1: Наука і Всесвіт - Короткий тур

Last updated

Oct 27, 2022
Save as PDF
- Ліцензування
- 1.1: Природа астрономії

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Такі відкриття роблять астрономію такою захоплюючою сферою для вчених та багатьох інших, але ви будете досліджувати набагато більше, ніж просто об'єкти нашого Всесвіту та останні відкриття про них. Ми приділимо рівну увагу процесу, за допомогою якого ми зрозуміли царства за межами Землі та інструментам, які ми використовуємо для підвищення цього розуміння. Ми збираємо інформацію про космос з повідомлень, які Всесвіт посилає на наш шлях. Оскільки зірки є основними будівельними блоками Всесвіту, розшифровка повідомлення зоряного світла була центральним викликом і тріумфом сучасної астрономії. До того часу, як ви закінчите читати цей текст, ви будете знати трохи про те, як читати це повідомлення і як зрозуміти, що воно нам говорить.

1.1: Природа астрономії
Розглядаючи історію Всесвіту, ми знову і знову побачимо, що космос еволюціонує; він змінюється глибоко протягом тривалих періодів часу. Наприклад, Всесвіт зробив вуглець, кальцій і кисень, необхідні для побудови чогось такого цікавого і складного, як ви. Сьогодні, через багато мільярдів років, Всесвіт перетворився на більш гостинне місце для життя.
1.2: Природа науки
Кінцевий суддя в науці - це завжди те, що сама природа розкриває на основі спостережень, експериментів, моделей та випробувань. Наука - це не просто сукупність знань, а метод, за допомогою якого ми намагаємося зрозуміти природу і як вона поводиться. Цей метод починається з багатьох спостережень протягом певного періоду часу. З тенденцій, виявлених за допомогою спостережень, вчені можуть змоделювати конкретні явища, які ми хочемо зрозуміти. Такі моделі завжди є наближеннями природи, підлягають подальшому випробуванню.
1.3: Закони природи
Протягом століть вчені витягували різні наукові закони з незліченних спостережень, гіпотез та експериментів. Ці наукові закони є, в певному сенсі, «правилами» гри, в яку грає природа. Одне чудове відкриття про природу - те, що лежить в основі всього, про що ви прочитаєте в цьому тексті, - це те, що одні й ті ж закони застосовуються скрізь у Всесвіті.
1.4: Цифри в астрономії
В астрономії ми маємо справу з відстанями за шкалою, про яку ви, можливо, ніколи раніше не думали, з числами, більшими за будь-які, з якими ви могли зіткнутися. Ми застосовуємо два підходи, які трохи полегшують роботу з астрономічними числами. По-перше, ми використовуємо систему для написання великих і малих чисел, які називаються науковими позначеннями (або іноді позначеннями степеней десяти). Ця система дуже приваблива, оскільки усуває безліч нулів, які можуть здатися непосильними для читача.
1.5: Наслідки легкого часу подорожі
Це встановлює обмеження на те, як швидко ми можемо дізнатися про події у Всесвіті. Якщо зірка знаходиться на відстані 100 світлових років, світло, яке ми бачимо від неї сьогодні ввечері, залишило цю зірку 100 років тому і тільки зараз прибуває в наш район. Найшвидше ми зможемо дізнатися про будь-які зміни в цій зірці - це 100 років після цього. Для зірки за 500 світлових років світло, яке ми виявляємо сьогодні ввечері, залишилося 500 років тому і несе 500-річні новини.
1.6: Екскурсія по Всесвіту
Тепер ми можемо зробити коротку вступну екскурсію по Всесвіту, оскільки астрономи розуміють його сьогодні, щоб ознайомитися з типами об'єктів та відстанями, з якими ви зіткнетеся протягом усього тексту.
1.7: Всесвіт у великому масштабі
У дуже грубому сенсі ви можете думати про Сонячну систему як про свій будинок або квартиру, а Галактику як ваше місто, що складається з багатьох будинків і будівель. У ХХ столітті астрономи змогли показати, що так само, як наш світ складається з багатьох, багатьох міст, так і Всесвіт складається з величезної кількості галактик. Галактики простягаються настільки далеко в космос, як можуть бачити наші телескопи, багато мільярдів з них знаходяться в межах досяжності сучасних приладів.
1.8: Всесвіт дуже малого
Вищевикладене обговорення, ймовірно, вразило вас, що Всесвіт надзвичайно великий і надзвичайно порожній. В середньому вона в 10 000 разів порожніша, ніж наша Галактика. І все ж, як ми бачили, навіть Галактика - це в основному порожній простір. Міжгалактичний простір заповнений настільки рідко, що, щоб знайти один атом, в середньому, ми повинні шукати через кубічний метр простору. Велика частина Всесвіту фантастично порожня; місця, які щільні, такі як людське тіло, надзвичайно рідкісні.
1.9: Висновок і початок
Вивчення астрономії трохи схоже на вивчення нової мови: спочатку здається, що існує так багато нових виразів, що ви ніколи не освоїте їх усіх, але з практикою ви незабаром розвиваєте об'єкт з ними. У цей момент ви також можете відчути себе трохи маленьким і незначним, затьмареним космічними масштабами відстані і часу. Але, є й інший спосіб подивитися на те, що ви дізналися з наших перших проблисків космосу.
1.E: Наука і Всесвіт - Короткий тур (вправи)

Мініатюра: фотографія галактики NGC 6744, яка може нагадувати Чумацький Шлях. (CC BY-SA 3.0; http://www.eso.org/public/images/eso1118a/)