思彤聊宇宙(每周三更新‪)‬ 思彤tony

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在今天的节目开始之前，我想先问你一个问题：是宇宙选择了我们，还是我们选择了宇宙？当然，这个问题没有一个准确的答案，每个人都有自己的看法，如果你愿意，你可以把你的想法打在评论区告诉我。
好，我们正式开始今天的内容，相信大家肯定听过一个神话故事《后羿射日》，我也听过，不过如果你用科学的眼光来审视这个神话的话，你能发现，这里面有很多科学漏洞，这里我说一个，原来地球周围有十个太阳，但是为什么人类受到的影响仅仅是干旱呢？如果是多个恒星的话，引力就会互相影响，这里我就不说十个太阳了，我们来说一说两个太阳，的也就是“双星系统”双星系统的轨道呢，以现在的技术是可以计算出来的，行星上的日期变化基本没有周期，轨道非常混乱，行星上忽冷忽热，根本不可能产生向我们人类这样的生命。当然，这毕竟是神话，我们不能要求他能有多科学，毕竟那个时候，整个世界都没有科学这个定义呢，科学其实还是在近现代才出现的。
我们刚才说了说双星系统，其实在宇宙中，很多恒星系统都是双星系统，但大家都知道，我们的太阳系只有一个恒星，那就是太阳，所以我们正好处在了一个行星轨道有周期的宜居恒星系里面。而更巧的是啊，地球沿着太阳转的轨道也正正好好合适，地球的轨道是一个接近圆形的椭圆，偏心率大概是2%这里补充一下哈，偏心率越小，轨道越接近圆。水星的偏心率是20%,它的轨道就比较扁，水星离太阳最近的时候。向太阳一面温度是440摄氏度。这个温度，谁也受不了。地球的偏心度增大的话，椭圆会变得更扁，地球与太阳的距离也会变化。如果地球的偏心度大到1,那地球离太阳最近的时候，大海会沸腾；地球离太阳最远的时候，大海会全部结冰。这样的地球，没法待。太阳的大小也得合适，按照目前太阳与地球的距离算，如果太阳增大20%,地球就会比现在的火星更热；如果太阳减小20%,地球会变得比火星还冷。要知道，宇宙里，其他恒星系的恒星，有比太阳大100倍的，也有比太阳小100倍的。这个合适的太阳，恰好被我们赶上了。
在一个恒星系统里，温度合适、可以存在液态水的区域通常不大，科学家把这块区域叫做“宜居带”，也可以叫“生命带”或“液态水带”，生命只适合在这个区域内存在。太阳系的“宜居带”非常小，八大行星中，只有地球身处其中。
为什么地球如此幸运，有机会处在这么一个精密的系统里，给了我们一个适合存在的条件呢？
不过，这个问题，也可以换一种思路来想。宇宙中有多少恒星系统？无数。这些恒星系统里，更是有着无数的行星。其中被我们确切观测到的行星；已经有几百个之多。如果某个行星上也有“人”生存，他观察到的星球环境，也同样精密地满足他们的生存条件。
这一点，可以用一条科学原理表述：我们是什么样子、我们在哪里，决定了我们以什么样的方式观测宇宙；我们以什么样的方式观测宇宙，决定了我们能够认识到宇宙的哪些部分、哪些规律。
也可以说，字宙为什么是这样？最大的原因是：我们存在。
让我们存在，他只能是真这样的，这句话不是诡辩，是有价值的。
这个原理被叫做人存原理。意思是：人的存在决定了周围环境的样子。
好了，今天的节目就先到这里了，不知道听完这期节目，你有没有对我最初提出的那个问题：是宇宙选择了我们，还是我们选择了宇宙？有了一点想法呢？欢迎在评论区告诉我，我们下期再见！

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第六章：物理学统一
通过前几期的节目，我觉得我已经差不多把相对论的基本理论以一种比较通俗易懂的方式讲解出来了，那么今天，我们抛开相对论和量子力学这种理论，就来说一下物理学的统一。
在1928年，一位获得过诺贝尔奖的科学家说了一句话，到现在，已经被当成了一个笑话了，不知道到你有没有听过这句话哈，很有意思：6个月后，物理学就结束了。他的意思是啊，人类已经把宇宙研究的明明白白了，没有什么需要研究的了，其实啊，根本就不是这样的，物理学的研究并没有停止，而且永远也不会停止，相反的，我们需要研究的东西是越来越多了，从微观世界到宏观世界，这其中，有一点让物理学家们很是头疼，甚至到现在也没有完全解决，这个问题就是，我们描述宏观的事物要用到相对论，但描述微观的事物就得用到量子理论了，但是，我们有没有方法找到一个统一世界的理论呢？管他是微观还是宏观都能描述呢？肯定有，不过比较可惜的是，现在的科学家们还没有完全解决这个问题，我也期待着在未来，这个问题能被解决。
不过，我可以给你一个好消息，那就是，科学家现在已经有了一个叫做弦理论的这么一个理论可以说差不多完成了那个统一理论的问题，但是这个理论我真觉得不好懂，不过我相信，我应该可以把他给讲明白吧。
首先你要了解一下，宇宙中有四种力：引力、电磁力、弱核力和强核力。我们所说的统一。就是可以统一宇宙中的这四种力，之前有一个超引力理论显示出了统一的可能，不过啊，那只是一时风光而已，现在，科学家已经把兴趣转移到了我今天要讲的弦理论上了。
弦理论认为，宇宙中的基本组成不是我们之前想的基本粒子，而是以根根极细极细基本上可以忽略不计的弦。弦分成两种，一个是像一根线一样两边有头的，叫开弦，而另一种首尾相交成圆形，叫闭弦。两根弦可以合成一个，一根弦它同时也可以分成两个。其实，要正确利用弦理论，时空维度要非常高，而我们处在的是有上下左右前后再加上时间，总共四维时空。
维度增加，代表这什么呢？假如说你一下子从二维的平面到了三维的立体，你是不是感觉到了一个崭新的世界，没错，增加一个维度就是这么神奇的。二维到三维感知起来很方便，但是如果是十维到十一维，就不是件容易的事情了。不过你如果找到了额外的维度，那么超光速和时间旅行就简单的很了，随便找个维度跳进去就可以回到过去。但是科学家后来发现，尽管找到了另外的一个维度，向我们人类这么大的物体也是进不去的，真是让人失望啊。
好了，我们说回统一理论这事儿，如果前面的部分没听懂，可以倒回去再听几遍，肯定就可以听懂啦。关于到底有没有这个统一的理论呢？科学家有这样几种想法：
（1） 肯定有，只要科学家够聪明肯定能找到。
（2） 只能接近，不能达到。无论都精确都不可能到100%
（3） 根本就没有。
虽然2和3都有人相信，但更多的科学家们相信1！我们肯定能找到的。
不过，找到统一理论就可以了吗？当然不是，我们还要不断找出更好的理论，就像相对论成为了比牛顿力学更好的理论一样，我相信，人类总有一天能够成功，让我们一起寻找大设计！

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上一章我提到了关于我们是怎么观察到黑洞的，但是呢，并没有展开说，正好，这一章我就来讲一讲黑洞到底是怎么被我们观察到的？
上一讲我们简要的说了说黑洞的性质和形成，黑洞其实是恒星塌缩形成的，引力非常大，大到连光都跑不出去了，那就形成了黑洞。所以，从理论上，我们应该是看不到黑洞的，不过一般的，这种话后面都会有一个词，那就是——但是，这句也一样。所以，我们是有方法发现黑洞的，而且不止一个，我们一起来看看吧：要使用这些方法，光是几个在地面上的光学望远镜那是远远不够的，还需要用的太空望远镜啊，引力波探测器啊，粒子探测器啊等等其他很多高科技的仪器。好，我现在开始给你讲这几种方法，首先，第一种：大家都知道，黑洞的引力是非常非常的的，这是我上一讲讲到过的知识了，只要我们知道了这一点，理解这个方法就很简单了，通过各种望远镜，我们可以看出很多离我们很远的天体，那么，当黑洞在吃东西的时候，就是在吸天体的时候，我们就可以通过观察恒星的异常移动来确定一个黑洞了，因为每一个行星都有自己的轨道，那么，如果你发现，一颗行星脱离了他的轨道，那么很有可能你就发现了一个黑洞，等着命名吧，哈哈。好第一种方法其实很容易理解，但是要是实验起来，那可绝对不是一个人或者一个小team可以搞定的。
好了，现在我来说第二种方法：很有趣的是，可以吞噬一切的黑洞其实还在一直的向外辐射电磁波，我觉得，你一定会说：“光都跑不出来，怎么可能辐射出电磁波呢？”其实啊，按照常理，这是必须的，这就要说法到一个叫做“熵”的东西了。不知道也没关系，我现在就带你简要的了解一下。不过要真想了解的话还是有困难的，我觉得这可能是我这个节目中最高能的一段了，（前方高能，非战斗人士请迅速撤离，注意，这不是演习！）哈哈。好了，我开始说，打个比方，你在外地有一间房子，但你现在不住在哪里，没有人去打理，那必然，你这个房间会落灰啊，变脏啊，掉漆啊，裂缝啊等等。总之，它会变得越来越乱，其实“熵”就是“乱”用来表示一个物体或一个系统的混乱程度。还是刚才那个例子，房子，没有人管会越来越乱，所以，一个系统，不去管它，“熵”是会增加的。有一个概念，是宇宙中的“熵”总数不变。所以，当黑洞吞噬东西的时候，因为这个物体有“熵”所以，黑洞外部的“熵”减少了，而黑洞的“熵”增大的，对吧，以为宇宙中的“熵”总数不变，没有问题吧，那么，黑洞的“熵”增加那就肯定证明黑洞是有“熵”的，那有“熵”就代表有黑洞有热量，有热量就一定会发出辐射。是不是感觉到有点乱，没事哈，马上就说完这个了。有个问题，那就是：黑洞的定义不就是不发出任何物体吗？让他辐射出一个电磁波是不是有点违背他的定义了？其实啊，并没有。还记的我曾经简要的讲了讲量子理论吗？没错，这个物体又被量子理论解决掉了。我们来了解一下吧。其实，电磁波，也可以说是粒子不是从黑洞内部发出来的，而是从黑洞的旁边出来的，其实，黑洞旁边的那个“空间”其实并不是完全空的，而是有很多正粒子和负离子对，他们总是同时出现，相互湮灭，化为乌有。黑洞的引力很大，会将两个粒子拆开，把负能量的粒子吸进去，这样正离子就可以逃离黑洞啦。而，从我们这么远的地方，看起来就好像是从黑洞发出来的一样了，所以我们只要探测粒子就可

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我相信，只要你稍微了解过宇宙的话，你一定会对黑洞、白洞、虫洞和时间旅行这几个问题很感兴趣，那么正好，今天我就将告诉你有关这个令人着迷的问题的答案。
首先我们需要把这个问题分成几个部分来看，我们先来说黑洞。我相信，很多人都会觉得，对于黑洞、白洞、虫洞这些天体只存在于科幻小说里，而并没有实际的证明，其实，我可以明确的告诉你：黑洞、白洞和虫洞这三个洞都是在广义相对论的理论基础上想出来的东西，而其中，黑洞已经被人类观察到了，对于具体怎么观察的，我们会在后面的节目中重点提到它，今天我要讲的是黑洞的形成和用虫洞进行时空旅行的方法。首先我们要知道，每一个星球都有它自己的引力，当速度可以突破这个引力的时候我们就说这个物体达到了这个星球的第一宇宙速度，就像我们发射的火箭，只有达到地球的第一宇宙速度才能顺利达到地球环绕轨道，不然的话就只有一个结果了“轰”一声就掉到地上炸了。黑洞其实就是一个密度非常大到天体，有惊人的4.6*10^5吨每立方米。那么，它到底是怎么形成的呢？你要知道，恒星燃料耗尽后有两种可能性，一种是变大，一种是变小，我们管他叫塌缩。根据广义相对论描述的时空之网的说法，这个塌缩的恒星会越来越小，时空之网也会越陷越深，同时，这个星球的密度也会越来越大，密度越大，它的引力也会越大。也就是说，它的第一宇宙速度也会越来越大。物体也就越来越难逃离他，直到最后，连光都无法从他那里逃出来了，这样我们也就看不到这个黑洞了，因为我们看到的物体，其实就是物体发出的或者反射的光。那连光都跑不出来了我们还怎么看到他啊。其实，说到这里，你对黑洞的由来已经非常了解了，其实就一句话：黑洞是恒星塌缩形成的，有一天，我们的太阳也有可能会变成一个黑洞。不过我们不用去想它，因为那都是好几亿万年以后的事情了。
那我们再来说一说白洞和虫洞，其实白洞和虫洞都没有证据证明真实存在，可是在理论上他们是存在的，白洞没什么好说的，你只要知道它正好和黑洞相反，黑洞是往里吸而它是往外吐就行了。我们重点说一说虫洞吧，其实虫洞就相当于是一个时空隧道，不管这两个口他们的距离有多远，在虫洞内部的距离都是一样的。我觉得你可能会有一个疑问，那就是：那不就有可能超光速了吗？广义相对论不是不允许超光速的存在吗？你说的不错，可其实虫洞并没有超光速，是不是很诧异，其实，我刚听到的时候也很诧异，但现在我已经想明白了，但说实话，这个真的不好想，我也是在看了很多文字描述和图片才搞明白的。这里我想办法帮你解释一下：你想象有A B两点，但他们之间不是一条直线而是一条像U一样的弧线，这个面就是我们的时空，学过几何的同学一定都知道一个定理叫做两点之间，直线最短，对吧。虫洞的路线正好是A B两点的直线，这样的话虫洞的路线就短了很多了吧。这里我配一张图，让大家可以更加直观的了解虫洞。毕竟图片肯定比文字更加好理解对吧。

看完图片，你是不是对虫洞有了一些了解了呢，那么现在我就要开始讲最激动人心的时光旅行了。
我记得之前我在讲时间和空间的时候提到了去到未来的方法，我们再回顾一下吧，就是如果你坐上人类能做出的最快的飞行器，能穿越100多秒，如果坐上达到光速90%的飞船，大概能穿越一年零七个月如果制造出光速99%的飞船地球上的时间就会以7倍的速度流逝。
 

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经过前几章的介绍，我相信你已经初步了解了爱因斯坦的相对论，那么这一章我就带你了解一下，现在人类拥有的另外一个理论：量子理论。
自从牛顿宇宙观被提出以后人们就一直有一个想法那就是，我们肯定可以在未来准确的测出每一项数据，因为我们会有无限精准的仪器，毕竟未来是无限的嘛。就比如说，我们想知道一辆小汽车的行驶速度，我们只需要知道汽车行驶的距离和行驶全程的时间就可以了，只要我们把这两个量测得足够精确，我们就可以算出非常精准的速度了，这在量子理论被提出之前，人们都认为这是毋庸置疑的，但是，事情有时候就是很戏剧性，因为一位德国著名的科学家打破了人们的传统观念，你猜出他是谁了吗？没错，他就是海森堡。
海森堡告诉人们，如果你想测量的那个小汽车它是一个电子的话，我们将永远也无法测准他，为什么呢？就由我来告诉你吧。首先你要知道，我们为什么能看到东西？那是因为我们看到了这个物体发出或者反射的光，所以，如果我们想测量一个电子，就必须发射光子，然后让电子反射光子从而看到它。但，你们想一想，我们发个光子击中的正在移动的电子，那么势必电子的移动就会收到影响，你可以想象一下，如果你用一个台球击打另外一个移动的台球，那么两个台球的移动轨迹都会受到影响。所以说，我们想要同时测准电子的位置和速度，是不可能的，测准了位置，那么势必，速度就测不准了，测准了速度，位置也就测不准了，这就是海森堡提出的：测不准原理。
一位叫玻尔的丹麦物理学家，一直在思考一个问题，那就是，为什么电子在轨道上围绕着原子核转但不发出电磁波。当他看到海森堡的论文的时候突然有了一个想法，他说：“海森堡错了，但他不是错在挑战了经典物理观念，而是错在他想的还不够大胆。”为什么怎么说呢，因为玻尔觉得：导致人们测不准的原因不是因为改变了电子的轨迹，而是因为电子就不存在位置和速度。这里我要说一个知识，就是光子它是波粒二象性的，什么意思呢，就是光子他既是粒子，也是波。玻尔觉得，电子和光子一样，是具有波粒二象性的，所以说，电子并不是在围绕着原子核转，而是以波的形式，存在于轨道的任何一个位置，只有当我们观察它的时候，才会成为粒子。什么意思呢，我来打个比方吧，如果你把地铁的环线想成电子的轨道上的话，电子并不是在轨道上行驶的地铁，而是像空气一样无处不在，但你有无迹可寻的。只有当你观察这个环线的时候，它才会成为像一条条地铁那样独立的个体。是不是感觉很不可思议？我觉得这时候肯定有人会说，你这么说有什么证据吗？我告诉你，当然有。
这个实验叫做双缝干涉实验，之前科学家就是用这个实验，证明了光子是具有波粒二象性的，那么，如果把光子换成电子，如果现象和光子差不多能不能证明电子也是具有波粒二象性的呢？可以。所以，科学家就对电子做了一次又一次的双缝干涉实验，最终证明，玻尔是对的，电子确实是波粒二象性的，在不观察他的时候，电子就会以波的形式存在于轨道的每一个位置。
那么说了这么多，到底什么是不确定性原理呢，这就是，单位的电子运动毫无规律，也无法测量，只能用概率或者可能性。这就是量子理论的基本原理：不确定性原理。
爱因斯坦很不喜欢量子理论，因为量子理论把上帝说成了玩骰子的赌徒，爱因斯坦觉得，宇宙万物都应该有一个确定的规律，而不是

第四章：时间与空间（下）
上一章，我们讲到了爱因斯坦的狭义相对论，这一章，我将继续为你讲解有关相对论的其他知识。
狭义相对论表明，一个物体的质量也跟速度有着一定的关系，速度的变化也会引起质量的变化，速度变大，质量也变大，速度变小，质量也变小。当一个物体以10%的光速，他的质量将增大0.5%，当速度达到90%光速时，质量会变成原来的两倍，越接近光速，质量增加就越快，但他永远无法达到光速，因为一旦达到光速，他的质量将变得无限大。这也是狭义相对论的另一种简单的解释，也就是我之前提到的，光速是宇宙中的最大速度，没有任何一种物体的速度能够达到光速。
狭义相对论很伟大，很多人都为之欢呼，但爱因斯坦却发现了一个问题：太阳光传到地球，需要8分钟，也就是说，我们看到的是8分钟前的太阳光，如果太阳突然消失，八分钟以后，地球上才会没有太阳光的照射，可太阳如果消失，太阳对地球的引力也会突然消失，不会等到八分钟后在消失，那不就是说，引力，比光跑的快吗？为什么？爱因斯坦从1908年开始研究这个问题，一直到1915年，终于想清楚了，于是，扬名世界的广义相对论出现了。广义相对论说，引力不是力，而是时空的弯曲，引力是弯曲，什么意思？确实，广义相对论比起狭义相对论，不是很容易理解，如果他好懂，爱因斯坦就不可能像今天这样被世人追捧，正因为他不好懂，才能体现出爱因斯坦那超乎凡人的思考能力。
在爱因斯坦提出相对论后的几年里，科学界一直流传这这样一句话：世界上真正懂广义相对论的人，包括爱因斯坦，只有三个。当然，这有开玩笑的性质。广义相对论的意思基本的意思是，时间和空间并称为时空，而在爱因斯坦的广义相对论中，爱因斯坦认为，时空是一张网，而太阳的质量把这张时空之网压出了一个坑，而其他的星球都在这个网上，因为太阳的质量在太阳系中最大，所以时空之网上就会就一个斜面，而其他的星球都在这个斜面上，同时自身有动力，所以，星球就会围着太阳转，可能这么说很多人还是会感觉很晕，所以，我特意准备了几张图片，这样可以让大家更加直观的了解广义相对论的时空弯曲。
看完图片，大家是不是对时空弯曲有了一定的了解了呢？
现在，我们假设图中的大球为太阳，而那个小球是地球，太阳压出了一个大坑，坑壁是一个斜面，而地球正好在这个斜面上，并且有一个力，才使地球能绕着太阳一圈一圈的转，有了时空弯曲的说法，刚才提到的那个问题，也就是：为什么引力比光跑的快？因为引力不是力，是时空之网的弯曲，当太阳突然消失时，太阳的质量也会随之消失，太阳只要失去质量，时空之网上的那个大坑就不负存在了，当然地球马上就不会围绕着一个点转动了，所以，有了时空之网的这个说法，刚才那个问题就迎刃而解了。
好了，关于相对论，我就先讲到这里，下一章，我将带你了解有关不确定性原理的知识，下章再见！