作为一个现代人，你应该知道的10个科学原理 _现代人

我们都以现代人自居，可是我们除了会玩玩手机，使用使用一下各种科学发展创造出来的了工具，我们对世界的运行方式似乎一无所知。当然我们并不需要像科学家那么熟悉，但是至少我们需要知道一些常见的科学原理和定律，下面列举了10个这样的科学原理，很多是我们都学习过的，不管忘记没忘记，我们一起再来熟悉一下：

1、大爆炸理论

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如果你必须要知道一个科学理论的话，那么知道一个解释宇宙是怎么来的理论应该是一个不错的选择。在Edwin Hubble、Georges Lemaitre和albert Einstein研究的基础之上，人们提出了大爆炸理论。这个理论认为我们的宇宙大约140亿年开始于一个大爆炸。在那个时候，整个宇宙被压缩为一个奇点。随后这个奇点发生大爆炸，形成各种微观粒子，随后形成各种元素物质以及星系等等。这场大爆炸一直持续至今，我们的宇宙至今还在膨胀之中……

大爆炸理论在1965年Arno Penzia和Robert Wilson发现4k宇宙背景辐射之后，开始被广泛传播和认可。这个背景辐射跟大爆炸理论预测的残留背景辐射的温度基本一致。

2、哈勃定律

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【作为一个现代人，你应该知道的10个科学原理】1920年代，哈勃正在做一些开创性的天文学研究。哈勃不仅证明在银河系之外还有其他星系的存在，他还发现这些星系正在逐步离我们远去，这些移动被他称为退行。

为了定量地研究这些星系的移动，哈勃提出了哈勃宇宙鹏膨胀理论，即哈勃定律。用公式表达就是V = H * D 。速度V表示星系的退行速度；H是哈勃常数或者说用来描述宇宙膨胀速率的一个参数；而距离D表示开始估算的时候星系离其他星系的距离。

一直以来，哈勃常数都很难被确定下来。但是现在一个可接受的值大约是70(km/s)/Mpc 。哈勃定律给我们提供了一种计算星系远离我们的速度的方法。

3、开普勒定律

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曾经科学家们之间，以及科学与各种宗教的领袖之间就行星的运行轨迹发生过无数场争端，尤其就他们是不是围绕着太阳为中心运动。在16世纪的时候，哥白尼提出了著名的日心说，在这个学说中，我们的行星都是围绕着太阳为中心运动的，而不是当时人们认为的那样围绕地球为中心。但是直到开普勒基于第谷和其他人的工作提出了科学的清晰的行星运动规律，这个概念才被人们所接受。

开普勒的行星运动共有三大定律，形成于17世纪早期。开普勒第一定律，通常也被称为轨道定律，说的是指行星都围绕着太阳以椭圆进行运动；开普勒第二定律，也被称为面积定律，说的是不同的行星太阳之间的连线在相同时间内扫过的面积是相同的。也就是说，你在太阳和地球之间作一条直线，然后让地球运行30天，那么这条直线扫过的面积跟初始的时候地球位于轨道什么位置无关；开普勒第三定律，也被称为周期定律，能让我们建立一个行星轨道周期与它离地球之间的距离的清晰的关系，根据这个定律离太阳越近，行星的周期约短。例如金星的公转周期就比木星要短得多。

4、万有引力定律

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现在我们大家都认为这个是理所当然的事情，但是在三百年前牛顿第一次提出这个概念的时候，确实开创性的。这个理论认为，任何两个物体之间，不管它们的质量如何，它们之间都有一个相互吸引的引力作用。这个引力作用的大小跟两个物体的质量成正比，而跟两个物体之间的距离成反比。这个理论对太空火箭或卫星的发射具有重要的意义。

5、牛顿定律

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牛顿提出了三大定律。牛顿第一定律是说在不受外力作用的情况下，所有的物体都会保持静止或持续运动的状态。牛顿第二定律建立的是物体的质量和它的加速度之间的关系，用公式表示就是F = m * a 。即一个物体的加速度跟物体所受的作用力成正比，跟物体的质量反比。牛顿第三定律是作用力与反作用力定律，即一个物体的作用力与反作用力相同。

6、热力学定律

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热力学定律研究的是体系中的能量转换方式。其研究范围小至一个发动机，大至整个宇宙。热力学也有三大定律。热力学第一定律，是能量守恒定律，即能量只能从一个物体转移到另外一个物体上，而不会消失。因此，如果想一个发动机工作，你就必须提供能能量来源。在理想的封闭系统中，体系的能量是永远不会减少的。但是在实际当中，系统不可能那么封闭，不可避免地会发生能量耗散的现象，因此也就引发了热力学第二定律，即墒增定律，一个系统的墒是不断增加的，因此系统是无法自动保持相同的能量状态的。能量总会从高密度的地方往低密度的地方流动。最后一个定律，热力学第三定律，绝对零度定律，当一个系统到达绝对零度的时候，所有的粒子都会停止运动，也就意味着没有动能，体系的墒也达到最低的可能值。但是在现实世界，绝对零度是不可能达到的，我们只能无限接近绝对零度。

7、阿基米德定理

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阿基米德定理是描述浮力的定理。一个物体所受的浮力，跟这个物体排出的液体的质量相同，不管这个物体是完全浸入还是部分浸入。这个定律对造船及航海的具有重要的影响。

8、进化论及自然选择

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根据进化论，地球上所有的生物都有共同的祖先，而不同物种之间的不同是通过进化演化而来的。进化论分两个部分：首先，生物群体会产生各种不同的性状，例如通过变异等等。然后，就是自然选择过程，即具有那些更适合环境的性状的生物体更容易存活下来，而那些不适合环境的性状将被淘汰。这些被选择的性状会通过遗传，传递到下一代。进化论的提出，为地球上物种的演化提供了一个非常有利的解释。

9、广义相对论

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爱因斯坦的广义相对论广为人知。这个理论改变了我们对这个宇宙的看法。爱因斯坦的主要突破是他提出了空间和时间并不是绝对的，而引力也不是简单地物体之间的相互作用力。引力的本质是，物质引起了其周围的空间和时间（时空）的扭曲。爱因斯坦的广义相对论对未来的天文学和宇宙学具有重要的意义。

10、海森堡不确定性原理

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1927年，德国科学家海森堡在量子物理中提出了一个突破性的理论即海森堡不确定性原理。在牛顿力学体系中，知道了一个粒子的质量和动量就知道了这个粒子的所有信息。然而在量子领域，海森堡认识到，我们基本上不可能同时知道粒子的这两种状态。如果想知道粒子的位置，那么我们就无法知道其动量，知道其动量，我们就无法知道其确切的位置。换句话说，我们无法确定微观粒子的状态。

海森堡不确定性原理又称为海森堡测不准原理，一个比较直观的解释是，我们在“观测”一个粒子的状态的时候，需要改变这个粒子的状态。例如，我们想观测一个粒子，我们需要向其发射一个光子，然后根据光子的反射角度和速度来计算这个粒子的状态。这个过程中，粒子的状态发生了改变。不确定性原理只适合微观粒子，这些粒子具有波粒二象性，其状态通常需要食用波函数来描述，在“观测”时，粒子的波函数会发生“坍塌” ，这个海森堡不确定性原理的另外一种解释。