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黑洞信息悖论简介黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，它的存在和性质一直以来都是天文学家和物理学家们关注的焦点。
然而，黑洞的存在也引发了一个令人困惑的问题，即黑洞信息悖论。
本文将对黑洞信息悖论进行简要介绍，并探讨其可能的解决方案。
一、黑洞的形成和特性黑洞是由恒星在其演化过程中耗尽燃料后发生引力坍缩而形成的。
当恒星质量超过一定临界值（称为“史瓦西半径”），引力将无法抵抗坍缩，恒星将坍缩成一个极为紧凑的天体，形成黑洞。
黑洞的特点是具有极强的引力，甚至连光都无法逃离其吸引力。
二、黑洞信息悖论的提出黑洞信息悖论是由物理学家斯蒂芬·霍金于1974年提出的。
根据量子力学的原理，信息是不可破坏的，即信息在物理过程中不会丢失。
然而，根据经典的爱因斯坦广义相对论，黑洞会将物质和信息吞噬并永久地隐藏在其事件视界内，这就意味着信息似乎会被黑洞摧毁，与量子力学的原理相矛盾。
三、信息守恒定律的挑战黑洞信息悖论挑战了物理学中的信息守恒定律。
根据信息守恒定律，信息在物理过程中是不可破坏的，即信息不能从物理系统中消失。
然而，黑洞的存在似乎违背了这一定律，因为黑洞会将物质和信息吞噬并永久地隐藏在其中。
四、可能的解决方案为了解决黑洞信息悖论，物理学家们提出了一些可能的解决方案。
其中最有希望的是所谓的“黑洞蒸发”理论，由霍金在1974年提出。
根据这一理论，黑洞会通过所谓的“霍金辐射”逐渐失去质量和能量，最终完全蒸发消失。
在黑洞蒸发的过程中，黑洞所吞噬的物质和信息将会以一种微弱的辐射形式释放出来，从而保证了信息的保存。
然而，黑洞蒸发理论仍然存在一些问题和争议。
首先，黑洞蒸发的时间尺度非常长，远远超过宇宙的寿命，因此我们无法直接观测到黑洞蒸发的过程。
其次，黑洞蒸发理论还没有得到实验证实，因此仍然需要更多的研究和观测数据来验证其正确性。
另外，一些物理学家提出了其他可能的解决方案，如“黑洞信息悖论的解决”和“黑洞信息的保护”。
这些理论涉及到量子纠缠、弦理论等前沿物理学的概念，需要更深入的研究和探索。
天文学上的旷世之争笔记摘要：一、前言二、天文学上的旷世之争背景1.宇宙观念的演变2.科学家们的争论三、旷世之争的主要内容1.地心说与日心说2.恒星演化与宇宙起源四、旷世之争的影响1.科学发展的推动2.人类对宇宙认识的深入五、结论正文：【前言】自古以来，人类对宇宙的探索从未停止。
在漫长的历史中，发生过许多关于宇宙观念的争论，其中最著名的当属天文学上的旷世之争。
本文将围绕这一主题展开讨论，以揭示这场旷世之争背后的科学原理以及对人类认识宇宙的深远影响。
【天文学上的旷世之争背景】【宇宙观念的演变】自古以来，人们根据自己的生活经验和观察，对宇宙的观念不断演变。
早期的地心说认为地球是宇宙的中心，太阳、月球、行星和恒星都围绕地球运动。
这一观点在古希腊时期由哲学家阿里士多德提出，并在中世纪时期被基督教所接受。
【科学家们的争论】随着科学技术的进步，越来越多的科学家开始对地心说提出质疑。
其中最著名的当属尼古拉·哥白尼，他在16 世纪提出了日心说，认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星围绕太阳运动。
这一观点引发了天文学上的旷世之争，也成为了现代天文学的开端。
【旷世之争的主要内容】【地心说与日心说】地心说与日心说是旷世之争的核心内容。
地心说主张地球是宇宙的中心，而日心说则认为太阳才是宇宙的中心。
这场争论的最终结果是以日心说的胜利而告终，它推翻了地心说，并为现代天文学的发展奠定了基础。
【恒星演化与宇宙起源】在旷世之争中，恒星演化和宇宙起源也是重要的议题。
科学家们通过对恒星的研究，揭示了它们的演化过程，从而为宇宙起源的研究提供了重要线索。
这些研究成果不仅丰富了人类对宇宙的认识，也为未来的宇宙探索提供了方向。
【旷世之争的影响】【科学发展的推动】天文学上的旷世之争对科学发展产生了深远的影响。
这场争论使得科学家们开始更加重视实证主义，以观测和实验为基础的研究方法逐渐成为科学界的主流。
同时，旷世之争也促使科学家们不断探索新的领域，为科学技术的进步提供了动力。
黑洞为什么是黑的黑洞之黑的原因，因为霍金说“黑洞无毛”。
所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来，既然无光线反射，就是黑的了。
那么，根据科学家的猜想，宇宙物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向∞大的“点”。
而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径)，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。
这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。
所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。
这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。
许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。
不过，这些当代宇宙学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。
有兴趣的朋友可以阅读专门的论著，例如霍金著《时间简史》就是一本通俗易懂的科普读物。
虽然，霍金辐射相当于在理论上证明了黑洞具有寿命，但同时也产生了一个新的问题，即信息是否会丢失。
要知道原本物体的是携带着大量的自身信息进入黑洞的，而现在黑洞却通过外部的量子涨落随机的辐射能量，且这种辐射并不包含内部的任何信息，随着不断的能量释放，黑洞终有一天会蒸发消失，而原先内部的信息也就完全丢失了，但量子理论认为信息不可丢失，于是就产生了所谓的黑洞信息悖论。
从黑洞无毛到霍金辐射，引来黑洞信息悖论，两大基础理论的碰撞！l 黑洞无毛定理：任何天体在坍缩为黑洞后，它的基本性质只剩三个：质量、角动量以及电荷l 霍金辐射：黑洞会不可避免的失去质量，如果得不到补充，黑洞将逐渐缩小直到完全蒸发消失。
哲学著名十大悖论哲学是一门深入探讨人类思维与存在的学科，它常常涉及到一些引人深思的问题和悖论。
悖论是指在逻辑上是合理的，却违反了直觉的理念或概念。
下面将介绍十个哲学上的著名悖论。
1. 赫拉克利特的悖论：赫拉克利特是古希腊哲学家之一，他提出了关于变化和恒定性的悖论。
他认为，世界上一切都在不断变化，没有什么是永恒不变的，然而他又声称“你不能两次踏入同一条河流”，即认为事物是恒定的。
这种观点似乎和他之前的理论相悖，从而引发了思考。
2. 焦阿基姆的悖论：焦阿基姆是德国哲学家，他提出了一个有关自由意志与命运的悖论。
他认为，人类有自由意志来做决定和选择，然而，他同时又提出了“你打算预测这次航班不会坠毁”这样的命题。
这种观点看起来矛盾，因为如果一切都是命中注定的，那么自由意志是否存在？3. 孔子的悖论：孔子是中国古代思想家之一，他提出了“行有不得，反求诸己”的悖论。
他认为，一个人如果遵循道德原则去做事，那么他就能达到心灵的平静和安宁。
然而，如果一个人刻意去寻求心灵的平静，他却不能达到。
这种看似矛盾的观点引发了关于道德和心灵寻求的深思。
4. 牛顿的悖论：牛顿是著名的物理学家，他提出了关于光的悖论。
在他的理论中，光被认为是粒子，并以直线传播。
然而，他的实验证明了光具有波动性质，并可以被折射。
这种观点的矛盾性使光的本质成为一个深思的问题。
5. 帕斯卡的悖论：帕斯卡是法国数学家和哲学家，他提出了关于信仰和理智的悖论。
他认为相信上帝的存在与无神论者相信不存在神的理由一样合理。
这种观点引发了关于信仰和理智之间的冲突的思考。
6. 烟蒂悖论：烟蒂悖论是关于无穷的悖论之一。
它是指人们丢弃烟蒂的行为，因为他们认为烟蒂是一个小事情不值得关注。
然而，当人们把所有的小事情加在一起时，它们合在一起就成了一个大问题。
这种观点引发了人们对于无穷和有限之间关系的思考。
7. 忒修斯之船悖论：忒修斯之船悖论是关于个体与识别之间的悖论。
悖论的场景是，在多年的航海中，船上的木板一个接一个地被更换，直到没有一块原始的木板存在。
有关悖论思维例子有哪些所谓悖向思维,笼统地说就是指背离原来的认识并在直接相对立的意义上去探索新的发展的可能性。
下面小编为你整理关于悖论思维例子，希望能帮到你。
有关于悖论思维的例子“两个信封”问题是蒙提霍尔一个鲜为人知的变体，基本理论为：给你两个装钱的信封，其中一只信封中的钱是另一只的两倍，选择一个信封，打开，此时，你可以选择拿走手上信封里的钱，或者拿走另一个信封，哪种方式获得的钱最多呢?一开始，你拿到钱多的那个信封的概率为50%，假定你手上信封里的钱为Y，那么接下来在计算概率常犯的一个错误就是：1/2(2Y) + 1/2(Y/2) = 1.25Y，如此一来，你就会不停捡起下一只信封，因为这么一算，下一只信封的钱永远会比手上信封的钱要多一些，这也是这个问题成为悖论的原因。
针对这个问题，如今许多科学家们给出了自己的答案，但是没有一个答案得到多数人的肯定。
有关于悖论思维的例子汤姆生是20世纪的英国哲学家，他的最主要贡献就是汤姆生的灯悖论，该悖论主要研究“超任务”现象(要求完成无限连续任务的任一逻辑佯谬)。
悖论内容如下：一盏装有开关按钮的灯，利用按钮不停开灯，关灯，每一次开(关)灯动作用时为上一关(开)灯动作用时的一半，那么在确定时间内，这盏灯是开着的，还是关着的呢?从“无限”的本性考虑，我们永远不会知道这盏灯是开着的还是关着的，因为最后的开(关)动作永不存在，这类悖论最早由埃利亚(意大利城市)的芝诺提出，“超任务”是一种在逻辑上无解的悖论，然而有些哲学家，如贝纳塞拉夫，仍旧认为汤姆生的灯这种机器在逻辑上是可行的。
有关于悖论思维的例子目前，我们的太阳比40亿年前明亮40%，这个悖论也就应运而生，如果这种假设成立，那么当时的地球接受的日照比现在少得多，因此，地球表面应是冰雪覆盖的世界。
1972年，著名科学家卡尔·萨根(Carl Sagan)提出了这一悖论，许多科学家百思不得其解，因为证据显示，当时地球表面有几处已被海洋覆盖。
费米悖论：外星人在哪儿呢？人类还未找到外星人的4种原因地球真的是宇宙中唯一有生命的星球吗？如果不是，那为什么人类连飞船，探测器或者是一段信息之类的证据都找不到？他们究竟在何方？1950年，著名科学家，诺贝尔物理学奖得主费米，在一次非正式的讨论中，忽然抛出了这样一个耐人寻味的问题，他们都在哪儿呢？这简简单单的七个字就是费米悖论的精髓所在。
在恩利克，费米看来啊，人类诞生至今才300多万年，就拥有了登月的能力，如果再给我们一点时间，人类将实现星际航行，飞出太阳系乃至银河系。
不过问题是，人类的300万年相对于宇宙的137亿年来说，几乎只是一个瞬间。
倘若将这137亿年压缩成一年，那么我们人类是在最后一天晚上，也就是12月31日的22:54:54才登场的，在最后的0.02秒现代人刚刚用上了互联网。
如果外星人真的存在，那么从理论上来讲， 99.9%的地外文明都有，远比地球文明先进，这就意味着他们已经掌握了星际航行的能力，也应该到访过地球。
可直到现在，我们都没有找到任何有关外星人的蛛丝马迹，即使有人声称自己亲眼见过ufo，但没有一个人能拿出确凿的证据。
其次，银河系有着2000多亿颗恒星，可观测，宇宙中又有着上千亿个像银河系这样的星系，而每颗像太阳这样的普通恒星又几乎都有自己的恒星系统，拥有着不止一颗像地球，火星这样的行星这就意味着可观测宇宙中有亿万颗行星。
在比地球上的沙子还多的行星当中啊。
即便智慧生命出现的概率极小，也不可能只有地球是特殊的。
而根据天文学家德雷克提出的德雷克方程式估测，宇宙中至少有上亿个高级文明，而我们的银河系也应该有几十万个地外文明存在，那么它们为什么还没有出现呢？如果外星人真的存在，为什么他们从未到访过地球呢？他们究竟在哪儿呢？根据现有的科学理论和生命演化史，科学家们推出了以下四种猜测。
猜想一，外星文明造访过地球，只是我们没有能力观测他们，要知道现在的地球文明还是最低级的原始文明，处在婴幼儿阶段，人类科技和地球资源对他们没有任何价值，所以说地球顶多就是地外文明的研究对象。
分享14个比较有意思的悖论1. 全能悖论The Omnipotence Paradox假如一个万能的人（例如神）制造一颗重连到他也无法举起的石头，那他还是万能的吗? 这悖论表示假如一个万能的人可以做任何的事，那他也可以限制自己做某些事，因此他就无法做任何的事，但另一方面假如他无法限制自己的能力的话，那这就会是一件他无法做的事。
2. 堆垛悖论The Sorites’ Paradox这悖论可以用沙子来解释:情况1：1,000,000粒沙子是一个丘情况2：一个丘减掉一粒沙子还是一个丘你假如一直重复这情况的话（每次都减掉一粒沙子），最后的结果会是一个丘等于一粒沙子。
一个人也许可以反驳说情况2不正确，他可以说1,000,000粒沙子不是一个丘，或他也可以说把一粒沙子拿掉就不算一个丘了，但这就必须先否定有丘的存在。
或他可以坚持一个丘就是一粒沙子。
3. 阿罗悖论The arrow paradox阿罗悖论里Zeno表示一个东西要移动时，它必须改变原本的位置。
他用一只射出的箭来举例，他说在任何时间的瞬间，箭要移动就必须到它在的位置，或到它不在的位置。
它无法到它不在的位置，因为这是一个时间的瞬间，而它无法到它在的位置因为它已经在那了。
换一句话说在任何时间的瞬间没有任何动作产生，因为瞬间就像一张照片。
这也被称作弗莱彻的悖论(fletcher’s paradox)，弗莱彻是弓箭制造者。
4. 阿基里斯与乌龟的悖论Achilles & the tortoise paradox阿基里斯与乌龟的悖论里，阿基里斯与乌龟比赛。
阿基里斯让乌龟先开始100英尺。
你应该会想一个跑得很快一个跑得很慢，阿基里斯应该可以追上乌龟。
假设人的速度是乌龟的10倍，那么当人跑完那100英尺后乌龟向前跑了10英尺；当人再跑完那10英尺后乌龟又向前跑了1英尺；如此无限跑下去，人永远追不上乌龟。
所以不管阿基里斯如何追乌龟都有追不完的距离，因为乌龟到过的地方有无限的点让阿基里斯去追。
《物理学十大悖论》1. 咱都知道运动得快，时间就变慢，这就是狭义相对论里的钟慢效应。
就好比你和朋友一起，你坐超高速飞船出去溜达一圈，回来发现朋友都变老了，你还年轻着呢！可这就奇了怪了，运动是相对的呀，从飞船上看，地球也在高速运动，凭啥是地球上的朋友变老？这就是时间旅行的祖父悖论，要是你回到过去不小心把祖父弄没了，那还咋有你呢？这时间线乱得，像团解不开的毛线球，让人头疼。
2. 量子力学里有个薛定谔的猫，听着就玄乎。
把一只猫关在装有毒药装置的盒子里，这装置有50% 几率触发，在没打开盒子前，猫处于既死又活的叠加态，你说怪不怪？我跟同学讨论这事儿，他瞪大眼说：“这咋可能，猫要么死要么活呀！”可量子世界就是这么不讲理，就像有个神秘的魔术师在背后操控，你永远猜不透盒子打开那瞬间，看到的是啥，真让人心里直痒痒，想搞明白咋回事。
3. 再讲讲芝诺悖论里的阿喀琉斯追乌龟。
阿喀琉斯跑得飞快，乌龟爬得贼慢，可乌龟先出发一段距离，按这理论，阿喀琉斯永远追不上乌龟。
为啥呢？因为每次阿喀琉斯跑到乌龟刚才的位置，乌龟又往前爬了一点，我弟听了直摇头，喊着：“这不对呀，明明能追上！”现实里咱也知道肯定能追上，可这逻辑一环扣一环，像个迷宫，把简单的追及问题变得复杂得要命，让人困惑不已。
4. 还有个双生子佯谬，一对双胞胎，一个坐飞船星际旅行，一个待在地球。
等旅行的回来，发现他比地球上的兄弟年轻好多。
我一朋友就问：“都是双胞胎，咋差别这么大？”飞船加速减速改变了时空，可这违背咱日常认知，同样的时间流逝，咋就不一样了呢？感觉像进了两个不同流速的时间河道，分道扬镳，太不可思议。
5. 麦克斯韦妖听说过没？这小妖守着两个连通的箱子，能识别分子冷热，把快的分子放一边，慢的放另一边，不就凭空造出温差，违反热力学第二定律啦？我跟老师探讨，老师笑着说：“这妖可不好找呢！”它要是真存在，世界能源问题不就解决了，可现实中哪有这好事，就像空中楼阁，看着美好，实际根本搭不起来，让科学家们为了找破绽费尽心机。
10大物理学难题困扰世界详细版《10 大物理学难题困扰世界详细版》物理学，这门探索宇宙万物奥秘的科学，一直以来都充满了无尽的谜题和挑战。
在其发展的历程中，有许多难题至今仍让科学家们绞尽脑汁、苦苦思索。
以下是 10 大困扰世界的物理学难题：1、黑洞信息悖论当物质坠入黑洞，似乎一切信息都消失无踪。
根据量子力学，信息不应被消灭，但黑洞的强大引力又似乎让信息无法逃出。
这一悖论挑战了我们对物理学基本原理的理解。
我们知道黑洞具有强大的引力，能将周围的物质吸入其中，形成一个极度密集的区域。
然而，当物质进入黑洞后，其携带的信息究竟去了哪里？是被永久地“囚禁”在黑洞内部，还是以某种未知的方式被“泄露”出来？如果信息消失，那么将违背量子力学的基本原理；但如果信息能够逃出，又与我们对黑洞的现有认识相冲突。
2、暗物质之谜天文学家通过观测星系的旋转速度和星系团的引力作用，发现存在大量看不见的物质，即暗物质。
但暗物质的本质究竟是什么，至今仍是个谜。
我们能够看到的恒星、行星等普通物质只占宇宙总物质的一小部分，而大部分物质是暗物质。
然而，暗物质不与电磁力相互作用，这使得它很难被直接探测到。
科学家们提出了多种假设，比如弱相互作用大质量粒子（WIMP），但目前还没有确凿的证据证明哪种假设是正确的。
3、暗能量的本质宇宙正在加速膨胀，而推动这种加速膨胀的力量被称为暗能量。
但暗能量究竟是什么，其性质和来源都还不清楚。
暗能量占据了宇宙总能量的大部分，但其本质却让科学家们困惑不已。
是一种新的能量形式，还是对现有物理理论的修正？对暗能量的研究不仅关系到我们对宇宙未来命运的理解，也可能会引发物理学的重大变革。
4、量子引力理论的构建量子力学和广义相对论在各自的领域都取得了巨大成功，但在微观尺度和强引力场中，它们却无法统一。
如何构建一个能够融合这两个理论的量子引力理论，是物理学的重大挑战之一。
试图将量子力学的微观世界和广义相对论的宏观引力现象统一起来，是一个极其困难的任务。
天文学的五大悖论有哪些通常，当一个问题被提出来的时候，最简单的答案就是“不知道”。
但有些时候，我们会遇到矛盾，即一套证据和理论推理所得出的结论与另一套证据互相矛盾。
这些矛盾常常很快就被解决了，但有的时候也会演变成悖论。
悖论最有强大的地方在于，它迫使我们重新思考证据和推理。
如果宇宙是自洽的，那么悖论就必定有解决的方法。
下面我们要讨论的是天文学上的五大悖论。
【无限的悖论】如果宇宙是无限存在的，就会产生许多的悖论。
当我们仰望天空时，无论是朝哪个方向，夜空看起来基本上都是一样的。
我们说宇宙是均匀和各项同性的。
当然，有一些地方会比另一些地方聚集更多的星系，但是恒星的分布在大尺度上还是相当均匀的。
基于此，我们不禁会想，宇宙是不是永恒存在并且无限大，而且到处都是一致的。
（稳恒态宇宙是由邦迪、戈尔德和霍伊尔提出的。
）如果情况真是如此，那么我们就会遇到一些棘手的悖论。
关于宇宙无限最著名的一个悖论是奥伯斯佯谬：如果宇宙是无限并且永恒的，那么为何夜空是黑暗的？乍听之下，这个问题的答案似乎显而易见。
越远的恒星就越暗，因此遥远的恒星因为太过昏暗而无法看见。
但是，在《引力的作用范围有多远？》中我们已经提到过，恒星的亮度遵从了一个非常特别的关系：平方反比定律。
一颗一定距离的恒星亮度与距离两倍远的四颗类似恒星的亮度一致，以此类推。
但是如果恒星的分布相当均匀，那么距离增加两倍恒星的数量就增加四倍。
所以虽然恒星随着距离的增加变暗，但越远就代表数量越多。
因此一个无限永恒的宇宙的天空应当是太阳一样明亮。
奥伯斯认为夜空应当与白天的太阳一样明亮。
（? Wikepedia）有意思的是，另一个基于热力学的悖论则认为天空应该是完全黑暗的，即克劳修斯佯谬。
热力学最基本的定律之一指出，热量从热的区域传至冷的区域，直至达到温度的平衡。
这在日常生活中很常见，比如一杯热咖啡会慢慢冷却到室温。
我们不可能看到它会通过降低周围的温度来自发加热。
根据热力学，恒星也最终会冷却。
在一个永恒的宇宙中，恒星应当早就消失在宇宙之中，而留下一个处处温度一致而毫无生机的宇宙。
那么，为何现在的宇宙并不寒冷，也不黑暗呢？当然，你可以说这是因为气体和尘埃在自身引力的作用下塌缩，因此新的恒星会不断生成，所以宇宙就自然不会完全黑暗。
但是，这又引发了另一个悖论：为什么引力会起作用？我们知道，引力也遵守平方反比定律。
在特定距离的物体对你施加的引力是距离两倍质量相同物体的四倍。
随着距离的增加，引力变得越来越弱，但它从未完全消失。
在一个无限的宇宙中，特定距离的质量也遵守平方反比定律。
任意一个方向对你施加的引力，在另一个方向总会有足够的质量来相互抵消。
这便是西利格佯谬，这意味着引力不会作用在任何东西上。
引力总会相互抵消，因此恒星就不会形成。
但事实却并非如此。
只要我们假设宇宙不是永恒的，也不是静态的，那么这些悖论就迎刃而解了。
现在我们知道，宇宙至大爆炸以来，才经历了138亿年，并且不断地在膨胀。
由于宇宙在膨胀，并且年龄有限，可观测宇宙并不延伸到无穷，因此奥伯斯和西利格的论证并不适用。
而由于宇宙的年龄有限，克劳修斯的论证也就无效了。
这个解决方法现在我们看来很显而易见，但却是一个很好的例子证明错误的假设很难被克服。
在哈勃观测到宇宙膨胀之前，多数人都愿意相信宇宙是永恒且静止的，就连爱因斯坦也因此犯了他“一生中最大的错误”。
而宇宙的起源于一个原始火球的理论刚被提出的时候听起来像是异端邪说。
但最终，所有的观测证据都指向宇宙有一个开端，无限宇宙的悖论也得到了完美的解决。
【超越绝对零度】白矮星随着时间流逝不断地冷却，它的温度会最终低于绝对零度吗？白矮星的大小与地球相当。
在1900年代早期，白矮星的发现曾令天文学家深感困惑。
对它们的温度和亮度分析，我们可以推断出它们只有地球般的大小。
通过双星系统，即白矮星围绕其他恒星的运动，我们又可以知道它们跟太阳的质量差不多。
问题是，如此大质量的物体被压缩至如此小的体积重怎么可能不自我坍缩呢？当时最流行的看法是，在巨大压力之下，电子会从原子中逃离并产生一种由自由电子和原子核构成的致密等离子体。
由于电子非常小，它们的行为会像理想气体一样遵从一般的温度和压力的关系。
白矮星的“电子气体”会有足够的压力来抵御恒星的继续坍缩。
这个解释听起来很合理，但是鼎鼎大名的爱丁顿却认为这会牵涉到一个热力学的悖论。
热力学基本定律指出，任何物体都不能冷却至低于绝对零度。
这对电子气体也适用。
由于白矮星辐射热和光，因此它们会随着时间推移慢慢冷却。
但爱丁顿注意到，白矮星的物质只有在强大的压力下才能存在。
如果把压力去除掉，那么其物质就会膨胀回普通的原子物质。
所以假设你现在发现了一个温度特别低的白矮星，其电子气体和原子核的温度会高于绝对零度，但其单位质量的能量会比普通物质在绝对零度时所拥有的低。
如果你舀起一点白矮星上的物质，去除压力后会发生什么？理论上，这勺物质的温度会比绝对零度还低，但这是热力学定律所不允许的。
1926年，富勒首先解决了该悖论。
他认为这个问题的根源在于错误的把电子视为如原子一样的经典物体。
电子服从量子力学。
由于泡利不相容原理，电子被挤压在一起的紧密程度是有限制的。
所以，白矮星中的电子气体并不会低于绝对零度，这是量子力学所不允许的。
短短的几年后，钱德拉塞卡在此基础上算出了白矮星的质量上限为1.4倍的太阳质量。
该上限被称为钱德拉塞卡极限。
【黯淡太阳悖论】太阳在年轻的时候要比现在冷，那么为什么年轻的地球可以维持液态水的存在？我们的太阳，就跟其他的恒星一样，似乎是永恒不变的。
但事实上，它的年龄只比地球大一点。
随着我们对恒星演化有着逐步加深的理解，我们知道恒星随着时间推移会逐渐变暖。
数十亿年前，太阳的光度是今天的70%。
这意味着早期的地球接受到来自太阳的热度要比今天的少。
由于热量太过于少，以至于不能够维持液态水的存在。
但从地质学的证据明确地表明，在地球年前的时候海洋是存在的。
这便是黯淡太阳悖论，至今仍然未解。
我们现在知道，一个行星的大气成分可以影响其表面温度。
例如，金星厚重的大气层使其比离太阳更近的水星还热。
又比如，由于火星曾经有更厚的大气层，因此它的表面存在过液态水。
虽然地球在过去确实拥有更厚的大气层，但不足以完全解释为何年轻的地球就存在过海洋。
我们要知道，行星的表面温度不仅仅取决于大气的量，更重要的是构成大气的成分。
甲烷和二氧化碳比其它化合物能更有效地困住太阳的热量。
然而，对取自被困在岩石中的年轻地球大气的检测表明，当时二氧化碳和甲烷的水平不足以维持地球上存在的液态水。
太阳的光度随着时间（单位为十亿年）的增加。
一个可能的解释是在早期的地球大气中含有大量的氢分子，而如今大气层的氢含量则很少。
氢很轻，因此可以轻易的就逃离地球的大气层，在紫外线的帮助下也会更容易的逃脱。
由于年轻的太阳温度较低，因此辐射出的紫外线也比较少，这使年轻地球上的氢更难以逃脱。
虽然氢不是很强的温室气体，但它也可以困住热量。
因此这或许足够维持早期地球上的海洋。
还有其他的理论认为来自年轻太阳的耀斑能够加热大气层，又或者在早期时距离比现在更近的月亮的潮汐力导致地球更加温度。
未有定论。
【宇宙射线的能量极限】宇宙射线的能量有一个上限，但为什么观测到的宇宙射线的能量要比这个上限高出许多？地球每天都沐浴在宇宙射线之中。
来自外太空的质子、电子和原子核以接近光的速度不断地轰击我们的大气层。
当粒子的速度接近光速时，它的能量也呈指数增长，因此宇宙射线的能量似乎没有上限。
但是在理论上是存在上限的。
这个极限由宇宙微波背景辐射（CMB）限制。
CMB是宇宙大爆炸的余晖，是遍布在宇宙各处的微波光子。
根据相对论，以接近光速传播的宇宙射线将会观测到这些辐射极大地蓝移（蓝移代表观测到的光子的能量越高，红移则代表低能量）。
因此宇宙射线观测到的CMB光子是高能的伽玛射线，而不是微波。
这些宇宙射线偶尔会撞上光子，产生π介子，这些π介子会带走宇宙射线的一部分能量。
这个过程会持续到宇宙射线的能量不足以产生π介子对撞。
因此，在星际空间经历过如此的膨胀之后，任何高能的宇宙射线都会低于这个截止能量。
高能质子会撞上CMB的光子产生π介子，并把一部分能量传给π介子。
（? Wolfgang Bietenholz）这个截止能量被称为GZK 极限，大约8焦耳的能量（质子以光速的99.999998%传播），也就是说比1.6亿光年更远的宇宙射线传播到地球的时候能量都将低于这个极限。
但是，我们观测过最高能量的宇宙射线大约有50焦耳。
这怎么可能？由于高能宇宙射线比加速器中的粒子更强大，因此我们不可能在地球上的实验室重现它们。
有一个可能是我们对高能宇宙射线的测量出错了。
我们并不是直接观测宇宙射线，而是通过它们撞击大气层产生的粒子流。
从从，我们推断出它的能量和成分。
虽然这有可能，但就目前所知，我们的观测应该还是比较靠谱的。
另一种解决方法也是比较容易的，我们认为大多数宇宙射线都是经历了数十亿才到达我们，但如果宇宙射线是在1.6亿光年内产生并传播到我们的，这就完全有可能超越GZK极限。
但问题在于，在这个距离范围到，还没有发现任何产生高能宇宙射线的来源。
还有一种可能是最高能的宇宙射线可能是较重的原子核。
大约90%的宇宙射线是质子，另外9%是阿尔法粒子（氦原子核），剩下的大部分都是电子。
有可能一小部分的宇宙射线是更重的元素，比如碳、氮、甚至铁。
这样的重核可以维持它们的能量跨越更大的宇宙空间，从而克服GZK极限。
还有一种可能性最吸引人。
由于这些宇宙射线比实验室中所能产生的粒子能量都高，因此它们非常适合用来检验高能粒子物理学。
GZK极限是建立在我们对粒子物理学标准模型的正确理解上，如果标准模型是错误的，那么GZK极限也可能是无效的。
因此GZK悖论的答案或许隐藏在新物理学当中。
【越过边界】黑洞的事件视界是一个有去无回的边界，但如果没有任何东西可以逃出黑洞的魔抓，难道这不意味着基本物理定律的崩溃吗？只要把任何东西压缩到足够小的体积重，它都将成为一个黑洞。
黑洞的一个定义特征就是它的事件视界（简称视界），一旦越过这个视界，连光都无法逃逸。
但是视界也标志着基础物理定律的崩溃。
这或许是现代天体物理学最大的悖论了。
物理的最基本原则之一是：现象是可以预测的。
意思是说，当你朝一个特定方向，以一个特定的速度投出一个棒球时，你就能计算棒球会在什么地点落地。
只要知道球的初始速度和方向，物理定律就可以预测它所有的运动。
当然，我们也可以反向推导，知道了球的速度和方向我们也可以知道它之前的位置。
如果这是正确的，那么了解宇宙的现在就能使我们探究宇宙的过去和未来。
但是，黑洞的视界却打破了这个规则。
一旦有任何东西越过视界，你所能知道的所有信息只有：质量、电荷和自旋。
这便是黑洞的无毛定律。
其它的信息我们一概不得而知。
