科學(xué)規(guī)律往往可以歸結(jié)為數(shù)學(xué)表達(dá)式，比如偉大的E=mc2。這類公式是基于大量實驗數(shù)據(jù)的具體表達(dá)，只有在一定的具體條件下才能成立。但是，這些規(guī)律或理論，普通人是很難理解的。這篇文章讓我們可以像看“十萬個為什么”一樣，輕松地踏上基礎(chǔ)科學(xué)的最佳捷徑。

10個內(nèi)容將采取通俗易懂、符合發(fā)展規(guī)律的倒述形式。從BIGBANG階段開始，我們會了解行星，描述引力，然后開始生命的進(jìn)化，最后進(jìn)入量子物理，遇到世界上最暈的東西。

10.敲磚頭和石頭的理論:大爆炸理論

標(biāo)準(zhǔn)解釋:進(jìn)化，也就是生物學(xué)上的進(jìn)化，是指一個種群在世代之間遺傳性狀的變化。自然選擇又稱自然選擇，是指生物的遺傳特征在生存競爭中具有一定的優(yōu)勢或劣勢，從而導(dǎo)致生存能力和繁殖能力的差異，使這些特征得以保留或消除。

既然我們已經(jīng)建立了一些關(guān)于宇宙為什么從無到有以及物理在我們?nèi)粘Ｉ钪惺侨绾喂ぷ鞯幕靖拍铙w系，我們就可以開始關(guān)注我們自己的形式，也就是我們?nèi)绾纬蔀榻裉斓臉幼印?/p>

我們知道，基因會被復(fù)制到下一代，但是基因突變會改變這種情況，這種改變后的新情況可能會隨著物種的遷徙而在種群中傳播。

根據(jù)今天大多數(shù)科學(xué)家的說法，地球上所有的生物曾經(jīng)都有一個共同的祖先。后來隨著時間的發(fā)展，他們中的一些人開始進(jìn)化成具有鮮明特征的特定物種。隨著時間的推移，所有有機(jī)生物的生物多樣性逐漸增加和擴(kuò)大。

從最基本的意義上說，基因突變等突變機(jī)制一直都發(fā)生在生物進(jìn)化過程中。每個階段的這些細(xì)節(jié)變化都會通過幾代人的傳承得以保留。相應(yīng)地，生物種群發(fā)展出了不同的特征，而這些特征往往能更好地幫助生物繁殖和生存。例如，棕色皮膚的青蛙顯然比其他顏色的青蛙更適合偽裝在泥濘的沼澤中生活。這叫物競天擇。

當(dāng)然，進(jìn)化論和自然選擇理論也可以適用于更廣泛的生物。然而，達(dá)爾文在19世紀(jì)提出的“地球上生命的豐富多樣性來源于進(jìn)化中的自然選擇”無疑仍然是最基本的、最具開創(chuàng)性的。

2.理解宇宙的方式已經(jīng)永遠(yuǎn)改變了:廣義相對論

標(biāo)準(zhǔn)解釋:引力在這里被描述為時間空的幾何屬性(曲率)，而這個時間空曲率與物質(zhì)在時間空和輻射中的能量和動量張量直接相關(guān)，接觸方式是愛因斯坦引力場方程(一個二階非線性偏微分方程組)。

對于任何一個從未研究過或研究過廣義相對論的人來說，廣義相對論的標(biāo)準(zhǔn)解釋看起來和它沒有一樣。因為它在解釋詞條的時候至少用了四組看不懂的詞。

它涉及的內(nèi)涵和外延非常廣泛，似乎不能用非紙質(zhì)的形式來描述。在這里，我們來看看被稱為現(xiàn)代引力理論研究的最高水平的廣義相對論在說什么。質(zhì)量作為比牛頓萬有引力更一般的理論，仍然是決定引力的重要屬性，但它不再是引力的唯一來源。

在愛因斯坦的情況下，引力不再是牛頓描述的力。甚至可以說，引力沒有最初的概念。因為愛因斯坦把它看作是一個時間空繞物體的彎曲，所以前面說的“物體在重力作用下的運動”被歸結(jié)為物體在彎曲中沿一條短直線的自由運動空。

如果我們把“彎曲時間空”的概念說得更清楚一些，我們就可以想象航天飛機(jī)上的宇航員繞地球飛行。對他們來說，他們是在直線飛行，但實際上，航天飛機(jī)周圍的時間空已經(jīng)被地球引力彎曲，這使得航天飛機(jī)再次向前飛行。

美國相對論研究首席專家約翰·惠勒認(rèn)為，所謂小時空這個幾何屬性可以概括為:小時空告訴物質(zhì)如何運動，物質(zhì)告訴如何彎曲。因此，它可以顯示大天體影響下宇宙星光的彎曲模式，為研究黑洞奠定理論基礎(chǔ)。

1.上帝擲骰子嗎？海森堡測不準(zhǔn)原理

標(biāo)準(zhǔn)解釋:德國物理學(xué)家海森堡在1927年提出，指出了量子力學(xué)中的不確定性，即在一個量子力學(xué)系統(tǒng)中，不能同時確定一個粒子的位置及其動量(質(zhì)量乘以粒子的速度)。

“測量！在經(jīng)典理論中，這不是一個需要考慮的問題?！薄读孔游锢韺W(xué)史》說。

那是因為在經(jīng)典物理中，你，我，或者任何一個觀察者，對這個等待測量的客觀物體都沒有影響，或者說他們的影響可以忽略不計。那時候就算我們看不懂真相，也不妨礙原理留在那里，等著我們仔細(xì)研究。

但是現(xiàn)在我們要踏入量子世界的魔池，我們作為觀察者會給實驗現(xiàn)象帶來一定的擾動，所以如果我們測量一個電子的動量，得到的值只是相對于你作為觀察者而言的。微觀世界，要講“概率”，所謂上帝擲骰子。

華納海森堡有了突破性的發(fā)現(xiàn)，人們無法同時獲得粒子兩個變量的準(zhǔn)確信息，即使是精密儀器。具體來說，你可能準(zhǔn)確地知道一個電子的位置，但你不能同時知道它的動量，反之亦然。類似的不確定性也存在于能量和時間、角動量和角度等許多物理量之間。

也許你不明白這件事的陌生感。如前所述，既然量子世界中的量是相對的，那么只要它存在，就應(yīng)該被測量。既然反正無法衡量，那就不存在了。所以，當(dāng)你不確定測量這個物理量的手段時，談?wù)撍菦]有意義的。電子的動量只有在你測量的時候才有意義。

這更像是一個哲學(xué)話題。海森堡測不準(zhǔn)原理與其說是在實驗中發(fā)現(xiàn)的，不如說是海森堡和他的老師玻爾討論的。當(dāng)玻爾發(fā)現(xiàn)電子同時具有粒子和波的雙重性質(zhì)(量子物理的支柱，波粒二象性)時，我們在測量電子的位置時，就把它們當(dāng)作粒子，波長是不確定的；當(dāng)我們要測量動量時，我們把它看成一個波，知道波長的大小卻失去了位置。

就算你現(xiàn)在很迷茫，也還是沒什么大不了的。玻爾的名言是:“如果有人不被量子論迷惑，那么他一定不懂量子論。”類似的費克曼也說過。所以我們沒什么好沮喪的。愛因斯坦的情況和我們一樣。

ID:浣秋五里