星系离我们越远，退行得越快，宇宙不是静止的（Hubble，《PNAS》1929）。
勒梅特独立提出宇宙在膨胀，并设想宇宙起源于一个“原始原子”（Lemaître，《Annales de la Société Scientifique de Bruxelles》1927）。
两位贝尔实验室的研究员怎么也消除不掉天线里的噪声，最后发现那是大爆炸的余晖，获 1978 年诺贝尔奖（Penzias 与 Wilson，《The Astrophysical Journal》1965）。
全球射电望远镜组成一台地球大小的“虚拟望远镜”，拍下了 M87 星系中心黑洞的影子（Event Horizon Telescope Collaboration，《The Astrophysical Journal Letters》2019）。
两个黑洞在 13 亿年前合并，时空的涟漪终于被人类听见（Abbott 等，LIGO 与 Virgo，《Physical Review Letters》2016）。
大型强子对撞机在约 125 GeV 处发现新粒子，等了 48 年的预言终于被证实（ATLAS Collaboration，《Physics Letters B》2012）。
普朗克卫星给出迄今最精确的宇宙参数：年龄约 138 亿年，普通物质只占约 5%（Planck Collaboration，《Astronomy & Astrophysics》2020）。

真实依据

太阳光从太阳表面到达地球大约要多久？答案：约 8 分 20 秒。日地平均距离约 1.5 亿千米，光要走约 499 秒。你看到的太阳，永远是 8 分多钟以前的样子。
宇宙微波背景辐射今天的温度约是多少？答案：约 2.7 开。约 2.725 开。它在宇宙 38 万岁时诞生，那时约 3000 开，此后宇宙膨胀把它拉长、冷却了约 1100 倍。
宇宙大约多少岁？答案：约 138 亿年。约 138 亿年。46 亿年是太阳系的年龄；460 亿光年是可观测宇宙的半径，不是年龄。
宇宙只有 138 亿岁，可观测宇宙的半径却约有 460 亿光年。为什么？答案：光在路上的时候，宇宙还在继续膨胀。光在路上走了 138 亿年，这期间它出发的地方被膨胀推得更远了。光速从来没有变过。
除了太阳，夜空中最亮的恒星是？答案：天狼星。天狼星，距离约 8.6 光年。北极星的亮度只排在第 50 名左右，它出名是因为几乎不动。
一颗 20 倍太阳质量的恒星大约能活多久？答案：约 1000 万年。质量越大，燃烧越猛：寿命大约与质量的 2.5 次方成反比。太阳能活约 100 亿年，最小的红矮星能活上万亿年。
宇宙中数量最多的元素是？答案：氢。按原子数约 92% 是氢，按质量约 74%。它们大多是大爆炸后最初几分钟留下来的。
你身上首饰里的金原子，最可能来自哪里？答案：中子星并合这类剧烈事件。比铁重的元素需要大量中子来造。2017 年的引力波事件 GW170817 让人们第一次直接看到了中子星并合锻造重元素。
离太阳最近的恒星是？答案：比邻星。比邻星，约 4.24 光年。它是半人马座 α 三合星系统里最小的那颗红矮星，2016 年在它周围发现了一颗行星。
黑洞的「事件视界」是什么？答案：连光都逃不出去的边界。视界不是实体。对很大的黑洞来说，穿过视界的人当时可能什么都察觉不到，但再也出不来了。
2019 年发布的人类第一张黑洞照片，拍的是哪个黑洞？答案：M87 星系中心的黑洞。事件视界望远镜把全球的射电望远镜联合成一架「地球大小」的望远镜。银河系中心黑洞的照片在 2022 年发布。
星星为什么会「眨眼」？答案：地球大气的湍流。冷热不同的气团像流动的透镜，让星光忽强忽弱。行星看起来是个小圆面，所以闪烁得少。
月球总是同一面朝着地球，是因为？答案：月球的自转周期和公转周期相同。这叫潮汐锁定。月球自转一周约 27.3 天，正好等于它绕地球一周的时间。
银河系里大约有多少颗恒星？答案：约 1000 亿到 4000 亿颗。估计在 1000 亿到 4000 亿颗之间。差距这么大，是因为暗弱的红矮星很难数清。
太阳最终会变成什么？答案：白矮星。太阳质量不够大，会先膨胀成红巨星，抛出行星状星云，最后留下一颗地球大小的白矮星。
宇宙最初的 38 万年为什么是「不透明」的？答案：自由电子不断散射光子。那时温度太高，电子还没被原子核捕获。冷到约 3000 开时原子形成，光才能自由穿行，这道光就是今天的宇宙微波背景。
暗物质大约占宇宙全部物质的多少？答案：约 85%。约 85%。我们熟悉的原子只占物质的一小部分，暗物质至今只通过引力被探测到。
哈勃 1929 年发表了什么发现？答案：星系越远，远离我们的速度越快。他在 1924 年先证明了仙女座在银河系之外，1929 年发表了退行速度与距离成正比的关系。勒梅特在 1927 年已经推导出了这个关系。
旅行者 1 号现在的速度约是多少？答案：约每秒 17 千米。约每秒 17 千米。以这个速度飞到比邻星，大约要 7.5 万年。
下列哪个天体不是在太阳系里形成的？答案：奥陌陌。奥陌陌是 2017 年发现的第一个已知星际天体，它从别的恒星系飞来，正在离开。
「宇宙学事件视界」意味着什么？答案：有些星系今天发出的光永远到不了我们。宇宙在加速膨胀，足够远的星系退行得太快，它们今天发出的光永远追不上我们。那里的宇宙并没有结束。
第一代恒星（星族 III）和今天的恒星最大的区别是？答案：几乎不含比氦重的元素。那时宇宙里还没有重元素。它们可能非常巨大、非常短命，至今还没被确认直接观测到。
一茶匙中子星物质大约有多重？答案：几十亿吨。中子星密度约每立方米 4×10¹⁷ 千克，一茶匙（约 5 毫升）约 20 亿吨。
2015 年第一次探测到引力波时，LIGO 4 千米长的臂长变化了多少？答案：约质子直径的千分之一。约 10⁻¹⁸ 米。为了测出这么小的变化，LIGO 要隔绝地震、交通甚至海浪的振动。
天空为什么是蓝色的？答案：空气分子更容易散射波长短的光。这叫瑞利散射。日落时光要穿过更厚的大气，蓝光被散射掉，剩下红光和橙光。
原子的绝大部分是什么？答案：空的。原子核的直径只有原子的约十万分之一。如果原子有足球场那么大，原子核就像场地中央的一粒豌豆。
为什么水是 H₂O 而不是 HO？答案：氧原子需要再得到两个电子才稳定。氧的外层有 6 个电子，再共用 2 个就满了，所以它和两个氢原子各共用一对电子。
按质量算，地球上最多的元素是？答案：铁。算上地核，铁约占地球质量的三分之一。如果只看地壳，最多的是氧。
钻石和石墨都是由什么组成的？答案：碳。同样是碳原子，排列方式不同：钻石里每个碳原子连着四个邻居，石墨是一层层的六边形。
第一个人工制造出来的元素是？答案：锝。1937 年在回旋加速器废弃的钼箔里发现。它的名字来自希腊语「人造的」。
为什么铁是恒星核聚变的终点？答案：聚变铁不再释放能量。铁-56 附近的原子核结合得最紧。再往上聚变反而要吸收能量，所以大质量恒星的核心一旦堆满铁，就会坍缩。
光在真空中的速度大约是多少？答案：每秒 30 万千米。精确值是每秒 299,792,458 米。1983 年起，「米」就是用光速来定义的。
E = mc² 说的是？答案：质量和能量可以互相转换。1 克物质完全转化成能量约 9×10¹³ 焦，相当于约 2 万吨 TNT。
希格斯玻色子 2012 年在哪里被发现？答案：大型强子对撞机。欧洲核子研究中心的大型强子对撞机。它的发现证实了粒子获得质量的机制，2013 年的诺贝尔物理学奖颁给了提出这一机制的物理学家。
绝对零度是多少摄氏度？答案：−273.15 ℃。−459.67 是华氏度。绝对零度只能无限接近，永远达不到，这是热力学第三定律。
每秒穿过你指甲盖大小面积的太阳中微子大约有多少？答案：约 600 亿个。约每平方厘米每秒 600 亿个。它们几乎全都穿过你、穿过地球，一点痕迹也不留。
量子纠缠能用来超光速传递信息吗？答案：不能。纠缠两端的测量结果是相关的，但每一端单独看都是随机的，必须用普通信号把两边的结果对照起来，才能看出相关性。这叫不可通信定理。
「薛定谔的猫」本来想说明什么？答案：把量子叠加推到宏观世界会显得很荒谬。薛定谔 1935 年提出它，本意是批评当时流行的量子力学诠释，后来它反而成了量子力学最出名的形象。
热力学第二定律说的是？答案：孤立系统的熵不会减少。热量会自发地从热处流向冷处，反过来不行。它给了时间一个方向。
为什么在高山上，水不到 100 ℃ 就会沸腾？答案：气压低。气压越低，水分子越容易逃逸。在珠穆朗玛峰顶，水大约 70 ℃ 就沸腾了。
镜子里的你为什么左右颠倒，上下却不颠倒？答案：镜子真正翻转的是前后方向。镜子翻转的是垂直于镜面的方向。我们把镜中人想象成一个转过身来面对我们的人，才觉得左右反了。
原子核里的质子都带正电，为什么不会互相弹开？答案：强相互作用把它们拉在一起。在原子核的尺度上，强相互作用比电磁排斥强得多，但它的作用距离极短，出了原子核就几乎消失了。
「半衰期」指的是？答案：一半原子核发生衰变所需的时间。碳-14 的半衰期约 5730 年，所以能用来测定几万年以内的有机物的年代。

宇宙与物理每日问题：答案和解释

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