1:科学与宇宙——简介
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这些发现使天文学成为科学家和其他许多人的激动人心的领域,但你将探索的不仅仅是宇宙中的物体和有关它们的最新发现。 我们将同样关注我们了解地球以外领域的过程以及我们用来增进这种理解的工具。 我们从宇宙向我们发送的信息中收集有关宇宙的信息。 由于恒星是宇宙的基本组成部分,因此解码星光信息一直是现代天文学的核心挑战和胜利。 当你读完这篇文章时,你就会对如何阅读该信息以及如何理解它告诉我们的内容有所了解。
- 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/)