1：科学与宇宙——简介
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- 1.1: 天文学的本质
- 在考虑宇宙的历史时，我们将一次又一次地看到宇宙在演变；它在很长一段时间内发生了深刻的变化。 例如，宇宙创造了构造像你这样有趣而复杂的东西所必需的碳、钙和氧气。 数十亿年后的今天，宇宙已经演变成一个更加热情好客的生活场所。
- 1.2: 科学的本质
- 科学界的最终判断永远是大自然本身根据观测、实验、模型和测试所揭示的内容。 科学不仅是一个知识体系，而且是我们尝试理解自然及其行为的一种方法。 此方法从一段时间内的多次观测开始。 根据观察发现的趋势，科学家可以对我们想要了解的特定现象进行建模。 此类模型始终是自然界的近似值，有待进一步测试。
- 1.3: 自然法则
- 几个世纪以来，科学家从无数的观察、假设和实验中提取了各种科学定律。 从某种意义上说，这些科学定律是大自然玩游戏的 “规则”。 关于自然的一个引人注目的发现——这是你将在本文中读到的所有内容的基础，那就是同样的定律适用于宇宙中的任何地方。
- 1.4: 天文学中的数字
- 在天文学中，我们以你以前可能从未想过的比例处理距离，其数字比你可能遇到的任何数字都要大。 我们采用两种方法可以使处理天文数字变得容易一些。 首先，我们使用一种称为科学记数法（有时是十次方表示法）的系统来书写大小数字。 这个系统非常吸引人，因为它消除了许多对读者来说似乎不知所措的零。
- 1.5: 轻旅行时间的后果
- 这为我们了解宇宙事件的速度设定了限制。 如果一颗恒星在 100 光年之外，那么我们今晚从中看到的光在 100 年前就离开了那颗恒星，现在才到达我们附近。 我们最快得知那颗恒星的任何变化是在事实 100 年之后。 对于 500 光年之外的恒星来说，我们今晚探测到的光在 500 年前就离开了，传递着 500 年前的消息。
- 1.6: 宇宙之旅
- 现在，我们可以简要介绍一下天文学家今天所理解的宇宙，以了解你在整篇文章中将遇到的物体类型和距离。
- 1.7: 大规模宇宙
- 粗略地说，你可以把太阳系看作你的房子或公寓，把银河系看作你的城镇，由许多房屋和建筑物组成。 在二十世纪，天文学家能够证明这一点，就像我们的世界由许多城镇组成一样，宇宙是由大量的星系组成的。 星系一直延伸到太空中，就像我们的望远镜所能看到的那样，其中有数十亿个星系在现代仪器的触手可及的范围内。
- 1.8: 极小的宇宙
- 前面的讨论可能给你留下了深刻的印象，那就是宇宙非常大，而且非常空虚。 平均而言，它的空度是我们银河系的10,000倍。 然而，正如我们所看到的，即使是银河系也基本上是空旷的空间。 星际空间的填充非常稀少，平均而言，要找到一个原子，我们必须在一立方米的空间中进行搜索。 宇宙的大部分都非常空虚；密集的地方，例如人体，极为罕见。
- 1.9: 结论和开始
- 学习天文学有点像学习一门新语言：起初看来有太多新的表达方式，你永远无法全部掌握，但是通过练习，你很快就会用它们开发出工具。 此时，你可能还会觉得自己有点微不足道，与距离和时间的宇宙尺度相形见绌。 但是，还有另一种方法可以看待你从我们第一次看到宇宙中学到了什么。
缩略图：星系 NGC 6744 的照片，可能类似于银河系。 (CC BY-SA 3.0; http://www.eso.org/public/images/eso1118a/)