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人们应该10大科学定律及理论探索通信公司旗下的著名科普网站HowStuffWorks（意为“事物是如何工作的”），日前撰文列举了人们最应该首先知晓的10大科学定律10.众理论的敲砖石：大爆炸理论标准释义：大爆炸是描述宇宙诞生初始条件及其后续演化的宇宙学模型，其得到了当今科学研究和观测最广泛且最精确的支持目前一般所指的大爆炸观点为：宇宙是在过去有限的时间之前，由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的（根据2010年所得到的最佳观测结果，这些初始状态大约存在于133亿年至139亿年前），并经过不断的膨胀到达今天的状态相关理论　从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史： 　　大爆炸开始时 约137亿年前，极小体积，极高密度，极高温度 　　大爆炸前10-43秒 宇宙从量子背景出现 　　大爆炸前10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力 　　大爆炸前10-5秒 10万亿度，质子和中子形成 　　大爆炸前0.01秒 1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降 　　大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。

　　大爆炸后1秒后 100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子 　　大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成 　　大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子 　　大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统9.推算出宇宙年龄：哈勃定律标准释义：来自遥远星系光线的红移与它们的距离成正比该定律由哈勃和米尔顿·修默生在将近十年的观测之后，于1929年首先公式化，Vf=Hc×D（远离速率=哈勃常数×相对地球的距离），其在今天经常被援引作为支持大爆炸的一个重要证据，并成为宇宙膨胀理论的基础相关理论　1929年，E.P.哈勃发现河外星系视向退行速度v与距离d成正比，即距离越远，视向速度越大 　　哈勃定律是物理宇宙论的陈述：来自遥远星系光线的红移与他们的距离成正比这条定律是哈柏和米尔顿·修默生在接近十年的观测之后，于1929年首先公式化的它被认为是在扩展空间范例上的第一个观察依据，和今天经常被援引作为支持大爆炸宇宙学的一个重要证据。

这个常数的最佳数值是在2003年使用人造卫星威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)测得的，数值为71 ± 4 km s-1 Mpc-1在2006年的资料，图中对应的是77 km s-1 Mpc-1 　　在宇宙学研究中，哈柏定律成为宇宙膨胀理论的基础但哈柏定律中的速度和距离均是间接观测得到的量速度——距离关系和速度——视星等关系，是建立在观测红移——视星等关系及一些理论假设前提上的哈柏定律原来由对正常星系观测而得，现已应用到类星体或其他特殊星系上哈勃定律通常被用来推算遥远星系的距离8.改变整个天文学：开普勒三定律标准释义：即行星运动定律，由开普勒发现的行星移动所遵守的三条简单定律第一定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳运行，而太阳则处在椭圆的一个焦点中；第二定律：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的；第三定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比相关理论　首先，开普勒定律在科学思想上表现出无比勇敢的创造精神远在哥白尼创立日心宇宙体系之前，许多学者对于天动地静的观念就提出过不同见解但对天体遵循完美的均匀圆周运动这一观念，从未有人敢怀疑。

开普勒却毅然否定了它这是个非常大胆的创见哥白尼知道几个圆合并起来就可以产生椭圆，但他从来没有用椭圆来描述过天体的轨道正如开普勒所说，“哥白尼没有觉察到他伸手可得的财富” 　　其次，开普勒定律彻底摧毁了托勒密的本轮系，把哥白尼体系从本轮的桎梏下解放出来，为它带来充分的完整和严谨哥白尼抛弃古希腊人的一个先入之见，即天与地的本质差别，获得一个简单得多的体系但它仍须用三十几个圆周来解释天体的表观运动开普勒却找到最简单的世界体系，只用七个椭圆说就全部解决了从此，不须再借助任何本轮和偏心圆就能简单而精确地推算行星的运动 　　第三，开普勒定律使人们对行星运动的认识得到明晰概念它证明行星世界是一个匀称的（即开普勒所说的“和谐”）系统这个系统的中心天体是太阳，受来自太阳的某种统一力量所支配太阳位于每个行星轨道的焦点之一行星公转周期决定于各个行星与太阳的距离，与质量无关而在哥白尼体系中，太阳虽然居于宇宙“中心”，却并不扮演这个角色，因为没有一个行星的轨道中心是同太阳相重合的 　　由于利用前人进行的科学实验和记录下来的数据而作出科学发现，在科学史上是不少的但像行星运动定律的发现那样，从第谷的20余年辛勤观测到开普勒长期的精心推算，道路如此艰难，成果如此辉煌的科学合作，则是罕见的。

这一切都是在没有望远镜的条件下得到的！　开普勒定律是关于行星环绕太阳的运动，而牛顿定律更广义的是关于几个粒子因万有引力相互吸引而产生的运动在只有两个粒子，其中一个粒子超轻于另外一个粒子，这些特别状况下，轻的粒子会环绕重的粒子移动，就好似行星根据开普勒定律环绕太阳的移动然而牛顿定律还容许其它解答，行星轨道可以呈抛物线运动或双曲线运动这是开普勒定律无法预测到的在一个粒子并不超轻于另外一个粒子的状况下，依照广义二体问题的解答，每一个粒子环绕它们的共同质心移动这也是开普勒定律无法预测到的 　　开普勒定律，或者是用几何语言，或者是用方程，将行星的坐标及时间跟轨道参数相连结牛顿第二定律是一个微分方程开普勒定律的导引涉及解微分方程的艺术我们会先导引开普勒第二定律，因为开普勒第一定律的导引必须建立于开普勒第二定律7.大部分理论的基石：万有引力定律标准释义：牛顿的普适万有引力定律表示为，任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引该引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关该理论能够由一个已经写进今天高中物理课本的公式进行表述：F=G×[(m1m2)/r2]相关理论　　定律内容： 自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小与两物体的质量的乘积成正比，与两物体间距离的平方成反比。

公式表示： 　　F=G*M1M2/（R*R） （G=6.67×10^-11N•m^2/kg^2） 　　F: 两个物体之间的引力 　　G: 万有引力常数 　　m1: 物体1的质量 　　m2: 物体2的质量 　　r: 两个物体之间的距离 　　依照国际单位制，F的单位为牛顿(N)，m1和m2的单位为千克(kg)，r 的单位为米(m)，常数G近似地等于 　　6.67×10-11次方N·m2㎏-2次方 　　（牛顿米的平方每千克的平方） 　　可以看出排斥力F一直都将不存在，这意味着净加速度的力是绝对的这个符号规约是为了与库仑定律相容而订立的，在库仑定律中绝对的力表示两个电子之间的排斥力 适用范围: 　两个可以视为质点的物体之间，或者是两个均匀球之间6.物理科学有了基本定理：牛顿运动定律标准释义：牛顿第一定律为惯性定律；牛顿第二定律建立起物体质量与加速度之间的联系；牛顿第三定律为作用力与反作用力定律相关理论 牛顿的三大运动定律构成了物理学和工程学的基础正如欧几里德的基本定理为现代几何学奠定了基础一样，牛顿三大运动定律为物理科学的建立提供了基本定理三大定律的推出、地球引力的发现和微积分的创立使得牛顿成为过去过去一千年中最杰出的科学巨人。

牛顿运动定律是建立在绝对时空以及与此相适应的超距作用基础上的所谓超距作用，是指分离的物体间不需要任何介质，也不需要时间来传递它们之间的相互作用也就是说相互作用以无穷大的速度传递 　　除了上述基本观点以外，在牛顿的时代，人们了解的相互作用如万有引力、磁石之间的磁力以及相互接触物体之间的作用力，都是沿着相互作用的物体的连线方向，而且相互作用的物体的运动速度都在常速范围内 　　在这种情况下，牛顿从实验中发现了第三定律每一个作用总是有一个相等的反作用和它相对抗；或者说，两物体彼此之间的相互作用永远相等，并且各自指向其对方作用力和反作用力等大、反向、共线，彼此作用于对方，并且同时产生，性质相同，这些常常是我们讲授这个定律要强调的内容而且，在一定范围内，牛顿第三定律与物体系的动量守恒是密切相联系的 　　但是随着人们对物体间的相互作用的认识的发展，19世纪发现了电与磁之间的联系，建立了电场、磁场的概念；除了静止电荷之间有沿着连线方向相互作用的库仑力外，发现运动电荷还要受到磁场力即洛伦兹力的作用；运动电荷又将激发磁场，因此两个运动电荷之间存在相互作用在对电磁现象研究的基础上，麦克斯韦（1831－1879）在1855～1873年间完成了对电磁现象及其规律的大综合、建立了系统的电磁理论，发现电磁作用是通过电磁场以有限的速度（光速c）来传递的，后来为电磁波的发现所证实。

　　物理学的深入发展，暴露出牛顿第三定律并不是对一切相互作用都是适用的如果说静止电荷之间的库仑相互作用是沿着二电荷的连线方向，静电作用可当作以“无穷大速度”传递的超距作用，因而牛顿第三定律仍适用的话，那么，对于运动电荷之间的相互作用，牛顿第三定律就不适用了如图所示，运动电荷B通过激发的磁场作用于运动电荷A的力为 （并不沿AB的连线），而运动电荷A的磁场在此刻对B电荷却无作用力（图中未表示它们之间的库仑力）由此可见，作用力在此刻不存在反作用力，作用与反作用定律在这里失效了 　　实验证明：对于以电磁场为媒介传递的近距作用，总存在着时间的推迟对于存在推迟效应的相互作用，牛顿第三定律显然是不适用的实际上，只有对于沿着二物连线方向的作用（称为有心力），并可以不计这种作用传递时间（即可看做直接的超距作用）的场合中，牛顿第三定律才有效 　　但是在牛顿力学体系中，与第三定律密切相关的动量守恒定律，却是一个普遍的自然规律在有电磁相互作用参与的情况下，动量的概念应从实物的动量扩大到包含场的动量；从实物粒子的机械动量守恒扩大为全部粒子和场的总动量守恒，从而使动量守恒定律成为普适的守恒定律5.热力学基础基本完备：热力学三定律标准释义：热力学第一定律，热可以转变为功，功也可以转变为热，也就是能量守恒和转换定律；第二定律有几种表述方式，其中之一是不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化；第三定律，在热力学温度零度（即T=0开）时，一切完美晶体的熵值等于零。

相关理论 在统计物理学上，热力学第三定律反映了微观运动的量子化在实际意义上，第三定律并不像第一、二定律那样明白地告诫人们放弃制造第一种永动机和第二种永动机的意图而是鼓励人们想方设法尽可能接近绝对零度目前使用绝热去磁的方法已达到5×10^-10K，但永远达不到0K 　　根据热力学第三定律，基态的状态数目只有一个也就是说，第三定理决定了自然界中基态无简并对化学工作者来说，以普朗克（M.Planck,1858-1947,德）表述最为适用热力学第三定律可表述为“在热力学温度零度（即T=0开）时，一切完美晶体的熵值等于零所谓“完美晶体”是指没有任何缺陷的规则晶体据此，利用量热数据，就可计算出任意物质在各种状态（物态、温度、压力）的熵值这样定出的纯物质的熵值称为量热熵或第三定律熵 　　热力学第三定律认为，当系统趋近于绝对温度零度时，系统等温可逆过程的熵变化趋近于零第三定律只能应用于稳定平衡状态，因此也不能将物质看做是理想气体绝对零度。