じていました。それ以来、TychoBraheらも議論してきました。しかし、惑星運動学の明確な科学的根拠を実際に確立したのはヨハネス・ケプラーでした。
17世紀初頭にケプラーによって提案された惑星運動の3つの法則は、惑星が太陽の周りをどのように動くかを説明しています。
最初の法則は楕円法則、2番目の法則は面積法則とも呼ばれます。つまり、この法則を説明するために、地球が30日間移動するときに、地球と太陽の接続によって形成される面積を追跡および測定すると、 、地球が軌道上のどこにあっても、計算がいつ開始されても、結果は同じであることがわかります。調和の法則とも呼ばれる第3の法則については、惑星の軌道周期と太陽からの距離との間に明確な関係を確立することができます。
たとえば、太陽に非常に近い金星のような惑星は、ネプチューンよりもはるかに短い軌道周期を持っています。プトレマイオスの複雑な宇宙システムを完全に破壊したのは、これら3つの法則でした。
7.ほとんどの理論の基礎：普遍的な重力の法則
標準的な解釈：ニュートンの普遍的な重力の普遍的な法則は、任意の2つの質量点が接続中心線の方向の力によって互いに引き付けられることとして表現されます。
この重力の大きさは、それらの質量積に比例し、それらの距離の2乗に反比例し、2つのオブジェクトと中間物質の化学的性質または物理的状態とは何の関係もありません。この理論は、今日の高校の物理学の教科書に書かれている式で表すことができます：F = G×[（m1m2）/ r2]
今日、人々はそれを当然のことと思っていますが、300年以上前にアイザックニュートンが普遍的な重力の理論を提唱したとき、それは間違いなく当時最も革命的な出来事でした。
ニュートンによって提唱された理論は、次のように簡単に表すことができます。それぞれの質量に関係なく、任意の2つのオブジェクトが互いに力を及ぼし、質量が大きいほど、オブジェクトによって生成される重力が大きくなります。式では、Fは「ニュートン」を測定単位として使用して、2つのオブジェクト間の重力を表します。m1とm2はそれぞれ、2つのオブジェクトの質量を表し、rは2つのオブジェクト間の距離、Gは重力定数です。
これは多くの実際的な条件下でかなり正確な法則ですが、物理学の発展以来、人々はニュートンの重力の記述の不完全さを知っています。
しかし、この法則は今でもすべての科学で最も実用的な概念の1つであり、シンプルで習得が容易で、幅広い範囲をカバーしているため、一般的な相対性の最初の期間には、この法則に関心を持つ人はほとんどいませんでした。さらに意味のあることに、普遍的な重力の法則は、小さな人間に巨大な惑星間の重力を計算する能力を与え、それは軌道を回る衛星を発射し、月の探査ルートをマッピングするのに特に役立ちます。
6.物理科学には基本的な定理があります：ニュートンの運動の法則
標準的な解釈：ニュートンの最初の法則は慣性の法則です。ニュートンの2番目の法則は質量と加速度の関係を確立します。ニュートンの3番目の法則は作用力と反力の法則です。
それでもニュートン。人類の歴史の中で最も優れた科学者の一人について話すときはいつでも、彼の最も有名な3つの力学の法則から始めざるを得ません。これらのシンプルでエレガントな法則が現代の物理学の基礎を築いたからです。
3つの法則の意味を簡単に理解するために、最初の法則は、ローリングボールが床上を移動できる理由は外力によって駆動されなければならないことを私たちに知らせました。この外力は、床との摩擦、または子供からの蹴りである可能性があります。
2番目の法則は、式F = maで表されます。これは、方向性のあるベクトルも意味します。ボールが床を横切って転がると、加速により、転がる方向を指すベクトルが得られました。ボールにかかる力を計算できます。
3番目の法則は非常に簡潔で最もよく知られています。その意味は、オブジェクトの表面を指で突くと、同じ力で反応するということです。
5.熱力学の基礎は基本的に完全です：熱力学の3つの法則
標準的な解釈：熱力学の最初の法則である熱は仕事に変換でき、仕事も熱に変換できます。これはエネルギーの節約と変換の法則です。2番目の法則にはいくつかの表現があります。その1つは、低温の物体から熱を伝達することは不可能であるというものです。他の変化を引き起こさずに高温の物体に対して;第3の法則、熱力学的温度がゼロ（つまりT = 0 K）の場合、すべての完全な結晶のエントロピー値はゼロに等しくなります。
イギリスの物理学者で小説家のチャールズ・パーシー・スノーはかつて非常に有名な声明を出しました。「熱力学の第二法則を理解していない科学者は、シェイクスピアを読んだことがない科学者のようなものです。」スノーの言葉は意味しました。科学と人類の間の「2つの文化」の分離と分裂を批判しますが、文人界の熱力学の第2法則をうっかり「普及」させます。
実際、スノーの主張は、その重要性を理解するためにすべてのヒューマニストを強調し、訴えています。
熱力学は、システム内のエネルギーの動きを研究する科学です。ここでのシステムは、エンジンまたはホットアースコアのいずれかです。スノーは彼の創意工夫を駆使して、次の基本的なルールにそれを合理化しました：あなたは勝つことができない、あなたは支払いのバランスを達成することができない、あなたはゲームをやめることができない。
これらのステートメントを理解する方法は？まず、いわゆる「勝てない」を見てください。
雪とは、物質とエネルギーが保存関係にあるため、エネルギー変換の過程で、エネルギーの一部を失うことなく、あるエネルギー形式から別のエネルギー形式への同等の変換を達成できないことを意味します。エンジンが仕事をするのと同じように、それは熱を提供しなければなりません。
完全に閉鎖された空間でも、熱の一部は必然的に外の世界に逃げます。
これは、「支払いのバランスをとることができない」という2番目の法則につながります。エントロピーが無限に増加することを考えると、同じエネルギー状態に戻ったり維持したりすることはできません。なぜなら、エントロピーは常に高濃度の場所から低濃度の領域に流れるからです。エントロピーの存在は、パーペチュアルモーションマシンが表示されない理由でもあります。
最後に、「やめられないゲーム」という第3の法則があります。ここでは、絶対ゼロが含まれます。つまり、理論的に到達できる最低温度であり、一般にゼロケルビン（マイナス273.15℃またはマイナス459.67度ファーレンハイト）を指します。
3番目の法則は、システムが絶対ゼロに達すると、分子はすべての動きを停止します。つまり、運動エネルギーがなければ、エントロピーは理論上の最小値に達する可能性があります。しかし、現実の世界では、宇宙の奥深くでさえ、絶対的なゼロに到達することは不可能です。いわゆる終わりに無限に近づくことしかできません。
4.紀元前200年の偉大な知恵：アルキメデスの法則
標準的な解釈：アルキメデスの浮力の原理である物理学におけるアルキメデスの法則は、静的な流体に浸された物体の合力が、物体によって放出された流体の重力に等しいことを意味します。この合力は浮力と呼ばれます。 。数式は次のとおりです。Ffloat= G row
アルキメデスが物理学の大きな進歩である浮力の原理をどのように発見したかについては、伝説があります。アルキメデスが入浴したとき、彼は自分の体が浸されると浴槽の水が上がるのを見ました。刺激を与え、考え始めます。
そして、浮力の理論を発見したと最終的に判断したとき、古代ギリシャの最も偉大な哲学者は、シラキュースの街を裸で急いでいる間、興奮して「見つけた！見つけた！」と叫んだ。
古代ギリシャの学者アルキメデスの古代の発見は、人間の社会的生産のさまざまな分野で広く使用されてきました。浮力の原理によれば、部分的または完全に液体に沈められた物体に加えられる力は、物体の内部容積から放出される液体の重量に等しい。
これは、物体の密度を計算し、潜水艦や外航船の設計と建設に重要です。
3.私たち自身の議論：進化と自然な選択
標準的な解釈：生物学における進化、つまり進化とは、世代間の集団における遺伝的特性の変化を指します。
自然選択とも呼ばれる自然選択とは、生物の遺伝的特徴が生存競争において一定の長所または短所を持ち、生存率に差が生じ、生殖能力に差が生じるため、これらの特性が維持または排除されるという事実を指します。 。
宇宙が何もないところからどのように生まれ、物理学が日常生活でどのように役割を果たすかについて、いくつかの基本的な概念システムを確立したので、次のステップは、私たち自身の形、つまり私たちが今日の場所にどのようになったかという問題に焦点を当て始めることができます。ファンはのように見えます。
遺伝子は次世代にコピーされることはわかっていますが、遺伝子変異はその状況を変えるでしょう。この変化した新しい状況は、種が移動するにつれて人口に受け継がれる可能性があります。
したがって、今日のほとんどの科学者によると、すべての地球の生き物はかつて共通の祖先を持っていました。その後、時間の経過とともに、いくつかは独特の特徴を持つ特定の種に進化し始めました。時間の経過とともに、生物多様性はすべての有機生物で徐々に増加し、拡大してきました。
最も基本的な意味では、遺伝子変異などの変異メカニズムは、生物学的進化の過程で発生しています。各段階でのこれらの詳細の変更は、世代の継承を通じて保持されます。
それに対応して、生物学的集団はさまざまな特徴を発達させており、これらの特徴はしばしば生物が繁栄し生き残るのを助けることができます。たとえば、茶色の肌のカエルは、他の色のカエルよりも、カモフラージュの泥だらけの沼地で生き残るのに明らかに適しています。これはいわゆる自然な選択です。
もちろん、進化論や自然選択理論については、より広い範囲の生物学に適用することもできます。しかし、19世紀のダーウィンの「地球上の生命の豊かな多様性は進化における自然な選択から来る」という提案は、間違いなく最も基本的で先駆的なものです。
2.宇宙を理解する方法を永遠に変えた：一般的な相対性
標準的な解釈：重力はここでは時空間の幾何学的特性（曲率）として記述され、この時空間曲率は時空間の物質と放射エネルギーおよび運動量テンソルに直接関係し、接触方法はアインシュタインです重力場方程式（2次非線形部分微分方程式システム）。
それを研究または研究したことがない人にとって、一般的な相対性の標準的な解釈は同じようには見えませんでした。エントリを説明するときに人々が理解できない単語を少なくとも4セット使用したためです。
その意味と拡張は非常に広範であるため、非テーゼ形式で説明することはできないようです。ここでは、現代の重力理論研究の最高レベルと呼ばれる、最高レベルの一般的な相対性によって議論されていることを見てみましょう。ニュートンの普遍的な重力よりも一般的な理論として、質量は依然として重力を決定する重要な属性ですが、それはもはや唯一の重力源ではありません。
アインシュタインの場合、重力はニュートンが説明した力ではなくなり、本来の重力の概念はなくなったとさえ言えます。
アインシュタインはそれを物体の周りの時空間の曲率と見なしたので、前述の「重力の作用下での物体の動き」は、湾曲した時空間の短距離線に沿った物体の自由な動きに起因しました。
「曲がった時空」の概念を明確にすれば、宇宙シャトルに乗った宇宙飛行士が地球を一直線に飛んでいるのが想像できますが、実際には宇宙シャトルの周りの時空は地球の重力によって曲がっているため、スペースシャトルは前方に飛んで地球の周りを回転できるオブジェクトになっています。
アメリカの相対性研究の主任専門家であるジョン・ウィーラーによれば、このいわゆる時空間の幾何学的特性は次のように要約できます。時空間は物質の動きを示し、物質は時空間の曲がり方を示します。したがって、それは大きな天体の影響下で宇宙の星の光がどのように曲がるかを示すことができ、ブラックホールを研究するための理論的基礎を築きます。
1.神はサイコロを転がしますか？：ハイゼンベルグ不確実性の原則
標準的な解釈：ドイツの物理学者ハイゼンベルグは1927年に、量子力学の不確実性は、量子機械システムでは、粒子の位置とその運動量（粒子の質量に速度を掛けたもの）がまた、大丈夫です。
「測定！古典理論では、これは考慮すべき問題ではありません。」「量子物理学の歴史」は言った。
これは、古典的な物理学では、あなた、私、またはオブザーバーとしての誰もが、測定されるのを待っているこの客観的なオブジェクトに影響を与えないか、影響が非常に小さいため無視できるためです。その時、私たちが原則を理解していなくても、それは私たちがもっとゆっくり学ぶのを待って、そこにとどまるのを妨げることはありません。
しかし今、私たちは量子世界の魔法の池に足を踏み入れようとしています。ここでは、オブザーバーとして、実験現象に一定の乱れを引き起こします。したがって、電子の運動量を測定すると、得られる値はオブザーバーにのみ関連します。小宇宙では、「確率」を使ってそれについて話す必要があります。いわゆる神がサイコロを転がします。
ワーナーハイゼンベルグはこれで画期的な発見をしました。洗練された機器を使用しても、粒子の2つの変数の正確な情報を同時に取得することはできません。
具体的には、電子の位置を正確に知ることはできますが、その勢いを同時に知ることはできません。その逆も同様です。また、エネルギーと時間、角運動量と角、および他の多くの物理的量の間にも同様の不確実性が存在します。
この件の奇妙さを理解していなかったのかもしれませんが、前述のように、量子世界の量は相対的であるため、存在する限り、測定できるはずです。とにかく測定できないので、存在しなくなります。したがって、測定方法がわからない場合は、この物理量について話すことは無意味です。電子の勢いは、それを測定するときにのみ意味があります。
これはもっと哲学的なトピックです。「ハイゼンベルグの不確実性の原則」は、ハイゼンベルグや彼の教師であるボーアらによって議論されているほど、実験ではあまり発見されていません。
ボーアによって、彼は電子が粒子と波の両方の二重の特性（量子物理学の柱、波と粒子の二重性）を持っていることを発見しました。電子の位置を測定するとき、それらを可変波長の粒子として扱い、運動量を測定したいときそれを波として扱うとき、私たちは波長の大きさを知っていますが、その場所を失います。
あなたが今信じられないほど混乱しているとしても、それはまだ大したことではありません。ボーアの有名な言葉は、「量子論に惑わされない人は、量子論を理解してはならない」というものです。ファインマンも同様の言葉を述べています。ですから、私たちは落ち込むことは何もありません。アインシュタインは私たちと同じ状況にあります。
出典：侵害リンクが削除された場合、QingbeiのシニアがToutiaoを学ぶためにあなたを連れて行きます。