哈勃一到天文台，便以近乎疯狂的状态投入到了对仙女座大星云的观测中，这片星云是在北半球肉眼可见的仅有的两片星云之一。哪知道，哈勃通过长年累月的细心观测，他用无可辩驳的证据证明了仙女座大星云距离地球至少几十万光年，远远超出了银河系的大小。哈勃发现，有的星系甚至离我们有几亿光年之遥。哈勃进一步的观测发现，事情远没有想象的那么简单。...
2023-11-05 理论教育
如果你跑得和光一样快
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时间旅行的逻辑矛盾及解析详细阅读
看来，想要进行时间旅行，在理论上仅有的那么一丁点儿可能性就是制造虫洞。举办方郑重地在报纸上刊登广告，邀请未来的时间旅行者光临会场，并且携带未来的物品作为证据。时间旅行者大会门口，一个衣衫简陋、没有邀请函的人想混进去思考题假如真能回到过去，你还能想出与本章提到的类似的逻辑矛盾吗？...
2023-11-05 理论教育
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时间相对论：光速下的时间流速详细阅读
是的，就是根据光速不变的假设，爱因斯坦得出了令当时所有科学家都大吃一惊的结论：时间不是永恒不变的，处在不同运动速度状态下的东西，它们所经历的时间流逝速度是不同的，也就是说，时间是相对的。...
2023-11-05 理论教育
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太阳系大小、旅行者1号的飞行路径详细阅读
如果把太阳系缩小到一个标准足球场大小，那么，“旅行者1号”只不过飞出去了50厘米左右，也就是一只胳膊的长度。“旅行者1号”在柯伊伯带继续飞行7年多，就会进入奥尔特云。奥尔特云包裹在太阳周围，由难以计数的微小天体构成。“旅行者1号”在奥尔特云中还要飞三四万年，才能飞出太阳引力的控制范围，来到真正的恒星际空间。太阳只不过是银河系中最微不足道的一颗普通恒星。...
2023-11-05 理论教育
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黑洞、白洞和虫洞：科学发现时空隧道的可能性详细阅读
还是根据相对论，科学家们发现，两个黑洞，或者一个黑洞一个白洞，虽然相距很远很远，但是理论上，有可能通过弯曲时空而连接在一起，形成时空隧道，这个时空隧道叫虫洞，就像下图这样。宇宙中到底有没有黑洞、白洞和虫洞呢？令人遗憾的是，迄今为止，我们也没有寻找到任何有关白洞和虫洞存在的证据。当你们长大以后，我希望你们能投身到寻找白洞和虫洞的伟大科学探索中去。...
2023-11-05 理论教育
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双胞胎佯谬：光速飞船兄弟的奇异追逐详细阅读
在漆黑的宇宙中，有一对双胞胎，哥哥驾驶着一艘飞船，弟弟也驾驶着一艘飞船，他们分别朝着对方飞过去。双胞胎佯缪哈勒局长这是放了一个大招啊，爱因斯坦一下子也被问住了，这听上去好像确实是一件很奇怪的事情啊。上面这段对话虽然是虚构的，但双胞胎难题在科学史上却非常出名，还有一个专门的名词，叫“双胞胎佯谬”，曾经难倒了很多人。佯谬这个词念yáng miù。...
2023-11-05 理论教育
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等效原理：加速度与引力的物理效果相同详细阅读
爱因斯坦欢呼一声，他获得了一生中令他最快乐的想法，那就是加速度和引力在物理效果上是相同的，这被爱因斯坦称为等效原理。电梯刚刚启动上升时，你会觉得自己的心一沉，好像身体变重了；电梯快停下来时，你又会觉得自己的心一飘，好像身体变轻了有了等效原理，爱因斯坦终于能把万有引力放到自己的理论中了。因为万有引力通过等效原理就和加速度关联上了，而加速度和运动是关联的。...
2023-11-05 理论教育
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万有引力的定量公式-牛顿伟大发现详细阅读
之前的那块石头是牛顿想象出来的，并不真实存在，而且牛顿也没有这个能力扔出这样一块超级石头。24岁的牛顿终于发现了这个宇宙中最基本的规律—万有引力。要进一步理解万有引力，我们还必须掌握一个基本概念—质量。万有引力存在于所有物体之间你肯定也能感觉到，铁球似乎应该比玻璃球包含的物质更多一些。如果仅仅是想到两个物体之间有吸引力，这样就只是定性，还没有定量。牛顿的伟大之处在于，他最终提出了万有引力的定量公式。...
2023-11-05 理论教育
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检验时间相对性的实验：爱因斯坦相对论结论得到实验证实详细阅读
爱因斯坦刚刚宣布这个结论时，几乎没有人相信，大家都觉得这是不可能的，时间怎么可能是相对的呢？落地后他们与地面上的铯原子钟进行了比较，实验数据与相对论的计算结果吻合得几乎完美。美国两位科学家哈费勒和基廷带上铯原子钟，坐飞机环球飞行，一次自西向东飞，一次自东向西飞，落地后与地面的铯原子钟比较，结果证明时间相对性是正确的要想做研究，只定性是不够的，还必须定量，甚至定量比定性更重要。...
2023-11-05 理论教育
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冥王星谜团揭晓：光速探知其表面惊人真相详细阅读
冥王星的神秘面纱终于被“新视野号”揭开了，它给了我们一个大大的惊奇。过去，有些科学家认为冥王星的表面是光滑平坦的，有些则认为是崎岖不平的，为此，他们争论了几十年。“新视野号”为我们解开了冥王星的很多谜团，但同时也留下了很多谜团。这样大的地表年龄跨度是科学家们始料未及的，这充分证明冥王星有活跃的地质运动。...
2023-11-05 理论教育
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暗物质之谜揭晓：岩石覆盖最深的暗物质实验室详细阅读
科学家们把这些看不见但有质量的物质叫作暗物质。一开始，科学家们认为，这些物质应该就是黑洞。可是，暗物质不会发出任何光线，也几乎不与任何我们已知的物质发生作用。为了寻找到这种微小的暗物质粒子，科学家们分成了两个探索方向。上天，就是发射暗物质探测卫星，到宇宙中寻找。这几十年来，无数的科学家想尽了一切办法，上天入地寻找暗物质。我国在四川的锦屏山建成了世界上岩石覆盖最深的暗物质实验室...
2023-11-05 理论教育
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罗默证明光速有限，用观测数据和逻辑精确预言详细阅读
罗默经过思考，突然想到：这不正是光速有限的最好证据吗？地球靠近木星，木星“月食”发生的时间间隔会缩小；地球远离木星，木星“月食”发生的时间间隔会变大罗默最大的贡献在于他用翔实的观测数据和无可辩驳的逻辑证明了光速有限，并且还精确地预言了某一次“月食”发生的时间要比其他天文学家计算的时间晚10分钟到来，结果与罗默的预言分毫不差。...
2023-11-05 理论教育
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爱因斯坦的星光实验：验证时空弯曲详细阅读
而爱因斯坦说，万有引力就是时空的弯曲。爱因斯坦提出了一个著名的星光实验来检验时空弯曲的猜想，这是一个非常大胆、极富想象力的实验，展现了爱因斯坦非凡的思考力，让我们一起来了解一下。这就是爱因斯坦提出的星光实验，如果我们把时空弯曲看成是他提出的一个假设，那星星改变位置就是根据这个假设推导出来的一个猜想，而这个猜想是可以被实验所检验的。...
2023-11-05 理论教育
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飞向未来：宇宙飞船的太阳帆飞行挑战详细阅读
首先，我可以非常肯定地回答你，飞向未来是完全可以的。可是，人类想要让自己制造的飞行器速度提高1万倍，那简直就是一个遥不可及的梦想。如果宇宙飞船在太空中张开一张大大的太阳帆，就可以借助太阳风在宇宙中飞行。只是，太阳风非常微弱，只能提供很小的推力，不过，只要加速的时间足够长，日积月累，也能达到非常高的速度。带风帆的宇宙飞船在距离太阳100亿千米左右的太空中飞行，飞船上的宇航员焦虑地发现太阳风越来越弱...
2023-11-05 理论教育
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伽利略测量光速：失败的尝试详细阅读
伽利略猜想，我们感觉不到光的速度，肯定是因为它跑得实在是太快了。那么，伽利略是怎么做实验来证明光的速度有限的呢？然而伽利略失败了，想要用这种办法测量光速，就好像给你一条裁缝用的皮尺，让你量一下头发丝有多粗，这几乎是做不到的，因为头发丝太细，尺子上的刻度太大了。伽利略一直到去世，也没能测量出光速。...
2023-11-05 理论教育
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暗能量之谜：科学家的五花八门解释详细阅读
而这个推动宇宙加速膨胀的力量就被科学家们叫作暗能量。暗能量到底是怎么产生的呢？有一些科学家认为，暗能量是相对论中的数学需要，就好像光速不变一样，是宇宙的一个基本公理。于是，科学家们又对暗能量提出了五花八门的解释，但是，所有这些解释，无一例外，都无法得到实验或者观测的检验。这是因为，虽然从宇宙的尺度来看，暗能量强大无比，但是从人类所掌握的实验器材和观测技术来说，暗能量又太微弱了。...
2023-11-05 理论教育