从霍金《时间简史》揭示黑洞的奥秘

简单地说,黑洞就是宇宙空间中又黑又空的洞。1789年拉普拉斯曾预言：“宇宙中最明亮的天体,是我们所看不见的天体”,而这就是“黑洞”。这些球状星团分布在银河系的“晕”中,即位于被银盘平分的球状区域中。理论研究表明,3倍于太阳质量以上的天体不存在稳定态,当质量超过某个临界值时将使中子星坍缩为黑洞。但大质量黑洞学说的倡导者仍坚持在高度稠密的球状星团中存在着黑洞。

理论教育 2023-10-11

人类科学史：从霍金《时间简史》到九章算术

由此可见人类的史前文明是相当发达的,它使我们对人类的起源,天体的演变等重大科学难题获得了新的认识。著名数学家吴文俊教授认为中国的《九章算术》和刘徽的《九章算术注》对数学乃至科学发展在历史上有崇高地位,可与古希腊欧几里得的《几何原本》东西辉映。在这以后长达千年的时间里,宗教、迷信、灵魂和上帝转移了人类对自然的兴趣,而科学研究则一直处于一种被压制和被歪曲的状态之中。

理论教育 2023-10-11

天体起源演化：从霍金《时间简史》谈起

天体的起源和演化有它固有的客观规律,绝不是什么根本不存在的超自然的“神力”所创造出来的。恒星从星云中诞生直至消亡,短则万年,长则几百亿年,由此可见天体的演化是一个极其漫长而十分复杂的过程。恒星在幼年期的演化过程中,引力动能是其主要热源。③恒星的中年期在这期间的恒星越往中心温度和密度越大,所以中心部分氢氦聚变反应进行得最快。中子星的发现进一步证明了宇宙间物质存在的多样性。

理论教育 2023-10-11

霍金《时间简史》：解读哥德尔的不可判定性

霍金曾经说,哥德尔因证明了“不完备性定理”而名震天下。1931年,哥德尔的“不可判定性”结果破坏了数学大师希尔伯特的必然性。一个没有学过高等几何或几何基础的人,对希尔伯特的公理体系可能弄不太清楚,因而对哥德尔的“不完备性定理”也不知是怎么一回事。这个著名的结论是一个更为基本的成果的推论;哥德尔证明了希尔伯特体系的不完全性——即他证明了在这样的体系内存在“不可判定的”问题。

理论教育 2023-10-11

丁肇中、里希特发现新粒子：从霍金《时间简史》引发的思考

电子、μ介子和所有夸克都是这类粒子。1977年这两个实验小组的领导人,麻省理工学院的物理教授丁肇中和斯坦福直线加速器中心的里希特,因为这个共同的突出发现而一起获得了诺贝尔物理学奖。丁肇中和里希特在1976年获得诺贝尔奖时,对他们各自领导的实验小组所发现的新粒子J和ψ统称为J/ψ粒子。此新粒子已被证实是由粲夸克和反粲夸克构成。J/ψ粒子的发现为夸克粒子的存在提出了强有力的证据,因而为全世界所瞩目。

理论教育 2023-10-11

宇宙究竟是什么？从《时间简史》看霍金的解答

人类已经进入21世纪,对宇宙究竟认识到什么程度?其中伽莫夫的“大爆炸宇宙模型”被认为是能被大多数人接受的、最有代表性的宇宙模型。这个有限的宇宙,人们可以将它理解为一个以地球为中心、有限半径范围的宇宙。③如果宇宙是有限的,那么它起源于何时?柳宗元在《天对》中,明确提出了“元气”是天地的本源,把宇宙看成是物质的。宇宙是物质的,构成宇宙的各种各样的天体,就是物质存在的不同形态。

理论教育 2023-10-11

解密霍金《时间简史》，揭秘熵的真相

水分子或其他一切物质分子的这种无规则的运动称为热运动。因为这时候分子间相互碰撞就变得十分猛烈,有可能把分子撞开,使分子成为单个的原子。在太阳表面上,情况就是这样,因为太阳表面温度大约有6000℃。这些“光微粒”或者称为“光量子”,从太阳内部向太阳的表面运动。例如,投掷硬币的时候正反面向上的概率是服从正态分布的。

理论教育 2023-10-11

霍金《时间简史》：惊心动魄的宇宙探索

目前已发现的这种星体有上千个之多。中子星以均匀的时间间隔辐射脉冲,因此它也被人们称为脉冲星。科学家们相信,未来中子星可以成为人类在宇宙航行的灯塔。我国在2017年6月15日发射的硬X射线调制望远镜“慧眼”,能穿过星际物质的遮挡“看”宇宙中的X射线。这颗“慧眼”的升空,将揭示宇宙中惊心动魄的图景。

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从霍金《时间简史》探讨河外星系与总星系

特殊的河外天体——类星体类星体是20世纪60年代天文学家的重大发现之一。有人认为类星体属河外星系,又简称“QSO”。除银河系之外,仙女座大星系、三角星系、大小麦哲伦星系等属于本星系群的成员。一个星系团可由几十个甚至成百上千个星系群组成,截止目前已发现了约1万个星系团。在这个以360亿光年为半径的宇宙空间范围内,所有星系的总称为总星系。

理论教育 2023-10-11

几何物理如何阐述霍金《时间简史》

在爱因斯坦的相对论出现之前,整个物理学和天文学都是以牛顿在这部著作中所做出的一个特别合适的坐标系这种假定为基础的。彭罗斯在《宇宙几何学》中说明了非欧几何可能是宇宙的“真实”模型。他在一次数学演讲中谈道,场论与微分几何是不能分开的。

理论教育 2023-10-11

相对论简介：从霍金《时间简史》谈起

爱因斯坦在1905年提出了两条假设,作为狭义相对论的基本原理。爱因斯坦认为相对性原理是世界上自然界中的一条普遍原理。因此,相对论的这一部分内容称为狭义相对论。而建立空间和时间的密切联系是爱因斯坦相对论的功绩,但是洛伦兹变换为相对论做了准备。在此我们可以说,伽利略相对性原理是一种相对真理,而爱因斯坦的相对论则是进一步的相对真理。

理论教育 2023-10-11

科学实验为何将时间和空间结合成四维时空？

三维欧氏空间再加上一维的时间就是四维时空了。物理世界的第四维就是时间。人们之所以放弃古典的时空观念,并把时间和空间结合成单一的四维体系,是因为在科学实验中不断发现了许多不能用独立的时间和空间这种古典概念来解释的事实。从四维几何学的观点出发,一切运动物体在以相同速度运动时都会收缩同样的长度,这是因为时空坐标系的旋转使物体的四维长度在空间坐标上的投影发生了改变。

理论教育 2023-10-11

宇宙起源探索：从霍金《时间简史》开始

事实上,根据对地球内部的研究得知,目前地球的大部分结构仍处于熔融状态。如果想更清楚地了解地球的成因和太阳系的形成,我们就去看看霍金的《时间简史》中关于“宇宙的起源和命运”的描述。在宇宙大爆炸时,宇宙的体积被认为是零,或者说是存在一个极小的体积,所以是无限热。但是其辐射的温度随着宇宙的膨胀而降低。如果人们如今能观测到它们,就会为非常热的早期宇宙阶段的图像提供一个很好的检验。

理论教育 2023-10-11

从霍金《时间简史》论原子核与基本粒子

原子核物理简称“核物理”,它是研究原子核的结构、性质及其相互转化规律的一门学科。原子核由质子和中子构成。因为需要极大的能量才能改变基本粒子的状态,所以基本粒子物理学又叫高能物理学。天然的高能粒子来自宇宙射线,用其中的高能粒子来变革基本粒子,研究基本粒子的结构,是高能物理的一个重要组成部分,称为宇宙线物理。

理论教育 2023-10-11

《时间简史》：揭秘银河系的奥秘

据粗略估计,我们生存的这个星系(银河系)大约有1000亿颗恒星,我们的太阳是其中的一颗,星系中有行星的恒星大约有10亿颗。由此可见,单独一个银河系就是宇宙间一个多么庞大的恒星系统。由此可见,和广袤无垠的宇宙相比,我们的银河系只不过是“沧海一粟”罢了。帕洛马山天文台200英寸口径的望远镜也只能看到银河系是散布在10亿光年的可见距离内。在我们银河系里的新星和超新星是很少的,到1964年为止已发现的超新星共140多颗。

理论教育 2023-10-11

运动：宇宙中的万物动态

哥白尼的日心说改变了人类对宇宙的看法,从此,人们才知道我们居住的地球只不过是一个普通的天体,它是太阳系行星中的一员。运动的相对性,则是另外一回事,它是说运动的性质由所选择的参照物决定,由于参照物不同,同一物体运动的性质可以是多种多样的。虽然事实上宇宙间一切物体都在运动,可是说实话,这点我们丝毫都未察觉到,平时我们总以为地球很稳定,总认为地球是静止不动的。

理论教育 2023-10-11