大学物理绪论2016
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100万光年
这个扁平的圆盘就是我们自 己的星系-银河系,具有螺 旋型结构。她和两个相伴的 卫星星系-更小的不规则的 麦哲伦云团,一起在空间旅 行。比我们这个银河系更大 的,或者比那两个卫星云团 更小的星系,都不常见。
3
1光年
这幅图里的一个星星比其他 的亮,仅仅是因为他比较而 言要近很多而已,这就是太 阳。白天和黑夜之间的对比 ,满天星光的寒冷和给予生 命的温暖之间的对比,都是 因为我们居住的行星位置和 他近而已。如果把我们拉到 远离太阳,我们立刻就能认 识到,他只是天空无数星星 中的一颗,而那些遥远的星 星们也都是一颗颗的太阳。
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10公里
城市的心脏出现了,这是千 百万人住家和工作的地方, 这里呈现的整个结构,包括 城区、公园和港口,对此他 们都非常的熟悉。矩形区域 里的木质房屋在1871年的城 市大火灾中烧掉了,这里显 示的大多数细节都是新的, 尽管街道和火车道保留了下 来。就像在未来,这些街道 和铁路仍将比那些独立的建 筑能更长久的保留下来。
14
1厘米
就像通过一个强大的放大镜 在皮肤上搜索一样。这些褶 皱反映了皮肤具有收缩弹性 的符号和方法。
15
100微米
意想不到的细节呈现了!我 们几乎不能面对我们自己了 ,我们进入了一个极度的安 静隐秘世界,就像那些遥远 的星系那样陌生。
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10微米
让我们穿过皮肤进入毛细血 管内部,血可以从中流过。 很多血细胞都很小、没进化 完善、短命,但血的红色却 由他们形成。我们这里看到 这个白白的大家伙-淋巴细 胞,寿命较长,是免疫系统 的中众多复杂细胞和化学环 境的参与者,以免身体遭受 外界感染。
17
1微米
现在我们进入了皱皱的淋巴 细胞内部,面对的又是一个 表面,细胞内部一层包裹着 细胞核的蛋白薄膜。小孔容 许物质从内部进入细胞里更 大的空间。每个细胞都有这 种细胞核,他的分子产物塑 造了细胞的整个生命。一个 人身体里的所有细胞数量, 要超过星系中所有星星的 可以看到一个长的梯形螺旋 分子,双上升螺旋,而这些 不同横挡得排列顺序掌控着 每个有机体的独立性。在很 大的四字母的分子字母表中 可以拼写出化学信息,一个 字母表就能为整个生命服务 ,但是身体里每个细胞的生 命过程在每个个体间都不尽 相同。细胞复制的时候双螺 旋就会分裂,每个都将成为 一个新的完整的梯形横挡的 一部分。
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10亿光年
这时候的空间看起来大部分 都象是虚空的,远处的星系 就像一粒粒散落的灰尘。其 实,这种虚空才是正常的, 而我们熟悉世界:明亮的家 园,才是个例外。如果再扩 大十倍,宇宙也不会再展现 一个全新的结构和新的虚空 。这个尺度上的宇宙是粗略 统一的,在这个大尺度上观 察宇宙的变化,时间比空间 显得更有意义。所有的剧烈 变化都在过去发生了,现在 看到的景象将非常缓慢地逐 渐黯淡下去,因为至少在未 来的几十亿年里,这些看起 来黯淡的灰尘还会逐渐相互 远离。
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100万公里
我们人类曾经访问的最远的 地方就是我们的伙伴:月亮 ,离我们最近的星体。明亮 的月圆之夜和涌起的潮水都 是他最亲近地球的时刻。
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10万公里
现在整个地球都露出了她美 丽的面纱:孤独,优美,而 又脆弱。我们意识到,我们 的地球处在一个开放的宇宙 中,象一个在轨的航天飞机 ,既没有航天图,也没有引 擎来支撑她。她平滑的、快 速的围绕着太阳在运动,几 乎每一个小时就能穿过这个 图片所显示的区域。
译者注:其实是说在米和分 米间人们常用的尺度:尺。 不论英尺还是中国的尺,其 实都是以人们使用方便而定 的尺度。
13
1分米
这个尺度就显得有点过于亲 密了,比你自己看自己手背 要稍微大一点。图中的手是 个有生命的结构,由眼睛和 大脑支配,由于人们的努力 ,手和其他许多人体结构相 互配合,塑造了我们这个丰 富多彩世界的一切,包括手 本身。
10
1公里
现在我们看到的可不是象地 图上用地那些网格和符号, 而是城市中我们熟悉的一个 区域:湖滨公路,军事操场 ,飞机跑道,船坞,和博物 馆。
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10米
一个男人正在野炊。这个野 炊可是一直处在每一幅星系 图的中心位置哦。
12
1米
这是人们相互建立友谊,交 谈,抚摸的尺度。一个男人 正在温暖的10月睡觉,周围 是他身体和大脑必须和感到 舒适的条件。在这幅图和下 一幅图之间的尺度大小,是 适合表现内容的。“所有的 测量,都是以人为准”,智 者普罗塔哥拉(约前480-约 前410, 希腊哲学家)写道。
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1000公里
图中的区域,是从低轨上看 到的景象,囊括了整个密西 根湖。宽阔的水面,就像被 封闭的陆地包围的平面,是 由过去几万年前,据我们最 近的地质运动中的大陆冰河 形成的。今天的天气由成片 成片的一列列云组成。虽然 我们正在看有着上千万人口 的家园,可是我们仍然看不 到人类之手创造的伟大工程 。
4
1千亿公里
所有太阳的行星都在这个矩 形里了。从地球上看,这些 行星很突出,这几个亮亮的 怪东西,相对其他星星而言 ,以几乎不变得方式在天空 漫游。这里我们从外面看过 去,他们以哥白尼方式运行 ;在一个套着一个的椭圆轨 道上,围绕着太阳运行。图 中用彩线描出。
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1000万公里
这段轨迹标识出了地球在10 月份的4天的轨迹,里面还 标出了月亮的相对地球的轨 迹。月亮总是处在一个随地 球一起运动的小的椭圆形轨 道上。
大学物理绪论
(一) 物理学的研究对象
物理学研究物质基本结构、相互作用以及它们的 最基本、最一般的运动规律。
空间尺度 1026 m (约150亿光年) — 10-20 m
宇宙大小
夸克大小
时间尺度 1018 s (150亿年) —— 10-27s
宇宙年龄 硬 γ 射线周期
速率范围 0 (静止) —— 3108 m/s (光速)
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1纳米
这些堆砌块状是分子印刷样 式图,基因信息的字母。他 们的不同组合拼写出更长的 文字。形式是化学样式,通 常是由原子结合在一起的稳 定结构,他们对生命本身是 没有影响的。中央的碳原子 ,和三个可见的氢原子结合 (还有一个原子在后面)。这 种类似的结合方式,大量存 在于寒冷的星际空间的薄薄 尘云中飘浮着的碳和氢原子 中。