五年级下册主题学习金色童年中的陀螺读后感
目前观测到最近的星系（可能还有没发现的）应该就是“大犬座矮星系”，它距离银河系中心仅4.27万光年。
不过它是矮星系，是银河系的附属星系（卫星星系），因此如果要说和银河系同级别的巨大星系中哪个最近，那就是仙女座星系。
陀螺不倒的原理
这就是陀螺的运动特性，学术用语是“刚体绕定点旋转”。
几乎所有的人都接触过陀螺，不知有多少人想过它为什么会这样。
早在十七世纪，陀螺问题是著名的世界难题，号称“数学水妖”，吸引了众多的名家潜心研究，欧拉、拉格朗日等泰斗都曾为此付出心血，但是却没有找到最终答案。
为此，法国科学院曾三次向全世界征解，最终由俄国天才女数学家索非亚于1888年借用椭圆积分中的阿贝尔函数解决，陀螺问题告一段落。
今天，已经无从查考法国科学院当年征解的题目是什么，只模糊地知道是“刚体绕定点转动问题”，这或许应该分解为两个问题，一是陀螺运动的规律，也就是刚体绕定点转动时的数学描述；二是陀螺为什么不倒，也就是表面运动规律背后的原因。
前人对陀螺的分析都借助了角动量（动量矩）守恒，利用数学中的矢量计算规则（叉积）建立方程，精确求解陀螺在各种情况下的运动状况，索非亚的陀螺模型最为复杂，仍然可以用数学方程加以描述，由此可见对陀螺运动规律的研究已经尽善尽美。
但是赞美之余，总觉得还有些缺憾，这些非凡的成就可以说对陀螺运动的表面现象总结的极为透彻，但是好像没有说清陀螺为什么不掉下来。
角动量守恒定律指出，旋转的陀螺角速度矢量与重力矩的乘机遵循右手螺旋定则，即它们的叉积垂直于两矢量决定的平面，因此陀螺重心的运动也将遵循叉积的方向。
这实际上可以简化为：因为旋转的陀螺重心不沿重力方向运动（不倒），所以它就不倒
这好像是自身印证，并没有说明问题。
如果法兰西科学院征解的题目是“陀螺为什么不倒”，可以说此问题至今无解。
陀螺究竟为什么不倒
这个原因本应简洁清晰，就象f=ma一样能够被人们理解接受，因为陀螺现象在宇宙中最为普遍，大至天体星系，小至电子光子，以及我们日常所见任何旋转的物体，都遵循着陀螺运动规律。
如此普遍的、触目可及的现象，理应有一个根本的、简洁的解释。
一、简化陀螺 为方便分析，将陀螺简化为匀质薄圆盘，并选圆盘边缘一质点m进行分析。
下面将以表盘标示陀螺旋转盘二、质点的运动 陀螺受到重力与支点的反作用力共同作用，将产生如下的运动。
上沿质点m产生向右垂直于自转平面的加速度a，同时下沿质点向左出现加速度a。
根据牛顿第二定律，f=ma，既然有加速度，必然存在同方向的力f，因此陀螺的旋转盘受到了力偶MgL的作用，产生了以直径为轴的翻转。
外力矩=MgL 陀螺的下倒实际上就是圆盘在MgL的作用下，出现以下图H为轴的翻转。
（定义陀螺自转轴方向为轴向） 由于圆盘翻转，质点m在不同的位置获得不同的轴向加速度，12、6点处值最大为A，方向相反，t时刻为a=Asin(ωt)。
其所受力为f=ma=mAsin(ωt)，mA=F，因此f=Fsin(ωt)。
由于圆盘自身以角速度ω自转，因此可知，质点m在轴向受到周期性力f的作用。
受力（加速度）分布见图三、简协受迫振动 建立以圆盘中心为原点、与圆盘自转速度相同的旋转质心坐标系在此坐标系内观察圆盘中心与质点m连线的运动，可以发现这是一个以R为摆长，质点m为摆锤，受周期力f=Fsin(ωt)作用的单摆。
其摆动周期为2π\\\/ω。
质点m作受迫振动。
关于单摆，摆锤的受力与运动的关系可以叙述为： 摆锤受力最大时，其运动速度最小（瞬间静止）；摆锤受力最小时（f=0），其运动速度最大，此时质点处于3、9点位置，运动速度就是陀螺以12、6连线为轴翻转时边缘的最大线速度，与圆盘半径的比值就是进动角速度。
因此，质点m在轴向的速度变化始终比加速度落后一个相位。
即f(t)=Fsin(ωt) a(t)=f\\\/m=Fsin(ωt)\\\/m v(t)=Fsin(ωt+π\\\/2)\\\/mω=Fcos(ωt)\\\/mω 四、分析 圆盘上所有质点都遵循着简谐振动的规律。
质点速度（运动）分布见图 质点m在运行一周的过程中，12、6两处受力最大但速度为0，3、9两处速度最大但受力为0，因此，质点每运行一周，其运动轨迹将沿竖向轴偏转一个角度。
圆盘上所有质点以3、9连线为轴，上下两半部分运动相互抵消，因此圆盘不出现以3、9连线为轴的翻转。
（定轴性） 所有质点以12、6连线为轴，分左右两部分，运动方向相反，运动效果累加，因此圆盘整体将以12、6连线为轴，出现翻转。
（进动性） 五、继续深入 揭开陀螺问题的关键，在于将陀螺的下倒理解为旋转盘的翻转（自转轴方向变化），陀螺上的质点在做高速圆周运动的同时，在轴向出现高频振荡。
从而引起上述分析结果。
下面进行定量分析 （待续） 六、受力与运动分析 质点m受周期力f=Fsin(ωt)作用，周期为2π\\\/ω。
根据以上分析: 在6、12点处加速度最大，A=F\\\/m,但运动速度为0； 在3、9点位置，其受力（加速度）为0，速度最大（也就是摆锤到最低点，f=0，a=0）I……圆盘转动惯量（以直径为轴，上图的3、9连线） Q……外力矩 α……角加速度 根据刚体转动定律有 α=Q\\\/I 12点处的加速度A=αR=QR\\\/I； 质点受力F=mA=mQR\\\/I……（1） 质点m自此点开始，旋转至9点处，时间t=π\\\/2ω,f=Fcos(ωt),此时速度为: v=Fsinωt\\\/(mω)=F\\\/(mω) v是质点到9点时，离开原自转平面的速度，也就是圆盘以12、6为轴翻转时9点的线速度，因此圆盘以竖直轴翻转的角速度: Ω=v\\\/R=F\\\/(Rmω)……（2） 将（1）代入（2）得： Ω=mQR\\\/IRmω=Q\\\/Iω……（3） 具体到陀螺，外力矩Q=MgL，其进动角速度Ω=Q\\\/Iω=MgL\\\/Iω……这刚好是我们熟悉的进动角速度公式。
七、后记 终于将角动量守恒和f=ma联系起来，为矢量叉乘的方向问题找到了理论依据，纯粹从力与运动的角度揭开了“陀螺为什么不倒”秘密。
事情还没有结束，由此引出的问题或许更为艰难： 对一个特定环境下的特定的陀螺，外力矩MgL和自转角速度ω都存在一个临界值，外力矩一定时自转角速度必然有个最小值、自转角速度一定时外力矩必然有个最大值，在此范围内陀螺作规则运动，一旦越界，陀螺将不能保持平衡而倾倒，这个临界值如何确定质点受迫振动的运动方程是常微分方程，尤其是阻尼振动，更加复杂，与椭圆方程有关。
（1888年索非亚就是利用椭圆积分解决的陀螺问题，不知具体内容，或者我正在她走过的路的起点上
） 以下摘录有关资料上的几段话： “上式是振动系统的振动特性与驱动力间的关系式，称为频率特性。
注意到其第一项是随时间衰减的，在经过一段时间之后这一项将衰减到可以忽略的程度，这个衰减过程常称为系统的过渡过程，最后仅剩下第二部分。
因此我们也可只讨论第二部分的特性。
”或参考 这个随时间衰减的特性似乎论述的是“章动”。
“综上所述，受驱单摆的运动状态有如下特点： ⑴在小驱动力下，单摆作规则的周期运动。
当驱动力矩增加到某—临界值时，单摆从周期的运动状态进入随机运动状态，这种状态常被称为混沌。
” 这也许就是我们希望找到的最大外力矩的临界值。
“设驱动力振幅F保持常数，而驱动力频率n由小到大值缓慢增加，这时振幅逐渐增加，即共振点由1运动至2。
然而在到达点2后，如再继续增加n值，则振幅A发生向上跳变，由点2跳到点3，并伴随着解x的相位反相。
再继续增加n值，则振幅逐渐减少。
当n值由大到小减少时，开始振幅逐渐递增加，在到达点4后，再继续减小n值时，振幅又发生一次跳变到低值，振幅由4一下跳到最低值，同时振动相位又将出现一次反相。
” 这应该就是最小自转角速度的临界点，同时说明了反向进动问题
太阳系九大行星的直径,大小顺序是什么?
1、宇宙的起源宇宙是如何起源的?自古以来一直是人类最感兴趣和不懈探索的问题。
历史上曾经出现过各种各样的神话传说，如中国古代盘古开天辟地、欧洲神话上帝创造了天地万物等等，但宇宙的起源本身却是一个科学问题。
20世纪以来，由于科学技术的发展，人们在对宇宙观测中取得了越来越多的重大发现。
20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先认识到了旋涡星云正快速远离人们而去。
1929年哈勃通过对星系光谱的研究，发现星系的运动有如下特点：所有的星系都在远离我们而去；星系离我们越远，运动的速度越快；星系间的距离在不断地扩大。
对于宇宙的起源，最有影响的假说就是美国天文学家伽莫夫提出的大爆炸理论，他认为宇宙曾有一段从密到稀，从热到冷，不断膨胀的过程，这个过程就好像是一次规模巨大的爆炸!大爆炸理论把宇宙的演化分为以下几个阶段:第一阶段 基本粒子形成阶段（宇宙的极早期），在大爆炸发生后的第一秒内，宇宙就进入了基本粒子阶段，这时宇宙处于一种极高温、高密的状态，温度高达100亿摄氏度，在宇宙里没有任何化学元素，只有各种基本粒子形态的物质存在，如:中子，质子，电子，光子等!宇宙在这个阶段的时间特别短，在不到1秒钟就完成了!第二阶段 辐射阶段（元素起源阶段），从大爆炸后的第一秒到三分钟，宇宙就进入了辐射阶段，这时宇宙的温度降到10亿度左右，宇宙各处都充满了排斥（辐射），在以辐射为主阶段的后期，实物（质子，中子，电子等粒子）已开始发生了很大的变化，当温度进一步下降时（时间约为三分钟），中子开始失去自由存在的条件，开始与质子合成重氢（氘）、氦等核元素，于是就形成了几种不同的化学元素，核合成结束后，氦的含量按质量计算约占25-30%，氘占1%，其余大部分都是氢，由于氦十分稳定，所以这些氦能够一直保留到今天，这一阶段足足持续了将近一万年!第三阶段 实物阶段 约在大爆炸后一万年，随着宇宙的膨胀，温度下降到几千摄氏度，实物密度大于辐射密度，辐射退居次要位置，辐射减退后，宇宙间主要是气状物质，由于这种实物物质不再受辐射的影响，当发生某种非均匀扰动时，有些气体物质在引力的作用下凝聚成气体云，气体云再进一步收缩就产生了各种各样的星系，成为我们今天所看到的宇宙，在无数恒星的演化中产生了太阳、太阳系。
宇宙既然是在一次大爆炸中诞生，那就可以谈论它的年龄。
大爆炸宇宙学预言宇宙今天的年龄约为150亿年，宇宙中的结构，例如恒星、星系等，都是在宇宙形成以后逐渐形成的，所以它们的年龄必须小于宇宙年龄。
近年来，人们通过采用多种不同的方式来测定星系和恒星的年龄，例如测量放射性元素及其衰变产物在星体中的丰度等，最后得到的结果是完全一致的，即星系和恒星的年龄，都在几十亿年的数量级，这与宇宙的年龄是相容的。
但也有人认为如果宇宙有一个起源，它就有一个绝对时间的原点，破坏了时间的相对性，所以这个因果律便是一个绝对的定律。
最近美国的哈伯太空望远镜观测到一些现象，显示这个绝对的因果律出了问题。
也就是说宇宙可能没有起源，就像相对性的空间一样，时间也是没有原点，时间也不是绝对的。
哈伯太空望远镜的观测显示，如果宇宙真是由大爆炸所造成的，那么爆炸距现在的时间是小于很多老星球的年龄。
最老星球的年龄可达一百六十亿年，这比宇宙的年龄大。
这个发现在英国的《自然》杂志发表，引起天文物理界莫大的震撼。
所以这些理论是科学假说，不可能是十全十美和一成不变，都是在不断进步和完善的。
但科学假说对我们科学的发展有一定的促进作用。
虽然有异议但大家还是比较认同大爆炸宇宙论。
斯蒂芬－霍金教授是世界著名的物理学家。
他提出的黑洞理论和宇宙无边界的设想成了现代宇宙学的重要基石。
霍金的宇宙无边界设想是这样的：第一，宇宙是无边的。
第二，宇宙不是一个可以任意赋予初始条件或边界的一般系统。
霍金预言宇宙有两种结局：它可以永远地膨胀下去，或者它会塌缩而在大挤压处终结。
中国古代天文中有丰富的关于宇宙结构的设想。
远在人类社会的早期，中国古代就逐渐形成“天圆如张盖，地方如棋局”的朴素的直观见解。
到了3000年前的西周时代，又逐渐形成了“盖天说”。
盖天说认为，大地不是平整方形，而是拱形，天空如一个斗笠，大地犹如一个倒扣的盘子。
战国时代的尸佼在《尸子》一书中对宇宙概念明确写到“四方上下曰宇，往古来今曰宙。
”意思是：宇表示东南西北上下六个方向，即表示空间；宙表示过去、现在和将来，即表示时间。
东汉著名天文学家张衡在《浑天仪图注》一书中载有：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小，天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。
”这里描述的是浑天说。
这个学说最大成就是肯定了大地是球形的，同时大地是悬在空间的球体。
托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动。
从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的圆轨道上绕地球运转。
1543年，波兰天文学家哥白尼在临终时发表了一部具有历史意义的著作——《天体运行论》，完整地提出了“日心说”理论。
这个理论体系认为，太阳是行星系统的中心，一切行星都绕太阳旋转。
地球也是一颗行星，它一面像陀螺一样自转，一面又和其他行星一样围绕太阳转动。
星云：是由气体和尘埃物质组成的巨大云雾状天体。
直径大多十几光年。
人们把宇宙中星际气体、尘埃和粒子流等物质叫做“星际物质”。
星际物质在宇宙空间的分布并不均匀。
在引力作用下，某些地方的气体和尘埃可能相互吸引而密集起来，形成云雾状。
人们形象地把它们叫做“星云”。
太阳系是由一块星云收缩形成的，先形成的是太阳，然后，剩余的星云物质进一步收缩演化，形成地球等行星。
理论依据：九大行星绕日运行的特征。
同向性—公转方向与自转方向相同；共面性—公转轨道平面大多接近于同一平面；轨道的近圆性。
“神创论”——生命是由上帝创造的，“圣经”中详细描述了上帝创造各种生物以至最后创造人的故事。
西方有亚当和夏娃的故事，东方有女娲造人的传说。
“自然发生论”——古代中国、埃及、希腊都曾经有过“腐草化萤”、“腐肉生蛆”、“淤泥生鼠”等说法，认为生物从非生物环境中自然发生出来。
“宇生论”——认为地球上生命来自宇宙空间别的星球。
认为，地球上生命的种子来自宇宙，还有人推断，是同地球碰撞的彗星之一带着一个生命的胚胎，穿过宇宙，将其留在了刚刚诞生的地球之上，从而地球上才有了生命。
但是，一些科学家却对此类假说持强烈的反对意见。
他们认为，彗星是带来了某些物质，但那不是决定性的，产生生命所必需的物质在地球上本来就已经存在。
“生命化学起源”——认为地球上的生命是由非生命物质通过漫长的化学变化过程演变而来（从无机小分子到有机小分子、到有机高分子、到多分子体系，最终演变为原始生命），这是目前被广泛认同的一种学说，但仍有待于进一步证实。
对于生命诞生的探索。
自60年代以来，科学家又相继发现了一些新的科学事实：（1）1969年“阿波罗号”登月成功，揭示月球表面的许多环形山是陨石坑。
它们是月球刚形成时被大量天体撞击造成的。
这表明太阳系初期，天体碰撞频繁，地球也不会例外。
可以推测，那时地壳比较脆弱，到处火山爆发，地球表面温度极高，即使有少量的CH4和NH3放出，也会立刻被高温和极强的紫外辐射裂解为CO2、H2和N2。
（2）天文学家已发现了数十种星际分子（指存在于星际空间的分子），它们大多是有机化合物。
1959年9月，坠落在澳大利亚麦启逊镇的陨石中人们发现了多种氨基酸和有机物……早期地球的特点：——一个由岩浆构成的炽热球。
岩浆喷发 熔岩流； 水蒸气凝结 原始海洋； 原始大气 不含氧气。
化学进化说认为，生命起源于原始地球上的无机物，这些无机物在原始地球的自然条件作用下，从无机到有机、由简单到复杂，通过一系列化学进化过程，成为原始生命体。
元古代 （25 亿年到 5.7 亿年前）元古代生物界占主导地位的是菌、藻类古生代（ 5.7 亿年到 2.3 亿年前）
马赫原理什么
马赫的观点是，物体的运动不是绝对空间中的绝对运动，而是相对于宇宙中其他物质的相对运动，因而不仅速度是相对的，加速度也是相对的；在非惯性系中物体所受的惯性力不是“虚拟的”，而是一种引力的表现，是宇宙中其他物质对该物体的总作用；物体的惯性不是物体自身的属性，而是宇宙中其他物质作用的结果。
马赫的精辟见解被爱因斯坦取名为马赫原理。
