天文望远镜看各行星云的原理，那为什么组成太阳和各个行星的物质不同？
物质的各种形态基于物质的形成原理。任何星系在形成初期，都是由大爆炸后产生的高温气团逐渐冷却、原始粒子凝聚，并逐渐形成夸克、质子、中子、原子的过程。由于扩散条件的差异，以及气团內各原始粒子运动速度的差异，还有内部各处压力不同的差异，在由小而大，最终形成分子和分子团的过程中，各种差异使形成的物质产生了不同。太阳在太阳系的中心，中心温度自然很高，形成的氢原子在高温的作用下，形成核裂变反应，又产生了新的高温。这种状态一直在循环，并保持下来。这就是今天的太阳。
自然的闪电真的能像相机一样记录影像并回放吗？
人类对自然的认识过程就是一个见微知著的过程。这其中的“微”，不仅仅意味着空间尺度的微小（如观察原子、细胞等），更意味着时间尺度的微小（飞秒等），而这往往带来了极高的速度。
为了弄清这一类高速现象的本质，首先需要对其进行捕捉，基于此，人类开发了各种各样的高速测量设备，对于以光速运动的自然闪电的捕捉记录更不在话下，下面将进行具体介绍。
射电望远镜记录闪电射电望远镜是一种专用的天线和无线电接收器，用于接收来自天空中天文无线电源的无线电波。
图 射电望远镜 摄于美国
射电望远镜是射电天文学中使用的主要观测仪器，它研究天文物体发射的电磁频谱的射频部分，就像光学望远镜是传统光学天文学中用于研究光谱的光波部分的主要观测仪器一样。射电望远镜通常是一种大型抛物面（“碟形”）天线，结构上类似于卫星与太空探测器之间进行通信的天线。射电望远镜可以单独使用或以阵列电子方式连接在一起。与光学望远镜不同的是，射电望远镜可以进行全天使用。由于行星，恒星，星云和星系等天文无线电源非常遥远，来自它们的无线电波非常弱，因此射电望远镜需要非常大的天线和极高灵敏的接收设备来收集足够的无线电能量来研究这些星体。
世界上第一台专用射电望远镜是一个9米长的抛物面天线，由无线电爱好者格罗特雷伯于1937年在伊利诺伊州惠顿的后院建造。格罗特雷伯用此射电望远镜做的星空调查通常被认为是射电天文学领域的开端。
图 射电望远镜的光学原理
正是由于射电望远镜的极高灵敏度，科学家也尝试用其进行自然闪电的捕捉，而这一行为不仅成功捕捉到闪电，更在世界范围内首次获得了闪电形成中前所未有的细节。该成果由格罗宁根大学（University of Groningen）的科研团队使用 LOFAR 射电望远镜观测得到，所有成果发表在杂志《Nature》上【1】。
注【1】：具体信息可查阅我的头条青云文章https://www.toutiao.com/i6681433726586454542/?tt_from=weixin&utm_campaign=client_share&wxshare_count=1×tamp=1557448908&app=news_article&utm_source=weixin&utm_medium=toutiao_android&req_id=20190510084148010152022233294FD74&group_id=6681433726586454542
飞秒技术捕捉闪电飞秒是一种时间单位，相当于千万亿分之一秒。利用飞秒技术的探测器，速度之高甚至可以捕捉光的运动：
图 飞秒技术记录光运动
因此，利用飞秒探测器设备同样可以记录闪电的过程。
结论人类技术的发展已经几乎可以记录自然世界上任何的物理现象，无论是宏观的风雨雷电还是微观的细菌病毒，希望我的回答对您能有帮助。
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地球为什么不停的转动？
看来你对永动机和地球有着很深很深的误解啊。
我先用一个最直观的比喻来告诉你，你的问题究竟出在哪里。
世界上没有永远花不光的存钱罐，除非一边花钱，一边往里装钱，对吧？所以聚宝盆只是一个神话传说，世界上并不存在。
那如果我在一个存钱罐里装100个硬币，然后再也不去动它们，硬币的数量就始终都是100个，一直不会减少。那我能说，这是一个永远也花不光的存钱罐吗？
显然不能，因为我只是把它们放进了罐子里，根本就花过，我不花，钱当然不会减少。
所以，存钱罐里的钱一直没有减少，并不等于它是一个永远花不完的存钱罐；同理，地球一直在保持运动，并不等于它就是一个永动机。
地球根本就没有达到永动机的效果，它只是没有将能量传递或转化出去而已，这道理跟我没有将罐子里的硬币花掉一模一样。
下面来说正题。造不出永动机是由于第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了熵增定律；而地球的自转或公转并没有违反这两大定律。
实际上，地球假如没有不停地运动，反而违反了能量守恒定律。因为按照能量守恒定律，能量即无法凭空产生，也无法凭空消失，只能从一个物体传递到另一个物体，或者由一种形式转化为另一种形式。
地球在太空中是没有任何途径将动量传递给其他物体的，它如果无缘无故就不运动了，那它的动量岂不是就凭空消失了吗？
地球的持续运动是遵守牛顿三大运动定律的，而三大运动定律是所有宏观物体都遵守的，所以它跟别的物体的运动方式没有区别，显然不能叫做永动机。第一运动定律说任何物体都要保持惯性状态，直到外力改变它的运动状态。也就是说在没有受到阻力干扰的情况下，任何物体的惯性运动状态都不会受到改变。
例如绝对真空环境中的一个完全悬空的陀螺，由于没有任何外力的干扰，一旦开始旋转就会保持匀速旋转状态，永远不会停下。
而同样在绝对真空环境中的一个触到桌面的陀螺，由于底部摩擦力的干扰，它的旋转速度就会逐渐减慢。它的速度也必须减慢，因为摩擦就会生热，热量是陀螺的动量转化而来的，这就符合了能量守恒定律。
而太空正是一个阻力和摩擦力趋于0的环境，地球在太空中运动，就像是一个真空中完全悬空的陀螺在保持惯性运动状态，这不能称为永动机。
除此之外，地球的运动也不是永远不变的。既然遵守三大运动定律，地球在外力的影响下也就必须改变惯性运动状态，而事实也的确如此。
例如太阳系中各大天体的引力拉扯会让地球的运动方向发生偏转，从而无法保持匀速直线运动，而是沿着一条椭圆形的轨道，时快时慢地绕着太阳旋转。
又例如潮汐摩擦和发射火箭的反推力都会让地球的自转速度变慢，地球自转变慢的明显表征就是日夜交替周期会变长，这些微不足道的外力对于庞大的地球而言非常渺小，但影响却仍然存在，这就是1972年到1999年，地球的标准时间总共增加了22闰秒的原因。
所以，地球的运动跟任何真空中运动的物体都是没有区别的，假如强行认为这种运动方式就叫作永动机，那人类已经造出“永动机”了，人造卫星就是以这样的方式围绕地球运动的。
什么叫永动机？所谓的永动机并不是指能够永远保持惯性运动状态的物体，而是指在不消耗能量的情况下，能够对外做功的机器。
注意，永动机的关键词不是“永远运动”，而是“不消耗能量”和“对外做功”。
就拿前文提到的真空中旋转的陀螺来说，它在接触到桌面时会由于摩擦而产生热量，假如它在传递出热量的前提下，还能做到不消耗动量（不减速），那么它才能被称为永动机。
而它在不接触桌面的情况下，由于没有摩擦而不会传递出热量，同时它也没有接触到任何物体，也就无法传递出任何动量。而能量守恒定律是不允许它自身的动量凭空消失的，除非传递出去，否则将一直保有，所以它只能永远保持运动状态。
但这种运动状态是没有任何意义的，它是在没有对外输出任何能量的情况下，永远保持着恒定的能量，这与一个静止状态的陀螺完全没有任何区别。
而事实上，静止和惯性运动状态本来就是相对而言的，所以保持惯性运动状态的物体=静止的物体，因此以这种方式运动的陀螺不能被称为永动机。
人类没有智子怎么知道三体第二舰队以光速航行的？
题主的问题其实有两个，分别作答。
第一个问题：人类如何得知三体第二舰队是以光速航行的？答案：人类是通过观察三体舰队通过星际尘埃云时留下的航迹计算出舰队的航行速度的，与智子无关。
关于三体舰队在经过尘埃云时会留下“刷子”一样的航迹，地球上的天文观测站根据这些“刷子”蔓延的速度计算出三体舰队航速的情节，《三体》第二部写得很清楚，这里就不重复了。总之，人类是靠这种“肉眼可见”的方式确认了三体人入侵的事实的，从那以后，用这种方法测定三体舰队航速就成了人类的常识。如《三体》第三部所说，“两个多世纪以来，'雾中刷子'图案已为人们所熟悉，甚至被用来做商标。”
三体第二舰队也是因为经过尘埃云被人类发现的。
首先发现三体第二舰队的是奥尔特星云外的“蓝色空间号”和“万有引力号”。
“这是三体星系附近星际尘埃中的航迹，是我们在八天前观察到的。请各位注意看。”人们都盯着图像看，很快发现那些白线都有肉眼可以觉察的延伸。“这是多少倍快放？”“万有引力”号的一名军官问。“没有快放，是原速。”这话引发了人群中的一阵骚动，像初降的暴雨落入树丛一般。“粗算一下，这……接近光速了。”“万有引力”号莫沃维奇舰长说，声音倒是很平静，这两天令人难以置信的事情太多了。“是的，第二支三体舰队正在以光速驶向地球，四年后到达。”褚岩说……从书中原文看出，“蓝色空间号”发现三体第二舰队的踪迹时，也同时发现了这支舰队的速度远超两百多年前的三体第一舰队，已经接近光速。
当时有人怀疑这个观测结果，关一帆出面证明，说他也发现了同样的航迹。而且，这个事情是可以证明的，按照距离推算，大约四十天后，地球也应该会观察到这个航迹。
事实是，位于小行星带外侧的地球观测站，确实在威慑中止后的第三十八天——算起来应该是“蓝色空间号”观测到航迹之后的四十六天——发现了尘埃云里的三体第二舰队航迹。而且，同样从航迹分析中得到了这支舰队已经达到光速的结论。
在三体舰队驶出尘埃云后仅三天，观测系统竟然在第二片尘埃云中发现了航迹，也是四百一十五条！这不可能是更早时候派出的另一支舰队，只能是几天前发现的那同一支舰队。第一支三体舰队从第一片尘埃云到达第二片用了五年，而第二支舰队只用了六天！三体舰队达到了光速！从对第二片尘埃云中航迹的分析也证明了这件事。那四百一十五条航迹以每秒三十万千米的光速延伸，在光速飞船的冲击下，那些航迹十分醒目。从时间上看，舰队在穿过第一片尘埃云时立刻进入光速，其间竟没有加速过程。再后来，就是智子现身，“向全世界宣布第二支三体舰队将于四年后到达太阳系，将完成对这个恒星系的全面占领。”
所以，书里说得很清楚，人类是通过分析三体第二舰队经过星际尘埃云时所留下的航迹，从而知道它的速度是光速的。这个事实，后来得到了智子的确认。
第二个问题：人类观测到三体第二舰队的时候，这支舰队不是刚好到达了地球吗？答案：理论上是的，但由于三体第二舰队并非全程以光速航行，所以被观测到的时候，距离地球仍有足够远的距离。
题主的第二个问题比较有价值。事实上，关于三体第二舰队究竟要花几年才能到达地球，书里写得有点含糊。
首先，虽然太阳系和三体之间的距离是4.22光年，理论上以光速前进的三体第二舰队就花四年时间可以到达太阳系，但前面也有答主贴出书中原文解释了，实际上这支舰队在离开三体星系和靠近太阳系时，都是缓慢前行的，不敢使用光速。真正用光速航行的，只有中间一段旅程。
所以，虽然理论上用光速可以四年到达地球，但是三体第二舰队实际花的时间要更长一些。
这就回答了题主的第二个问题。
确实，三体第二舰队经过尘埃云时会留下暴露踪迹的航迹，但是这航迹信号要传回地球，也需要一定的时间。从《三体》第二部的相关情节可以知道，从三体到太阳系之间一共有五片尘埃云，第一片和第二片其实比较接近，大概距离三体0.22光年，距离太阳系自然就是4光年的样子了。也就是说，三体舰队经过这两片尘埃云的踪迹，大概要过四年的样子，地球才能观测到。如果三体第二舰队是以光速前进的话，那就如题主所说，经过这四年，人类观测到舰队的踪迹了，舰队也刚好来到地球了。
事实并不如此，当然是因为舰队并没有全程使用光速。所以人类观测到舰队踪迹的时候，舰队还没到达地球。
至于舰队为什么要离开出发地和接近目的地时都小心翼翼地减速，人类观测站猜测是舰队的飞船引擎能产生比恒星还高两个数量级的能量，进入光速时会对两个世界产生影响。后来从歌者发射二向箔那一节我们明白了，这是因为光速飞船进入光速时的航迹会暴露自己，引来黑暗森林打击，所以三体第二舰队不敢在接近三体和太阳系的地方进入光速。
但人类观测到舰队踪迹的时候，舰队到底距离地球有多远呢？
书里其实有两种说法。“蓝色空间号”认为是还需要四年才能到达地球，智子也是这么宣布的。但是人类观测站的分析不一样：
如果这样，三体第二舰队应该已经到达了太阳系。可以说它们几乎到达了。现在，使用中型天文望远镜，也可以看到距太阳六千个天文单位处的太空中的一片亮点，有四百一十五个。那是三体舰队减速时推进器的火焰，但这却是常规推进器，这时，舰队已经脱离光速，速度骤降至光速的百分之十五。显然这是允许常规推进在到达太阳系前充分减速的最高速度，按照这个速度和舰队减速率计算，三体第二舰队到达太阳系还需一年左右的时间。这确实是一件令人费解的事：三体舰队显然能够在极短的时间内达到或脱离光速，但它们却不敢在三体星系或太阳系附近这么做。舰队起航后，用了整整一年时间以常规速度航行，直到与三体星系相距六千个天文单位时才进入光速；在距太阳系同样距离处脱离光速降至常规推进速度，这段距离光速航行只需一个月，舰队却不惜再花一年的时间用常规推进航行。这样，第二舰队的航行时间比完全光速航行整整多出了两年。到底三体第二舰队是四年后还是一年后到达呢？由于万有引力号发射了引力波，一年后，尚未到达地球的三体第二舰队突然转向撤离太阳系，这个问题就永远没有答案了。
我也试过分析哪种说法才是对的，发现其实都有道理。
蓝色空间号是率先发现舰队踪迹的，以他们比地球人类先进得多的星际生活经验，他们的判断应该比较靠谱。舰队四年后到达。
智子亲口宣布的也是四年，应该是真的？但鉴于智子在地球沦陷的这一年一直用欺诈的方法执行三体对人类的灭绝计划，智子说的话也不可尽信。毕竟，除了宣布三体第二舰队四年后到达，智子也规定人类向澳大利亚的移民必须在一年内完成。为什么必须是一年？是不是这才是三体舰队到达的真正时间呢？
至于人类观测站，给出的数据和推论是最翔实的，看起来最严谨，应该不会错。想想也是，三体舰队不可能是刚出发，否则人类不可能收到尘埃云的踪迹信号，那至少得是光速飞船出发四年后才能收到的。加上出发时的刻意减速，人类观测站判断这支舰队是五年前出发的，比较合理。五年前出发的舰队，中间又实打实地用光速飞行了一段距离，怎么说都应该到了。全光速用四年可以到达的行程，人类观测站考虑到两头的减速，判断需要六年，现在用了五年，还剩一年到达，非常合理。
这个四年和一年的矛盾怎么解释呢？只有几种可能。
要么，是这支舰队使用光速的情况比人类判断的还要谨慎，实际行程可能不是需要六年而是需要九年。——但这样的话，似乎就降低了光速飞行的意义了。
要么，是因为某种原因，这支舰队在太阳系外围非常谨慎地低速推进，没有使用人类观测站推测的“允许常规推进在到达太阳系前充分减速的最高速度”，而是更加缓慢，所以剩下所需的时间不是一年而是四年。——但照理，地球都已经沦陷了，被智子完全把控着，三体没什么理由需要这么谨慎。
所以，我认为这最大可能是书里的一个BUG。类似这种具体数字上的矛盾，书里出现过不止一次。比如罗辑埋伏在太阳周围的恒星型氢弹的具体数量，比如毁灭太阳系的那个二向箔发出的具体时间。实际上，写这样一部脑洞大开又充满可信科学原理的硬科幻作品，涉及大量的数字细节，有时前后照应不到是难免的，总的来说，还是瑕不掩瑜。
毕竟，不管三体第二舰队是四年后还是一年后到达，都不影响整体的故事情节走向。
参见相关问答：
《<三体>中，三体人为地球人准备了澳洲作为自留地，但为何人类选择公布坐标同归于尽？》
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为什么说中微子可以自由穿过地球？
幽灵粒子
上世纪50年代，科学家发现了100多种粒子，在当时被称为粒子幼儿园。这么多粒子，当时的物理学家甚至有点无奈，因为这么多粒子简直是无处安放，他们需要一个理论能够把这些粒子统筹起来。我们国家的著名科学家杨振宁提出了一个规范场理论，就试图去统一这些粒子。
这套理论之后延伸出了粒子物理学标准模型。是距离我们这个时代最近的一次物理学革命，或者说物理学高峰。
而在这100多种粒子当中，实际上，有一些就十分诡异。比如：夸克。我们如今还没有办法直接观测到夸克的存在，根据目前的理论，夸克是被幽禁在了质子这类粒子当中。
当我们轰击质子时，轰击的电子会呈现，通过分析电子的轨迹，我们可以断定在质子中还有三个更小的粒子存在，也就是夸克。
除了这种根本看不到的，其实还有特别难找的，比如：被称为上帝粒子的希格斯玻色子。希格斯场是赋予粒子质量的场。
除了夸克和希格斯玻色子之外，最难找的就是中微子，一直到2000年前后，我们才差不多搞清楚中微子的机理。而中微子之所以难找，很大程度上就是因为它自身特殊的属性。所以，它也被称为幽灵粒子。
中微子那中微子有啥特别的呢？
其实这个要从四大基本作用力说起。在宇宙中存在着四种基本作用力，分别是强力，弱力，电磁力，引力。
其中强力和弱力是作用在原子核层面的，引力是物质之间彼此相互吸引的力。
在我们日常生活中，除了引力之外，剩余的都是电磁力。日常生活中，支持力，摩擦力的本质其实都是电磁力。甚至也包括我们看到东西，其实是物体发光，光子进入到眼睛里，眼睛的细胞发生了电磁相互作用，再到后面成像以及神经系统信息的传输，本质上都是电磁力。
科学家观测宇宙的各种现象，本质上也是依靠电磁相互作用。那如果有个物体不参与到电磁相互作用，会如何呢？
如果我把这个物体朝着你扔过来，你就是超级守门员也接不住。因为，这个物体会直接穿过你。说白了，你要接住一个物体，或者拿住一个物体，实际上也是依靠的电磁相互作用。
所以，你大概也猜到了，中微子其实就是不参与到电磁相互作用的，这给我们捕捉它带来了极大的麻烦。它可以在宇宙中穿行一光年，只有50%的概率会和这个路径上的物质发生弱相互作用，这个一光年相当于绕地球2.4亿圈。所以，它几乎可以畅通无阻地在宇宙中穿行。
每秒钟都有巨多的中微子穿过地球，穿过我们的身体。比如：每秒钟就有十亿个中微子穿过我们的手指，但我们并不得而知，这其实就是因为中微子不参与电磁相互作用。
中微子神奇的地方还不止于此，它其实是质量最小的粒子，比电子的质量还要小，至今我们还不能够准确的测量出中微子的质量，有科学家估算，它的质量上限只有电子的百万分之一，要知道电子质量极其小的基本粒子了。曾经量子力学的宗师级科学家波尔，就因为实验中苦苦寻找不到“缺失的微小质量”，甚至开始怀疑坚如磐石的能量守恒定律。
正是因为中微子又不参与电磁相互作用和引力作用，只是极小小概率地参与到弱相互作用。因此，纵使它的数量庞大，但我们依旧很难捕捉到它，只能任它大规模地穿过地球。
但这还不是最神奇的，更神奇的是，中微子还会变身。我们目前所知道的中微子一共有三种，分别是电子中微子，τ子中微子、μ中微子。
当中微子在宇宙中穿行时，会在这三种类型中相互转化，这也被称为中微子振荡。
所以，在相当长的一段时间里，科学家就一直找到了理论值1/3的中微子，这个问题困扰了科学家很久很久。这也是为什么人们管它叫做幽灵粒子的原因。
总结中微子是粒子世界中很奇葩的存在，它不参与到电磁相互作用和引力，只有极其低的概率参与到弱相互作用。而且它还会发生中微子振荡，在三种中微子中不断地转换。基于这些原因，让科学家感到极其地鬼魅，因此被称为幽灵粒子。也正是因为这个属性，中微子可以自由地穿过宇宙中的各种天体。
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