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熵增中不可思议的生命现象
信息数据 熵不仅仅是一个物理概念;它还与信息论相交。在 20 世纪中叶，克劳德·香农 （Claude Shannon） 开发了一个量化信息的数学框架，与热力学熵有着惊人的相似之处。在 Shannon 的公式中，消息的熵反映了它的不可预测性或不确定性。完全随机的字符串具有高熵 - 很难压缩或预测。重复的结构化消息具有低熵。这个概念揭示了熵和信息之间的密切联系。为了存储或传输信息，我们必须减少信号中的…- 4
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时空之殇——熵增
乍一看，世界似乎是一个秩序的地方。我们醒来，穿好衣服，煮咖啡，走进或多或少按计划运作的城市。大自然似乎也优雅地运作：鸟类编队迁徙，季节精确循环，星星在夜空中保持轨道。然而，在这种表面上的和谐之下隐藏着一个更深层次的真理，这是所有物理学中最深刻的定律之一所低声诉说的。这个真理被称为熵，它讲述了一个发人深省、令人震惊的故事： 一切，从你早晨咖啡的蒸汽到星系本身，都不可避免地滑向混乱。 机械效率 19 …- 2
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关于宇宙未来的预言
在某些情形下，我们认为可以做可靠的预言。宇宙在非常大的尺度下的未来，便是其中一个例子。 我们在过去的三百年间发现了制约在所有正常情形下物体的科学定律。我们仍然不知道制约在极端条件下物体的精确的定律。那些定律在理解宇宙如何启始方面很重要，但是它不影响宇宙的未来演化，除非直到宇宙坍缩成一种高密度的状态。事实上，我们必须花费大量金钱建造巨大粒子加速器去检验这些高能定律，便是这些定律对现在宇宙的影响是多么…- 5
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科学家首次拍下“宇宙网”
宇宙并非空无一物，而是由无数极其稀薄的物质细丝相互连接，构成一个庞大、复杂的“宇宙网”。长期以来，这一网状结构只存在于理论模拟和超级计算机中，是科学家构建宇宙演化模型的关键依据。而如今，人类首次通过天文望远镜直观捕捉到了这张隐藏在星系背后的“宇宙网”。 这次突破性的观测源自两个遥远类星体之间的一道微弱氢气桥梁，它们位于110亿光年之外。研究团队借助欧洲南方天文台大型望远镜（VLT）上的MUSE光谱…- 2
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音乐即世界——宇宙弦
宇宙弦的概念植根于基本力的统一理论，特别是在弦理论的框架内。在宇宙的萌生时刻，理论上时空结构经历了快速膨胀和冷却。这个过程，类似于冷却世界中的冰破裂，可能导致宇宙弦的形成。这些细小但又极其密集的琴弦横跨宇宙，形成一张宇宙网，在最大的尺度上影响宇宙的结构。 起源 宇宙弦的概念来自早期宇宙的理论框架，特别是在大爆炸之后的相变期间。类似于水结冰时冰中形成的裂缝，宇宙弦被认为是在早期宇宙的不同区域冷却并在…- 9
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音乐即世界——数学探索
琴弦的嗡嗡声中蕴含着几何，天体的空间中蕴含着音乐。————毕达哥拉斯 音乐发现 毕达哥拉斯发现：里拉(古希腊乐器)和长笛最优美的和弦与弦对应于管的“简单”的长度比例。同时，他也发现了声音频率与上述长度成反比，如弦长缩短一半，频率升高一倍。毕达哥拉斯是位技艺高超的里拉玩家，他发现当拨动一根长度正好是另一根琴弦的一半的弦时，其音高恰好高了一个八度。他认为不需要实际用耳朵去听，只是选择一个“简单”的数\…- 7
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气候变化可能导致主食作物危机
大部分主食作物可能会因气候变化出现严重产量损失，即使考虑了限制气候变化影响的缓解措施依然如此。这项研究评估了玉米、大豆、水稻、小麦、木薯和高粱6种主食作物，发现只有水稻或许能避免严重损失。 该论文介绍，气候变化预计会影响全球粮食系统，但人们仍不确定其影响程度以及改变农业方式这类适应措施会如何缓解这些影响。之前的研究关注美国等特定地区的结果，但对适应措施的影响得出了互相矛盾的结论。一些建模显示，适应…- 5
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新宇宙观
大爆炸 认为宇宙起源于约138亿年前的一次高密度、高温奇点爆炸，随后经历急速膨胀与冷却，逐步形成基本粒子、原子核、恒星及星系。支持证据包括哈勃定律（星系红移现象）、宇宙微波背景辐射（CMB）的发现。 暴涨 补充大爆炸理论，提出宇宙在爆炸后的极短时间内（约10⁻³⁶秒）经历指数级膨胀（暴胀阶段），解释了宇宙大尺度均匀性和平坦性。 量子 霍金提出宇宙诞生于量子涨落，通过四维欧氏空间向洛伦兹时空的…- 3
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星际旅行畅想
能源技术 反物质反应堆 10克反物质即可支持火星往返，但量产技术仅存在于实验室阶段。 恒星能采集 戴森球等巨型结构捕获恒星能量，为跨星系舰队供能，涉及纳米材料与超大规模工程。 亚光速航行 光帆推进 借助恒星或地面激光阵列的光压持续加速，微型探测器可达光速的20%，如《三体》中的“阶梯计划”与现实中“突破摄星”计划的结合。核聚变/反物质推进 核聚变提供千年续航动力，反物质湮灭则具备更…- 3
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星际旅行的挑战
能源和动力 当前化学燃料的能量密度难以支撑星际航行的需求，而核聚变、反物质湮灭等新型能源技术尚处于理论或实验阶段。例如，反物质发动机理论上可释放巨大能量（1克反物质能量相当于4万吨TNT），但其制造、储存和安全性问题仍未解决。此外，核聚变反应堆的小型化与稳定运行也是实现长期星际航行的关键。 超光速应用 根据爱因斯坦相对论，光速是宇宙速度上限，但理论物理提出了曲率驱动引擎、虫洞穿梭等超光速构想…- 0
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星际空间
总体特征 形态多元 包含普通物质（恒星、行星、星际尘埃等）、暗物质及暗能量，其中暗能量占比约68%。 接近真空 宇宙空间气体密度极低，接近无大气的真空状态，平均每立方米仅存在数个粒子。 持续膨胀 星系间距离随宇宙膨胀增大，且远离观测者的星系退行速度更快（哈勃定律）。 微小曲率 大尺度观测数据支持宇宙空间接近平直（曲率接近零），符合临界密度假设。 根据广义相对论，大质量天体会导致其周围时空弯曲…- 2
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恒星的演化规律
在整个宇宙演变过程中，有大量的恒星诞生和死亡。 尘埃积聚 最早的宇宙充满宇宙尘埃，宇宙尘埃聚集，逐渐构成形成恒星和星系的原始状态-星云。星云的质量与恒星差不多，但是体积却要大成千上万倍。经过聚集的恒星逐渐向恒星演化。 氢核聚变 星云由于中心收缩而大大加热，温度可以达到1000万摄氏度，同时，由于星云体积十分巨大，万有引力作用下，星云当中的氢原子形成核聚变反应，释放出大量的能量。恒星内部有无数个巨大…- 3
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地球的演化
地球（Earth）是太阳系八大行星之一，按离太阳由近及远的次序排为第三颗，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星，距离太阳1.5亿公里。地球自西向东自转，同时围绕太阳公转。现有40~46亿岁，它有一个天然卫星——月球，二者组成一个天体系统——地月系统。 原始地球 太阳系的物质起源于45.672亿±60万年前，而大约在45.4亿年前（误差约1%），地球和太阳系内的其他行星开始在太阳星云——太阳形…- 1
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地球自转的发现
古代猜想 公元前5世纪，古希腊哲学家费罗劳斯、海西塔斯等提出地球可能自转的假说，但缺乏实证支持。 理论假说 1543年，哥白尼在《天体运行论》中提出“日心说”，认为地球不仅绕太阳公转，还绕自身轴线自转。该理论长期停留在假说层面，因缺乏直接证据未被广泛接受。 实验证明 依据惯性定律：若无外力作用，摆动的平面方向应保持不变；若地球自转，沙盘会随地球转动，导致摆锤轨迹发生偏移。 1851年，法国物…- 1
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西方星座文化
白羊座 白羊座是黄道十二宫的第一个星座，也是古春分点的位置，它即是希腊神话中的金羊。在希腊神话里，白羊座指的是一只有神奇能力的羊，它帮助一对苦难的兄妹脱离险境。 古希腊波底亚国王阿塔马斯娶了云中仙子尼菲尔（Nepele）做王妃，生了一对双胞胎，然而，阿塔马斯始乱终弃，将尼菲尔王妃赶出宫，再娶底比斯的公主伊娜为妃。伊娜虐待前妻的子女，视他们为眼中钉。 当伊娜王妃有了自己的孩子后，她决定要杀死尼菲尔王…- 3
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东方星座文化
三垣是中国古代对北天极及附近天区的划分，形成以北极星为中心的核心星官系统。四象是分布于三垣外围的四大星区，将黄道附近星空划分为四个方位，并与二十八宿结合。 三垣 紫薇垣 位置与象征：位于北天中央，被视为天帝居所，象征皇宫。星座范围：涵盖小熊座、天龙座、仙王座、仙后座等区域，星官命名多与皇室相关（如天皇大帝、太子）。核心星官：北极星（北辰）为中心，勾陈星官象征后宫事务。 太微垣 位置…- 0
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西方古代宇宙学说
古巴比伦人 在巴比伦人的认知中，宇宙是由多个层次和元素构成的复杂系统。他们相信宇宙有一个至高无上的神祇主宰，这位神祇掌控着宇宙的运行和万物的生死。此外，巴比伦人还认为宇宙存在着天体和星辰的运转规律，这些规律不仅影响着自然界的变化，也与人类的命运息息相关。 古埃及人 以 Geb 神为代表的地球被视为一个神圣的岛屿，周围环绕着 Nu 的原始水域。支撑天空的四根柱子，标志着基本方向，被认为是世界的基础。…- 1
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东方古代宇宙学说
循环论的梵天说 以循环论为核心，认为宇宙在“创造—护持—毁灭—重生”的无限周期（劫）中永恒轮转，由三相神（梵天、毗湿奴、湿婆）分别主导各阶段。宇宙被描述为多层空间结构，以须弥山为中心，日月星辰绕行，万物遵循业力法则与轮回体系，个体灵魂（我）通过修行最终与宇宙本质（梵）合一，实现解脱。 天盖地的盖天说 以循环论为核心，认为宇宙在“创造—护持—毁灭—重生”的无限周期（劫）中永恒轮转，由三相神（梵天、毗…- 1
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天问
中国古代诗人屈原在《天问》中写道： 问宇宙起源 遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？ 问阴阳元气 冥昭瞢暗，谁能极之？冯翼惟象，何以识之？明明暗暗，惟时何为？阴阳三合，何本何化？ 问盖天之说 圜则九重，孰营度之？惟兹何功，孰初作之？斡维焉系，天极焉加？八柱何当，东南何亏？九天之际，安放安属？ 问星辰布局 隅隈多有，谁知其数？天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？ 问日月众神 出自汤谷，次于蒙…- 2
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恒星之恒
恒星被称为“恒”星，源于古代天文学对天体运动规律的观察与认知，具体原因可分为以下几方面： 肉眼观察的局限 恒星距离地球极为遥远，人类仅凭肉眼难以察觉其位置变化，因此古代认为它们在天空中的相对位置“恒定不变”。 相比之下，行星（如金星、木星）的位置变化明显，故以“行”命名，与“恒”形成对比。 世界永恒的愿望 “恒”字在中文中意为“持久不变”，反映了古人将恒星视为宇宙中稳定、永恒的参照物。 中国…- 6
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夜空中的亮点
一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星。 挂在天空放光明，好像许多小眼睛。 ………… 在夜晚仰望天空中的星星，是童年时代都有过的体验，也激发了人们探索世界、畅想未来的欲望。星空给予人最直观的感受是充满了不同明暗亮度的星星，由于大气的扰动，看上去它们就像一双双眨呀眨的眼睛。 那么，你知道自古以来人们都是怎么观测星空的么？ 按主观感受 古希腊天文学家喜帕恰斯把恒星的亮度分为6个等级，最亮的称为1等星，稍暗的为…- 3
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我国空间站内发现微生物新物种
近日，科研人员首次公布在我国空间站发现的一个微生物新物种，并将其命名为“天宫尼尔菌（Niallia tiangongensis）”，相关科研成果在线发表于国际权威期刊《International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology》上。 什么是微生物新物种？ 微生物是地球上最古老、最多样化的生命形式之一，体型微小却分布广泛。从空气…- 1
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