Наука — це систематична робота, яка будує й організовує знання у формі перевірених пояснень і передбачень про Всесвіт. Теорії в науці — це вичерпні пояснення деяких аспектів природи, які підтверджуються великою кількістю доказів. Це не просто припущення, а глибоке розуміння того, як влаштований світ, підтверджене ретельним тестуванням і експериментами. На цьому уроці буде розглянуто ключові наукові теорії, які складають основу нашого розуміння Всесвіту.
Теорія еволюції шляхом природного відбору, вперше сформульована Чарльзом Дарвіном, пояснює, як види еволюціонують з часом через випадкові мутації та відбір. У ньому стверджується, що люди з рисами, які покращують їхнє виживання та розмноження, з більшою ймовірністю передадуть ці риси наступному поколінню. З часом це може призвести до значних змін видів, що призведе до різноманітності життя, яке ми бачимо сьогодні.
Одним із класичних прикладів природного відбору в дії є випадок із перцевою моллю у Великобританії. До промислової революції більшість перцевих метеликів були світлого кольору, що маскувало їх від вкритих лишайниками дерев, захищаючи від хижаків. Під час промислової революції забруднення вбило лишайники та потемніло дерева сажею. Молі, які були темнішого кольору, тепер мали перевагу у виживанні, і з часом популяція перейшла від світлих до темних метеликів. Ця зміна була прямим результатом природного відбору, спричиненого змінами навколишнього середовища.
Теорія Великого вибуху є провідним поясненням того, як виник Всесвіт. Це свідчить про те, що Всесвіт колись був у надзвичайно гарячому та щільному стані, який швидко розширювався. Це розширення тривало протягом мільярдів років, утворюючи Всесвіт, яким ми його знаємо зараз. Одним із доказів, що підтверджує цю теорію, є космічне мікрохвильове фонове випромінювання, яке є післясвітом Великого вибуху, виявлене в усіх напрямках неба, що свідчить про розширення Всесвіту з дуже гарячого та щільного стану.
Сер Ісаак Ньютон сформулював три закони руху, які описують зв’язок між тілом і силами, що діють на нього, а також його рух у відповідь на ці сили. Ці закони були наріжним каменем у розвитку класичної фізики.
Теорія відносності Альберта Ейнштейна ділиться на дві частини: спеціальну і загальну теорію відносності. Спеціальна теорія відносності ввела ідею про те, що закони фізики однакові для всіх спостерігачів без прискорення, і вона показала, що швидкість світла у вакуумі однакова незалежно від швидкості, з якою рухається спостерігач. Загальна теорія відносності, з іншого боку, узагальнює це, щоб включити гравітацію як властивість простору та часу або простору-часу, а не як силу, що діє на відстані.
Одним із найвідоміших рівнянь цієї теорії є \( E = mc^2 \) , яке показує еквівалентність маси та енергії. Це рівняння означає, що невелику кількість маси можна перетворити на велику кількість енергії, пояснюючи потужний вихід ядерних реакцій і зірок, включаючи наше Сонце.
Квантова механіка — фундаментальна теорія фізики, яка описує фізичні властивості природи на рівні атомів і субатомних частинок. Одним із ключових принципів квантової механіки є принцип невизначеності, який стверджує, що ми не можемо точно знати як положення, так і імпульс частинки одночасно. Цей принцип кидає виклик класичній ідеї детермінізму та вводить концепцію ймовірностей у фундаментальне розуміння фізичної реальності.
Експеримент, який демонструє квантові ефекти, — це експеримент із подвійною щілиною, який показує, що світло та матерія можуть демонструвати характеристики як класично визначених хвиль, так і частинок, явище, відоме як подвійність хвиля-частинка. Коли електрони пропускають через подвійну щілину на екран, вони створюють інтерференційну картину, типову для хвиль, а не те, що ви очікували б, якби вони були просто частинками.
Мікробна теорія захворювання стверджує, що мікроорганізми, відомі як патогени або «мікроби», можуть призвести до захворювання. Ця теорія була розроблена в середині 19 століття вченими, зокрема Луї Пастером і Робертом Кохом, які виявили, що мікроорганізми викликають бродіння та захворювання відповідно. Теорія мікробів привела до значного прогресу в охороні здоров’я, гігієні та лікуванні хвороб за допомогою щеплень і антибіотиків.
Наукові теорії забезпечують основу для розуміння світу природи. Вони базуються на емпіричних даних і підлягають перегляду в міру появи нових доказів. Теорії, які обговорюються на цьому уроці, утворюють деякі фундаментальні концепції, які сформували сучасну наукову думку.
