10.大爆炸理論
根據(jù)埃德溫·哈勃（Edwin Hubble），喬治·勒邁特（Georges Lemaitre）和阿爾伯特·愛(ài)因斯坦（Albert Einstein）等人的研究，大爆炸理論是假設(shè)宇宙開始于140億年前發(fā)生了一次大爆炸。當(dāng)時(shí)，宇宙被限制在一個(gè)單一的點(diǎn)上，涵蓋了宇宙的所有物質(zhì)。隨著宇宙不斷向外擴(kuò)展，形成了今天的宇宙的樣子。
1965年，亞諾·彭齊亞斯（Arno Penzias）和羅伯特·威爾遜（Robert Wilson）這兩位天文學(xué)家使用射電望遠(yuǎn)鏡檢測(cè)到了宇宙微波背景輻射之后，隨時(shí)間推移并沒(méi)有消散的宇宙噪聲或靜電，大爆炸理論得到了科學(xué)界的廣泛支持。
9. 哈勃宇宙膨脹定律
當(dāng)1920年代大蕭條時(shí)代逐漸過(guò)去，哈勃正在進(jìn)行開創(chuàng)性的天文學(xué)研究。哈勃不僅證明了銀河系之外還有其他星系，而且他還發(fā)現(xiàn)這些星系正在遠(yuǎn)離我們自己的星系，他稱之為衰退。為了量化銀河系運(yùn)動(dòng)的速度，哈勃提出了哈勃宇宙膨脹定律，又名哈勃定律，該方程表示：速度=H×距離。速度代表星系的遠(yuǎn)離速度；H是哈勃常數(shù)，或表示宇宙膨脹速率的參數(shù)；而距離是銀河系與被比較星系的距離。哈勃定律提供了一種簡(jiǎn)潔的方法來(lái)測(cè)量其他星系相對(duì)于我們自身的速度。從哈勃定律中可以確定宇宙是由許多星系組成的，其運(yùn)動(dòng)可追溯到大爆炸。
8.開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律
幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家們和宗教領(lǐng)袖就行星的軌道，特別是它們是否繞著我們的太陽(yáng)軌道進(jìn)行了激烈的斗爭(zhēng)。在16世紀(jì)，哥白尼提出了有爭(zhēng)議的日心太陽(yáng)系概念，其中行星圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，而不是圍繞地球旋轉(zhuǎn)。而約翰·開普勒（Johannes Kepler）在泰科·布拉赫（Tyco Brahe）和其他人所做的工作的基礎(chǔ)上提出了開普勒定律，為行星運(yùn)動(dòng)建立確切的科學(xué)基礎(chǔ)。
開普勒的三項(xiàng)行星運(yùn)動(dòng)定律描述了行星如何繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。第一定律也稱為軌道定律，它指出行星以橢圓形裝繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。第二定律，即面積定律，指行星和太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間間隔內(nèi)掃過(guò)相等的面積。第三個(gè)是周期定律，所有行星繞太陽(yáng)一周的恒星時(shí)間()的平方與它們軌道長(zhǎng)半軸(ai)的立方成比例，即，它使我們能夠在行星的軌道周期與距太陽(yáng)的距離之間建立明確的關(guān)系。借助此定律，我們知道像金星這樣的相對(duì)靠近太陽(yáng)的行星的軌道周期要比遙遠(yuǎn)的行星（如海王星）短得多。
7.萬(wàn)有引力定律
在300多年前，艾薩克·牛頓爵士提出了一個(gè)革命性的想法：任何兩個(gè)物體，無(wú)論其質(zhì)量如何，都相互引力。該定律在許多高中生在物理課上出現(xiàn)，內(nèi)容如下：
F = G×[（m 1 m 2）/ r 2 ] ，F(xiàn)是兩個(gè)物體之間的重力，以牛頓為單位。m1和m 2是兩個(gè)物體的質(zhì)量，而r是它們之間的距離，G是引力常數(shù)。萬(wàn)有引力定律的意義在于，它使我們能夠計(jì)算任意兩個(gè)物體之間的引力。例如，當(dāng)科學(xué)家計(jì)劃將人造衛(wèi)星送入軌道或繪制月球路線圖時(shí)，此功能特別有用。
6.牛頓運(yùn)動(dòng)定律
牛頓是有史以來(lái)最偉大的科學(xué)家之一，他的三個(gè)運(yùn)動(dòng)定律構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的重要組成部分。與許多科學(xué)定律一樣，它的簡(jiǎn)潔性但具有非常重要意義。
這三個(gè)定律中的第一定律說(shuō)明了力的含義：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。對(duì)于在地板上滾動(dòng)的球，該外力可能是球與地板之間的摩擦，也可能是蹣跚學(xué)步的孩子將球踢向另一個(gè)方向。
第二定律指出了力的作用效果：力使物體獲得加速度，可以以方程F=m×a來(lái)表示，這個(gè)公式使得物體的質(zhì)量（m）與加速度（a）之間建立聯(lián)系，F(xiàn)表示力，以牛頓為單位，它也是一個(gè)向量，意味著它具有方向分量。
第三定律揭示出力的本質(zhì)：力是物體間的相互作用。相互作用的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。
牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的各定律互相獨(dú)立，且內(nèi)在邏輯符合自洽一致性。其適用范圍是經(jīng)典力學(xué)范圍，適用條件是質(zhì)點(diǎn)、慣性參考系以及宏觀、低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。牛頓運(yùn)動(dòng)定律闡釋了牛頓力學(xué)的完整體系，闡述了經(jīng)典力學(xué)中基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在各領(lǐng)域上應(yīng)用廣泛。
5.熱力學(xué)定律
英國(guó)物理學(xué)家和小說(shuō)家CP Snow曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，一個(gè)不了解熱力學(xué)第二定律的非科學(xué)家就像一個(gè)從未讀過(guò)莎士比亞的科學(xué)家。斯諾的名言其實(shí)是在強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)的重要性以及非科學(xué)家了解它的必要性。
熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律，即一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。熱力學(xué)第二定律有幾種表述方式：克勞修斯表述為熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體；開爾文-普朗克表述為不可能從單一熱源吸取熱量，并將這熱量完全變?yōu)楣?，而不產(chǎn)生其他影響。以及熵增表述：孤立系統(tǒng)的熵永不減小。熱力學(xué)第三定律通常表述為絕對(duì)零度時(shí)，所有純物質(zhì)的完美晶體的熵值為零，或者絕對(duì)零度（T=0K）不可達(dá)到。
4.阿基米德的浮力原理
據(jù)稱，古希臘學(xué)者阿基米德進(jìn)水桶時(shí)發(fā)現(xiàn)水的上升，于是得出浮力原理。而后大喊“尤里卡，然后赤裸裸地穿過(guò)錫拉庫(kù)扎市。這個(gè)發(fā)現(xiàn)非常的重要，是流體靜力學(xué)的一個(gè)重要原理，它指出，浸入靜止流體中的物體受到一個(gè)浮力，其大小等于該物體所排開的流體重量，方向豎直向上并通過(guò)所排開流體的形心。結(jié)論對(duì)部分浸入液體中的物體同樣是正確的。這一結(jié)論還可以推廣到氣體。它應(yīng)用范圍非常廣泛，對(duì)于密度計(jì)算以及設(shè)計(jì)潛艇和其他遠(yuǎn)洋船只來(lái)說(shuō)都是必不可少的。
3.進(jìn)化與自然選擇
進(jìn)化論，生物學(xué)術(shù)語(yǔ)。是由英國(guó)生物學(xué)家查爾斯·達(dá)爾文(1809-1882)曾經(jīng)乘坐貝格爾號(hào)艦作了歷時(shí)5年的環(huán)球航行中，對(duì)動(dòng)植物和地質(zhì)方面進(jìn)行了大量的觀察和采集后，當(dāng)時(shí)是對(duì)物種起源的一種猜測(cè)而提出的一種假說(shuō)。隨著進(jìn)化論的發(fā)展，產(chǎn)生了現(xiàn)代綜合進(jìn)化論，而現(xiàn)代進(jìn)化學(xué)絕大部分以查爾斯·羅伯特·達(dá)爾文的進(jìn)化論為指導(dǎo)，埃爾溫·薛定諤的《生命是什么》為主體方向，進(jìn)化論已為當(dāng)代生物學(xué)的核心思想之一。
自然選擇說(shuō)是由達(dá)爾文提出的關(guān)于生物進(jìn)化機(jī)理的一種學(xué)說(shuō)。達(dá)爾文認(rèn)為，在變化著的生活條件下，生物幾乎都表現(xiàn)出個(gè)體差異，并有過(guò)度繁殖的傾向;在生存斗爭(zhēng)過(guò)程中，具有有利變異的個(gè)體能生存下來(lái)并繁殖后代，具有不利變異的個(gè)體則逐漸被淘汰。此種汰劣留良或適者生存的原理，達(dá)爾文稱之為自然選擇。他認(rèn)為應(yīng)用自然選擇原理可以說(shuō)明生物界的適應(yīng)性、多樣性和物種的起源。
2.廣義相對(duì)論
愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論是一個(gè)重要的理論，因?yàn)殚_創(chuàng)性地改變了我們對(duì)宇宙的看法。廣義相對(duì)論主要是說(shuō)空間和時(shí)間不是絕對(duì)的，重力不是簡(jiǎn)單地作用于物體或質(zhì)量的力。而是與任何質(zhì)量相關(guān)的引力使周圍的空間和時(shí)間彎曲。
想象一下你在地球在一條直線上行走，向東，開始在北半球某處。過(guò)了一會(huì)兒，如果有人要在地圖上指出您的位置，那么您實(shí)際上將在原始位置的東邊和南邊。那是因?yàn)榈厍蚴菑澢摹Ｒ苯酉驏|行走，您必須考慮地球的形狀并將自己稍微向北傾斜。
空間幾乎也是類似。例如，對(duì)于繞地球軌道飛行的航天飛機(jī)的乘客來(lái)說(shuō)，看起來(lái)就像是他們?cè)谥本€上穿越太空。實(shí)際上，它們周圍的時(shí)空正因地球的重力而彎曲（就像任何具有巨大引力的大型物體（例如行星或黑洞）一樣），導(dǎo)致它們向前移動(dòng)并繞地球旋轉(zhuǎn)。
愛(ài)因斯坦的理論對(duì)天體物理學(xué)和宇宙學(xué)的未來(lái)具有巨大的影響。它解釋了光如何彎曲并為黑洞奠定了理論基礎(chǔ)。
1. 海森堡的不確定性原理
不確定性原理（Uncertainty principle）是由海森堡于1927年提出，這個(gè)理論是說(shuō)，你不可能同時(shí)知道一個(gè)粒子的位置和它的速度，粒子位置的不確定性，必然大于或等于普朗克常數(shù)（Planck constant）除于4π（ΔxΔp≥h/4π），這表明微觀世界的粒子行為與宏觀物質(zhì)很不一樣。此外，不確定原理涉及很多深刻的哲學(xué)問(wèn)題，用海森堡自己的話說(shuō)：“在因果律的陳述中，即‘若確切地知道現(xiàn)在，就能預(yù)見(jiàn)未來(lái)’，所得出的并不是結(jié)論，而是前提。我們不能知道現(xiàn)在的所有細(xì)節(jié)，是一種原則性的事情?！?
該原理表明：一個(gè)微觀粒子的某些物理量（如位置和動(dòng)量，或方位角與動(dòng)量矩，還有時(shí)間和能量等），不可能同時(shí)具有確定的數(shù)值，其中一個(gè)量越確定，另一個(gè)量的不確定程度就越大。測(cè)量一對(duì)共軛量的誤差（標(biāo)準(zhǔn)差）的乘積必然大于常數(shù)h/4π（h是普朗克常數(shù)）是海森堡在1927年首先提出的，它反映了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律——以共軛量為自變量的概率幅函數(shù)（波函數(shù)）構(gòu)成傅立葉變換對(duì)；以及量子力學(xué)的基本關(guān)系，是物理學(xué)中又一條重要原理。
圖片數(shù)據(jù)來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)。
聯(lián)系客服
