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    [第1课]地球和太阳的尺度

    这一节通过喷气式飞机的例子直观解释了地球和太阳尺寸的概念。飞机绕地球一圈需要40个小时,绕太阳一圈需要半年,从地球飞到太阳则需要17年,日地距离也就是1个天文单位。

    [第2课] 太阳系尺度

    这一节带领我们直观理解了整个太阳系的尺度。如果用喷气式飞机考虑,到木星需要85年,到土星需要150年。再之外还有外行星、冥王星、柯伊伯带,可以认为太阳系最外端的奥尔特云距离太阳有1光年远,也就是6.3万个天文单位(日地距离),坐飞机要100万年。

    [第3课] 离最近恒星距离的尺度

    离太阳最近的恒星是比邻星,也就是半人马座α星C,它离我们大概有4.2光年远。也就是光要走4.2万年。这是太阳系最边缘的奥尔特云距离的4倍多。

    [第4课] 银河系尺度

    太阳和最近恒星之间的距离是4.2光年。而银河系中有2000到4000亿颗恒星,其直径达到10万光年之巨,也就是说光要走10万年。我们离银河系中心有2.5万光年。而仙女座星系更大,有上万亿颗恒星。

    [第5课] 星系间尺度

    同我们最近的大星系是这里的仙女座星系,它同我们的银河系相隔250万光年,也就是地球到银河系中心距离的100倍。而我们可观测到的宇宙范围有460亿光年之巨,而且这可能还是整个宇宙的极小一部分。

    [第6课] 星系的哈勃图像

    这一节考虑了哈勃望远镜实际拍摄到的一张星系照片,照片所针对的天空还没有月亮的一小部分大,其中却包含了数不清的星系数目。这一节将带领我们领略这张图的精美之处。

    [第7课] 大爆炸介绍

    大爆炸理论是目前宇宙形成的主导理论。也就是说宇宙从一个点开始膨胀,最终得到现在宇宙的形状。关键论述是宇宙一直在膨胀,宇宙中任何一点都在离我们而去。这一节详细且直观解释了大爆炸理论。

    [第8课] 可观测宇宙半径

    宇宙形成于大约137亿年前,我们能观测到的只有宇宙的一部分,如果某光源发出的光到达我们需要超过137亿年,我们将无法知道它的存在。但由于宇宙的膨胀属性,我们能观测到的宇宙半径为460亿光年,这一节详细解释了为何如此,为何不是137亿光年。

    [第9课] 可观测宇宙半径(更正)

    这一节更正了上一节所犯的一个小错误。上一节错将137亿年前后30万年说成了134亿年前。实际上按照原有精度,仍然是137亿年前。

    [第10课] 红移

    红移指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象,在可见光波段,表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离,即波长变长、频率降低。这为宇宙膨胀提供了有力证据。这一节讲解为何会出现红移现象。

    [第11课] 宇宙背景辐射1

    宇宙微波背景辐射是一种充满整个宇宙的电磁辐射,这是由于宇宙诞生之处,均匀稠密炙热的物质所发射出来的辐射,从宇宙各个位置发出,经过137亿年漫长过程被我们接收到。

    [第12课] 宇宙背景辐射2

    宇宙微波背景辐射是一种充满整个宇宙的电磁辐射,这一节继续讲解这一主题。由于宇宙的膨胀,发射的辐射会发生红移,因此微波背景实际发射时的频率要比我们接收到的高。

    [第13课] 宇宙时间尺度1

    宇宙自大爆炸以来经历了137亿年,137亿年是多长的一段时间呢?这一节试图直观给出讲解。如果宇宙整个历程是10年,那么现代人只诞生于80分钟前才出现,而公元元年则相当于46秒之前。

    [第14课] 宇宙时间尺度2

    这一节继续直观考虑137亿年到底是多长的一段时间。将137亿年比作从旧金山到西雅图的1300千米,那么人类出现到现在只相当于10米,公元元年到现在的2000年只相当于10厘米。

    [第15课] 四种基本力

    四种基本力是基本相互作用为物质间最基本的相互作用,迄今为止观察到的所有关于物质的物理现象,在物理学中都可借助这四种基本相互作用的机制得到描述和解释。分别是引力、弱力、电磁力、强力。

    [第16课] 恒星的形成

    这一节讲解了恒星形成的机制。由于引力作用,中性氢原子经过漫长岁月会相互聚集在一起,并由于引力在中心产生巨大压强和温度,在这种情况下通过聚变产生产生巨大能量,避免坍塌,让恒星维持稳定状态。

    [第17课] 变为红巨星

    当一颗恒星度过它漫长的青壮年期——主序星阶段,步入老年期时,它将首先变为一颗红巨星。红巨星的直径将达到主序星时的100倍,太阳到此阶段时表面将达到地球现在的位置,将地球吞噬。这一节详细讲解变为红巨星的物理过程。

    [第18课] 白矮星和黑矮星

    白矮星被认为是低质量恒星演化阶段的最终产物,也就是红巨星燃烧完所有燃料后的最终归宿。太阳寿命的最后将变成一颗白矮星。这一节详细讲解了白矮星的形成过程,以及最后余热发射完以后形成的黑矮星。

    [第19课] 小于可观测宇宙的宇宙

    目前的主流理论认为实际宇宙大于可观测宇宙,在暴涨理论中,实际宇宙是可观测宇宙的1023倍大。但现代的证据不足以否定可观测宇宙大于实际宇宙的可能性,这一节详细讲解了这一情形为什么会发生。

    [第20课] 星场和星云图片

    这一节展示了三张太空图片。第一张是鹰星云中的创造之柱,星云是星际间的气体和尘埃,被认为是恒星的孕育之地,创造之柱的柱长有7光年之长。第二张是一小块天空中无数恒星的照片。第三章是恒星红巨星后期形成的行星状星云——猫眼星云。

    [第21课] 21 观星中的视差

    本集讲解观星中的视差的相关知识。

    [第22课] 22 恒星视差

    本节将如何能测得角度的视觉差异,在此基础上 如何求出恒星距离。

    [第23课] 23 通过视差求恒星距离

    本节将教大家如何通过视差求恒星距离

    [第24课] 24 恒星视差说明

    本节讲解恒星视差说明

    [第25课] 25 秒差距定义

    本节讲解秒差距定义

    [第26课] 哈勃定律

    宇宙中一切事物都在离我们远去,这是由宇宙膨胀所决定的。对于观测者而言,物体离观测者越远,远离速度也就越快,这就是哈勃定律。这一节还举例求解了远处天体的远离速度。

    [第27课] 大质量恒星生命周期

    大质量恒星指的是,质量大于9倍太阳质量的恒星。这类恒星的生命轨迹同太阳非常不同,它们消耗燃料更快,最终会在恒星核处聚变形成铁,而铁无法进一步聚变。

    [第28课] 超新星

    当大质量恒星燃尽所有燃料,其生命就将走向终结。由于没有聚变产生的能量防止恒星进一步坍塌,恒星内部的巨大压强将会恒星压成中子星,同时释放出巨大能量将恒星外部物质喷向太空,这也就是超新星爆炸。

    [第29课] 超新星说明

    上一节举例时,可汗说例子中的超新星爆炸发生在1000年前,但这里没讲明到天体本身离地球的距离,光需要一定时间才能到地球,这一节特地说明了这一问题。

    [第30课] 黑洞

    大于20倍太阳质量的恒星在生命周期结束后,由于引力压强太大,中子简并压都无法防止恒星继续坍塌,巨大质量最后会坍塌到一个无限小的点,这就是黑洞。其视界范围内一切物质,包括光都无法逃脱黑洞的引力束缚。

    [第31课] 造父变星1

    这一节讲了造父变星及其发现和用途。造父变星也就是一类亮度会呈周期性变化的恒星,这些变星相对亮度同周期之间的线性关系,对于估算遥远天体距离非常有用。

    [第32课] 造父变星为何脉冲

    这一节介绍了造父变星亮度周期性变化的原理。这主要是因为恒星中两种氦离子的交替出现造成的。这两种离子一种透光性好,一种透光性差,由于恒星内部作用,两者的交替导致了亮度的周期性变化。

    [第33课] 大密度天体周围引力为何变得如此强

    这一节考虑了黑洞大密度天体,为何引力强到光线都无法逃逸。要知道,同黑洞质量同样大的恒星,是没有这么强的引力作用的。这里关键的是密度,质量越密集时,引力在较小距离上,能以r2递增。

    [第34课] 超大质量黑洞

    超大质量黑洞质量可以达到太阳质量的数十万到数十亿倍,其形成有别于普通黑洞,有理论认为这可能是宇宙早期形成的。这些超大质量黑洞扮演者星系中心的角色,银河系中心就有一个这样的黑洞。

    [第35课] 类星体

    类星体距离地球非常遥远,最近的也有7.8亿光年远。这说明这是一类发生于早期宇宙中的天体。一般认为类星体中间是超大质量黑洞,它们实际是活动星系核,强烈辐射由周围坠入黑洞的物质吸积盘所发出。

    [第36课] 类星体更正

    上一节可汗说类星体发出的主要是X射线。其实类星体发出的辐射频率范围很广,可以从射电波一直到γ射线。这一节特此更正。

    [第37课] 星系碰撞

    星系之间由于引力作用,经过漫长岁月可能被拉到一起,最终产生碰撞。这一节展示了银河系在未来同仙女星系碰撞的视频。星系碰撞过程中,太阳系受到影响的可能性很小,这一节讨论了原因。

    [第38课] 地球形成

    太阳系形成据目前理论认为,得益于附近超新星爆炸的冲击波以及超新星中生成的重元素。在地球由原始太阳星云的部份物质构成后计起,科学界估计大约有四十六亿年到五十亿年之间。这一节还讲述了月球的形成。

    [第39课] 生命的开端

    冥古宙末期,约40亿年前,最初的生命开始出现。最开始的生命形式是没有细胞核和细胞器的原核生物。大约35亿年前的太古宙,能够进行光合作用的生物开始出现,从此地球才开始拥有氧气,这对后期生命的进化至关重要。

    [第40课] 元古宙的臭氧层和真核生物出现

    大约35亿年前的太古宙,能够进行光合作用的生物开始出现,约23亿年前的元古宙,氧气开始在大气中变得丰富。另外,由于氧气在大气上空的积累,氧气同紫外线反应生成臭氧,这能防止紫外线照射到地面,为陆生生物的出现奠定了基础。

    [第41课] 显生宙的生物多样性繁盛

    大约15亿年前元古宙,多细胞生物开始出现,于此几乎同时,有性生殖也开始出现,这对于生物进化、DNA变异产生了深远的影响。这为之后显生宙的生物多样性繁荣奠定了基础。

    [第42课] 首先登陆的生物是什么

    这一节讨论是什么生物最先登上陆地这一问题。藻是最先开始出现在陆地上的,之后是一些在陆地上产卵的动物,然后是生活在陆地上的植物,然后才是完全生活在地面上的动物。

    [第43课] 板块构造论:地壳和岩石层的差异

    板块构造论认为,地球岩石层由不同板块构成,各板块之间不断进行着相互运动。这一节讲解了地壳和岩石层的差异,指出岩石层包括地壳和地幔的固体部分,地壳只是岩石层的一部分。

    [第44课] 地球结构

    地球从物质的化学组成上,可以分为地壳、地幔和地核三大部分。而从固体、液体这样的物理性质上划分,又可以得到岩石层、软流层、中间层这样的分层结构。这一节详细讲解了这个问题。

    [第45课] 板块构造论:板块运动的证据

    板块构造论中,各岩石层板块之间不断进行着相互运动,这一节给出了各种证据。最直观的是非洲和南美形状的吻合程度,但这还不是决定性证据。这一节通过洋中脊附近磁性物质的证据以及卫星GPS证据,说明了板块运动的确实存在。

    [第46课] 板块构造论:分离型板块边界的地质特征

    分离型板块边界,也就是板块之间相互分离时,板块之间的分界线。比如大西洋洋中脊就是最明显的板块边界。这种例子还包括东非大裂谷以及红海,只是这些边界还没有形成大西洋这样的大海洋罢了。

    [第47课] 板块构造论:聚合型板块边界

    聚合型板块边界,也就是板块之间相互靠拢时,板块之间的分界线。这一节考虑了相关的几种情况。世界最深的海沟,马里亚纳海沟深11000米;世界最高的山峰,珠穆朗玛峰约高9000米,这都是这类板块运动所造成的。

    [第48课] 地幔中对流导致板块运动

    这一节讲解了板块运动的可能原因。首先,这一节讲到了对流,对流也就是加热不均时,热量通过传递保持一致的过程中,流体内部的相对流动。这里以水讲解了这一现象,然后解释说,地幔中岩浆的对流,有可能导致了板块运动。

    [第49课] 夏威夷群岛形成

    这一节解释了夏威夷群岛的形成,这是由于太平洋中静止热点,在板块运动的大背景下形成的。热点不断喷发出物质,在海底堆积形成海底火山,堆得足够高以后露出海面,就形成了海岛。

    [第50课] 地球的化学和物理分层

    这一节进一步讲解了地球的化学和物理分层。详细解释了地壳、地幔和地核三大化学分层,以及岩石层、软流层、中间层、液态外地核、固态内地核这些物理分层结构。

    [第51课] 地震波

    这一节讲解了地震波。波分为表面波和体波,地震波是体波,也就是在物体内部传播的波。它又分为P波和S波,其中P波能在气体、液体、固体中传播,但S波只能在固体中传播。这一节详细解释了这些波。

    [第52课] S波为何只能在固体中传播

    这一节从分子层面解释了S波为何只能在固体中传播。这是因为固体中分子之间的键非常稳固,侧击时会发生弹性形变和复原。而液体或气体中,分子之间的作用很弱,侧击会破坏分子之间的键。

    [第53课] 地震波的折射

    地震波和其它所有波一样,在密度不同的介质中传播时,速度快慢会发生变化。以一定角度入射到分界面时,波会发生偏折,这也就是折射现象。这一节详细讲解了地震波的折射。

    [第54课] 莫霍罗维奇不连续面

    地球存在不同分层,首先是由克罗地亚地震学家莫霍罗维奇发现的。二十世纪初,他观测到地震波的传播同地球具有同一物质组成的假设之间存在矛盾,通过地震波的折射,他鉴别出了地球存在分层,而交界处也就是莫霍罗维奇不连续面。

    [第55课] 如何知道存在地核

    人类无法往地底下挖数千千米,那么人类是如何知道地核的存在呢?这仍然是使用地震波的探测,同莫霍罗维奇发现地球存在不同分层的方式一样。这里是通过所谓的S波阴影和P波阴影。

    [第56课] 泛大陆

    我们知道板块之间存在运动,那么如果把时间往回调,这些板块会是怎样的呢?大概2.5亿年前,所有大陆都是连在一起的,这也就是所谓的泛大陆。我们从化石和岩石共性等方面获得了确定性证据,证明确实存在过这种泛大陆。

    [第57课] 大尺度

    这一节考虑从人一直到宇宙的大尺度范围,试图让我们理解人类有多渺小,一座城市有多渺小,一个行星有多渺小,一个太阳系有多渺小,甚至一个银河系有多渺小。浩瀚的宇宙则似乎无边无际。

    [第58课] 小尺度

    这一节考虑从人到质子电子半径的小尺度范围。分别考虑了人、蜜蜂、螨虫、发丝、细胞、细菌、病毒、DNA、水分子、原子、质子电子这些尺度。如果说原子是一个足球场,那么电子就像其中一个四处乱飞的蜜蜂。

    [第59课] 银河系中的可探测文明1

    这一节介绍了德雷克公式,德雷克公式可以用于计算银河系中可探测文明的数目。并从银河系中恒星数量出发,推导出了另一个版本的德雷克公式。

    [第60课] 银河系中的可探测文明2

    这一节进一步解释了德雷克公式中上一节没有讲完的内容,解释了可探测是什么意思,解释了这需要是现在可探测,并解释了公式的最后一项L/T具体表示什么。

    [第61课] 银河系中的可探测文明3

    这一节进一步解释了德雷克公式中上一节没有讲完的内容,并将实际的德雷克公式同可汗自己推导出的公式进行了比较。

    [第62课] 银河系中的可探测文明4

    这一节进一步解释了德雷克公式中上一节没有讲完的内容。德雷克公式中的参数,我们都只能进行最初步的估计。这一节通过估计的各种数值,求出了银河系中大约有12.5个可探测文明的存在。

    [第63课] 银河系中的可探测文明5

    上一节求出,了银河系中大约有12.5个可探测文明的存在,但我们目前仍然一个文明都没有探测到,这是为什么呢?这一节讲解了这其中可能的原因。

    [第64课] 人类进化概览

    6500万年前小行星撞击地球,恐龙灭绝,类似啮齿类的哺乳动物由于在地下生活,得以幸存下来。这些动物逐渐进化,然后到树上生存,进一步进化为猴、猿,最终在数十万年前进化为现在这样的人。

    [第65课] 纪年法表示

    这一节讲解了公历纪年法。公历是以耶稣诞生作为时间参考的。这一节分别介绍了公元的两种表示法AD、CE,以及公元前的两种表示法BC、BCE,详细讲解了这些分别代表的是什么。

    [第66课] 纪年法表示更正

    上一节介绍从柏拉图到哥伦布的年份时,算错了一点,这一节特别更正了。错误的原因在于公元1年前一年是公元前1年,没有0年,这同数轴是不同的。

    [第67课] 农业和文字的出现

    这一节讲解了石器时代、青铜器时代这些较原始的人类时代。旧石器时代终结、新石器时代开始后,人类开始农业。而石器时代终结、青铜器时代开启后,人类开始用文字记录事件。农业和文字是人类历史上最重要的两大成就。

    [第68课] 光的介绍

    光是宇宙中最神秘的事物之一。光速是速度的上限,任何速度不能超过光速。光具有波粒二象性,它既表现出光波的波动性,又表现出光子的粒子性。不同波长的光,或者说电磁辐射具有不同的性质。

    [第69课] 季节不是由距离太阳的远近所决定

    很多人以为四季变换是由于地球距离太阳的远近造成,实际不是如此。实际上,地球离太阳最近的时候是在一月,而一月恰好是北半球冬季。另外南北半球季节相反也能证伪了这一论点。

    [第70课] 地球倾角如何导致季节

    这一节接着上一节考虑导致四季变化的原因。指出地球倾角是导致季节变化的原因。地球自转轴同公转轨道面法向之间存在23.4度的夹角,是为倾角。这一节讲解了倾角导致季节变化的具体原因。

    [第71课] 米兰科维奇周期

    米兰科维奇周期描述的是地球轨道变化的各种周期。该理论认为,偏心率、倾角、进动等地球轨道因素的变化是驱动冰期旋回的主因。这一节介绍了倾角和进动两大因素。

    [第72课] 南半球天气更极端吗

    由于地球离太阳最近时,也就是近日点,处在1月,此时正好是南半球的夏季,很多人担心这会加剧南半球夏季的炎热,是否如此?而远日点时,南半球又正好是冬季,这是否会加剧南半球冬季的严寒?这一节就此问题给出了答案。

    [第73课] 进动导致近日点延后

    现行的公历历法是根据冬至和夏至来定的,也就是和时地球倾斜方向最背离太阳(冬至)、何时地球倾斜方向最朝向太阳(夏至),而不是按近日点、远日点来制定的。经过进动,近日点同冬至之间相隔更远,所以会被延后。

    [第74课] 什么导致旋动轨道变化

    这一节介绍了导致各种轨道变化的因素。地球其实并非完美的球星,而是一颗赤道半径略大于两极半径的扁球体。在地球、月亮、其它行星的引力影响下,地球轨道会发生变化。

    [第75课] 近日点进动和米兰科维奇周期

    这一节讲解了近日点进动,也就是说椭圆轨道本身在空间中的行进,主要是受到木星和土星交互作用的结果。米兰科维奇周期描述的是地球轨道变化的各种周期。该理论认为,偏心率、倾角、进动等地球轨道因素的变化是驱动冰期旋回的主因。

    [第76课] 火棒农业

    火棒农业是指,澳大利亚原著名对澳大利亚大陆进行控制性燃烧,从而防止树木大量堆叠,造成不可控大火,这样做同时能让草场更繁茂,促进袋鼠等人类可以捕猎的动物生存,这是最原始的农业形式。

    [第77课] 碳14测年(1)

    放射性碳或碳14是碳元素的不稳定和弱放射性的同位素,这种碳同位素的半衰期为5730年,也就是大约每5730年减少一半。通过测量化石中碳14含量,能够确定出化石的年代,这就是碳14测年。

    [第78课] 碳14测年(2)

    放射性碳或碳14是碳元素的不稳定和弱放射性的同位素,能够用来确定出化石的年代,这就是碳14测年。这一节讲解了如何通过年轮、钟乳石等方式,修正碳14测年中的偏差情况。

    [第79课] 钾氩测年

    钾有一种很稀少的同位素,钾40,只占所有钾的0.0117%,但它具有放射性,能帮助我们测定古老岩石,特别是火山岩的年代。钾40有一部分能衰变形成氩40,通过对氩40含量的测量,我们能确定火山岩的年代。

    [第80课] 钾氩测年计算

    钾有一种很稀少的同位素,钾40,只占所有钾的0.0117%,但它具有放射性,能帮助我们测定古老岩石,特别是火山岩的年代。这一节通过一个实际例子,讲解了如何通过钾氩含量估算出化石的年代。

    [第81课] 测时革命

    测时革命也就是测量时间的革命。第一次测时革命是文字的发明,此前人类无法准确传述事件发生的时间,有文字记录后,人类就知道历史发生字啊何时。第二次测时革命是从发射现象发现至今,我们开始能够通过放射元素了解更久远的地质年代。

    [第82课] 集体智慧

    人区别于动物最本质的不是直立行走,也不是工具使用,而是集体智慧。人类有抽象的符号语言,能够将知识通过口授,有效地传给同伴及后人。而人类的知识具有共享特性,全人类的知识不断积累,导致社会不断进步。

    [第83课] 土地产量限制人类人口

    这一节讲解了人类发展的各个阶段,从捕猎采集阶段,到放牧阶段,再到传统农业阶段,再到现代农业阶段。这个过程中,土地产量和劳动生产率不断提高,但这始终存在上限,这一节考虑了这一问题。

    [第84课] 翻耕一公顷土地的能量投入

    这一节讲解了翻耕一公顷土地需要多少能量投入。最开始,人是手动翻耕土地,这时人的投入巨大。之后人开始用牛耕地,再之后用拖拉机耕地,人的能量投入逐渐减少,但其它形式的能量投入逐渐增加。

    [第85课] 预测2060年

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