如何评价BBC与B站联合打造的纪录片《科学未解之谜》?

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如何评价BBC与B站联合打造的纪录片《科学未解之谜》?

在涅诒

天文科普≠天文学
天文科普看看就行了。
天文学，每一个人都可以学。

天文学，用数学描述天文现象，用物理学解释天文现象。

其实，天文学，每一个人都可以学。
不需要等到某些大学。
认识经纬度就可以学习天文学。（数学、物理、地理，三科全学了）
推荐你一本书：《时间的天文学》 - 知乎 (zhihu.com)

仰望星空，说出每一颗星星的名字，这不是天文学。
天文学将整个星空分成88个区域，把每个区域中的亮星连成线，组成88个星座。记住每一个星座的名字是不现实的。这和地图是一样的，你现在能说出88个国家的名称和形状么？？？
学习天文学，记忆1个星座就足够了，猎户座，星空中最容易辨认的星座，三颗星在一起的。
多记忆1个作为参考，天蝎座；
"人生不相见，动如参与商"。参：猎户座三星；商：天蝎座。
有能力的，北斗七星，北极星；
记忆能力强的，黄道十二星座。
要想说出每一个星星的名字，星空app最方便。
最重要的：找到天赤道。
因为所有的星星、星座东升西落都是和天赤道平行的，这是地球自转的结果。
学习天文学，仰望星空，目视即可，甚至不需要望远镜。
天文学几千年的发展史，一直都是目视。望远镜是最近几百年的事。
其实，在天文学中最重要的天体是太阳，天空中最亮的天体，并不是星星。
规律：

• 1年365天，太阳东升西落365次，他的规律是什么？
  
• 1年365天，猎户座东升西路365次，他的规律是什么？
  
• 这些规律与地球的自转有什么关系？
  
• 这些规律与地球绕日公转有什么关系？
  

其实，小学数学已经可以系统的描述所有这些规律了。并不需要望远镜。

转发个大神的文章吧：《时间的天文学》：高中生如何学习天文学?，虽然有些夸张，但描述的很多天文现象确实只用了小学数学。

经纬度系统，是学习天文学的必要基础知识。

天赤道，地球赤道在星空中的投影，是天文学中最重要的标记线之一。太阳东升西落、星星、星座东升西落，所有东升西落的移动轨迹都是和天赤道平行的，这些都是地球自转的结果。那么，天赤道在哪里？在日常观测中如何找到他？参考：【一. 正南方、天赤道】



日晷，倾斜对准天赤道

面向正南，从头顶(天顶)向正南倾斜一个特定角度就是天赤道，而这个特定的角度值就是我们生活城市的纬度值(A-Z之间的角度值)。日晷，天文学中最重要的天文仪器，可不仅仅只是一个计时工具，日规就是倾斜对准天赤道的。只有倾斜对准天赤道，等分的刻度才能将时间等分。参考:【二. 时间--真太阳时】



猎户座的东升西落

猎户座，星空中最容易辨认的星座。1年365天，猎户座东升西落365次，每一次东升西落的移动轨迹都是和天赤道平行的，其实每时每刻猎户座与天赤道之间位置关系不变，这是地球自转的结果。所有的星星、星座东升西落的移动轨迹都是和天赤道平行的，这些都是地球自转的结果。参考:【三. 365天，高度的变化规律】



太阳的东升西落

太阳，天空中最亮的天体。1年365天，太阳东升西落365次，看似复杂没有规律，其实都是围绕天赤道展开的。

• 1天之中，太阳东升西落的移动轨迹和天赤道是平行的(几乎)； (地球自转的结果)
  
• 1年之中，太阳东升西落的移动轨迹在天赤道±23.5°之间移动。(地球围绕太阳公转的结果)
  

太阳东升西落的移动轨迹和天赤道几乎平行，更准确的描述应该是：太阳东升西落移动轨迹形成的平面和天赤道平面几乎是平行的，一般我们认为平行。

• 太阳东升西落的移动轨迹：FBG，平面FBG；
  
• 太阳东升西落的移动轨迹：HDI，平面HDI，
  
• 天赤道EAW，天赤平面EAW，
  

3个平面平行：平面FBG // 平面HDI // 平面EAW（天赤道平面）
夏至日，每年6月21号前后，此时北半球白天时间最长，夜晚时间最短。冬至日，每年12月22号前后，此时北半球白天时间最短，黑夜时间最长。

• 夏至日，正午太阳高度角 = 天赤道倾斜角度＋23.5°，
  
• 冬至日，正午太阳高度角 = 天赤道倾斜角度－23.5°，
  
• 天赤道倾斜角度 = 90°- 城市纬度。
  

地球上每一个城市天赤道倾斜角度都是不一样的，每一个城市夏至日、冬至日太阳高度角都是不一样的，但是都是围绕天赤道展开的。计算每一个城市夏至日，冬至日，中午正南方太阳的高度角是非常简单的，这是小学数学可以完成的任务。这和我们生活所在城市的纬度有关。实际测量一下正南方太阳高度角也并不复杂，可以和我们的计算结果比对一下。参考:【三. 365天，高度的变化规律】。
天球：也是一个球体，天文学也是用经纬度来描述天球的。仰望星空(天空)，太阳东升西落，星星、星座东升西落，我们只能看见半个天球，大地平面以下的部分，我们是看不见的。但是对于数学这不是问题，根据球体的性质，我们可以将天球恢复成一个完整的球体。



天球

• 轴：南、北天极之间的连线就是天球的旋转轴。
  
• 0°纬度线：天赤道(地球赤道在星空中的投影)，就是天球的0°纬度线平面。
  
• 纬度线：天球表面平行于天赤道的圆弧线。名称：赤纬。
  
• 经度线：天球表面连接南、北天极之间的连线。
  

天赤道EAWA'，天赤道平面EAWA'，南北天极PP'，PP'⊥圆-EAWA'，天赤道平分南、北天极。
天球、地球都是球体，都是使用经纬度系统来描述的。太阳东升西落的移动轨迹，(几乎)是沿着天球纬度线移动的的，这是地球自转的结果。如果我们拿出地球仪，沿着纬度线行走，也是和地球赤道平行的。例如：沿着北回归线行走，轨迹和地球赤道平行。夏至日，太阳东升西落的移动轨迹，就是沿着天球赤纬23.5°移动的；冬至日，太阳东升西落的移动轨迹，就是沿着天球赤纬-23.5°移动的。
东升西落：相对运动

• 1年365天，太阳东升西落365次，每一次的最高点都在正南方，此时影子最短，指向正北方。
  
• 1年365天，猎户座东升西落也是365次，每一次的最高点也在正南方。
  

这些都是地球自转的结果，东升西落是相对运动，是相对运动产生的视觉运动。随着地球的自转，是正南方扫过整个星空，扫过星空中的每一颗星星，每一个星座，包括太阳和猎户座。
地球的自转和我们乘坐旋转木马是一样的。参考:【一】
天文学是一门空间科学，从不同的视角观测同一个天文现象，我们的观测会更全面，这也有助于我们理解天文现象的本质。换一个角度：从北天极俯视天赤道平面，看地球的自转。



从北天极俯视天赤道，地球的自转

1年365天，太阳东升西落365次，每一次的最高点都在正南方，此时影子最短指向正北方，天文学把这一时刻定义为中午12:00。这是地球自转的结果：1年365天，随着地球的自转，正南方扫过太阳365次，天文学把每一次正南方扫过太阳(中心)作为一个计时的起点，只不过这个计时起点的刻度是 "12:00"，而不是"0:00"。这就是真太阳时，是天文学对于时间最根本的定义。
真太阳时：

• 1年365天，正南方扫过太阳365次，每一次都是中午12:00点。
  
• 1年365天，正南方扫过地球的影子也是365次，每一次都是午夜0:00点。
  
• 1年365天，正南方扫过猎户座也是365次，每一次的时间也都是固定的么？
  

随着地球的自转，正南方扫过星空中的每一颗星星，每一个星座，而正南方扫过每一个天体的时间规律，我们都可以用一个24小时=360°刻度的"时钟"来描述，这是地球自转的结果。
时间与数学：其实我们一直是使用数学中的角度来表示时间，为了区分时间和角度，我们用"小时"来表示时间，用度" ° "来表示角度。时间和角度的转换公式是24小时=360°。
时钟：几百年来，我们一直认为时钟只是一个计时工具，只因为他的刻度是12小时=360°，这是天文学中"最完美的错误"，每一个人都知道，但是我们却从不修正，为此我们还分为上午12小时、下午12小时的完美解释。而学习天文学，我们第一个要修正的就是这个天文学中最完美的错误。
地球的自转：

• 1年365天，正南方扫过太阳365次，天文学记录了每一次的变化规律。
  
• 1年365天，正南方扫过猎户座也是365次，天文学也记录了每一次的变化规律。
  

然而，记录所有这些规律，小学数学就足够了。
地球围绕太阳的公转：
用一个时钟描述所有天体移动的时间规律，这不仅仅是地球自转的结果，这是地球自转和围绕太阳公转共同作用的结果。



太阳视角，地球的自转与公转

天文学，是一门空间科学，从单一的视角描述天文现象，是片面的。
地球的自转和围绕太阳的公转，是一个相对复杂的组合运动，天文学从不同的视角为我们全面的描述这一天文学中最重要的天文现象：

• 大地平面视角，
  
• 时间的视角 (北天极俯视天赤道)，
  
• 太空中太阳的视角。
  

参考:【三. 365天，高度的变化规律】【四. 日晷，相对运动】【五. 365天，时间的变化规律】

• 真太阳时：以太阳真实位置(影子)为计时方式的计时系统。计时工具--日晷
  
• 时区-平太阳时：现在，手机、电脑、网络中使用的计时系统。
  
• 对时：用石英钟和日晷对时，石英钟就获得了真太阳时；
  
• 对时：用石英钟和手机、网络对时，石英钟就获得了时区平太阳时。
  

原文：《时间的天文学》 - 知乎 (zhihu.com)

学习天文学并不难，认识经纬度就可以学习天文学。
天文学，和数学的关系最为密切，其次是物理学。
但是，天文学却把最简单、最重要、最基础的知识都放在了地理课本里，
古人常说："上知天文，下知地理。" 这问题不大。
结果，为了保持天文学神秘感，地理课本把天文学中最简单、最重要的部分删除了。
地理课本只保留了最基础的。

天文学，用数学、物理学准确的描述和解释每一种天文现象。
天文学是现代科学中最尖端，最前沿的科学，也是现代科学中最基础、最简单的学科(自然科学)。其实天文学无处不在，从东、南、西、北，到太阳的东升西落，从日夜交替，到一年四季，甚至地面上的每一个影子都是天文学中的一部分；而太阳系、银河系、黑洞、宇宙、宇宙大爆炸也都是天文学的一部分。无论是最简单的天文现象，还是最复杂的天文现象，天文学都是用数学、物理学来描述和解释的。而学习天文学，我们还是需要从最简单的天文现象开始，并不是直接去描述黑洞、去解释宇宙大爆炸。
自然科学(natural science) 是一门以观察和实验的经验证据为基础，对自然现象进行描述、理解和预测的科学。同时评审和研究结果的可重复性等机制被用来确保科学进步的有效性。
天文学，是一门自然科学，是自然科学的一个分支，主要描述的自然现象就是天文现象，而使用的主要工具就是数学和物理学。或者说：天文学用数学描述天文现象，用物理学解释天文象。由于用数学描述天文现象，天文学和数学的关系最为密切，其次是物理学。其实天文学是每一个普通人，每一个中、小学生都可以系统学习的自然科学。因为从小学、初中、再到高中，我们已经花费了大量时间学习数学 (12年)、物理学 (5年)。而剩下的只是如何正确的使用数学来描述天文现象，用物理学来解释天文现象了。
其实，小学数学已经系可以系统的、准确的描述很多天文现象了，包括天文学中最重要的天文现象：地球的自转和围绕太阳的公转。

• 小学数学可以描述的天文现象(5~6)：一，二，三，四，五；
  
• 初中数学可以描述的天文现象(7~9)：六，七，八，九，十一，十三，十四，十五，十六，※ ；
  
• 高中数学可以描述的天文现象(10~12)：十，十+，十二，
  

天文学，数学，物理学。
怎么说呢？
先说一个逻辑顺序， 先有天文现象(自然现象)，后有数学理论，再有物理学理论。
数学，天文学的基础。为了准确描述每一个天文现象，天文学推动了、完善了整个数学体系。
物理学，天文学的基础。为了准确解释每一个天文现象，天文学推动了、完善了物理学体系。
这需要回顾一下天文学，数学、物理学的发展历程。
简单举一个栗子：
地球是一个球体，古希腊天文学家，就已经用数学证明了，并且测量出了地球的周长。
但是，单独使用数学解释天文现象有时候是片面的，
古希腊人无法为我们解释为什么地球背面的人没有掉到太空里去的原因。
直到2000年后的牛顿， 万有引力的发现，用物理学的方法，才解释了其中的原因。
一直到爱因斯坦，广义相对论的提出，我们对引力才有了更深入的了解。
天文现象是一直存在的，而我们的数学理论，物理学理论则是一步一步建立起来。
物理学起始于伽利略和牛顿的年代，数学被引入物理学，被引入现代科学的每一个领域。物理学，充分的使用数学作为自己的工作语言，包括力学，光学，电、磁学，核物理学，量子力学等等。理论上讲，化学也可以算是物理学的一个分支，只不过这个分支足够大，形成一个单独的学科。
物理学作为自然科学的带头学科，研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。
现在，数学是物理学的基础。天文学算是物理学的一个分支（天体物理学）。
可以参考一下：《时间的天文学》：时间，天文学的核心。

寒武季节俨

很不错，昨天在B站刷到的，点进去看了第一集《月球背面》，作为一个纯外行人受益匪浅。




也正如底下评论区提到的，这部纪录片给我更大的冲击是在长期以来的天文纪录片中所出现的学者都是外国人，但这部纪录片中有了我们中国科学家的身影。

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当初一直想学天文学，但出于现实考虑还是选择了方便就业的专业。后面只能靠一些天文方面的纪录片和书籍满足一下自己的兴趣需求。能坚持出这种受众小但制作工程量巨大纪录片真的很不容易，不过探索宇宙注定就是一场孤独

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刚刚看完《科学未解之谜》前三集，作为一个天文人自然更关注天文、宇宙天体类的专题，看完《月球背面》这一集后收获颇丰，简要从自身认知角度分享下月球的未解之谜内容。对于月球——地球的好邻居，人类最容易观察到的天体，仿佛大家再熟悉不过，实际上从地质和行星地质角度看，绝大多数了解月球还是非常有限。



大量熔岩沉积地表的正面，我们称之为“海”的平原



伤痕累累的月球背面

400多年前，伽利略通过第一架望远镜观测，到赫维留、卡西尼等天文学家绘制完整的月面，人类大多数时间了解的是月亮的正面，而月球的背面一直到冷战时期美苏的太空竞争上才为人类广泛所知，月球正面早期地貌的命名主要是的科学家，而背面很多都体现了冷战的时期的色彩，苏联最早发射的月球3号探测器短暂时间拍得月球背面，并且取得了第一个背面，背面相比正面，“海”比较少，背面最显著的月海以莫斯科命名。此后美国航空航天局奋起直追，终于在1969年实现了载人登月，并且取回了大量的月球岩石和土壤，让人类对于月球及地球的演化游览更深入的认识，也带来了更多的探索，也是本影片中亚利桑那大学巴恩斯博士所研究被NASA封存了半个世纪的月球岩石和土壤，对比月球正面和陨石的成分差异，为月球正面和背面演化差异存在埋下伏笔。


《科学未解之谜》对于前沿研究的未解问题引出了大量的研究探索，从开始以苏联的月球3号拍得的背面照片、亚利桑那大学的巴恩斯博士对正面岩石成分和陨石对比来为正反面差异埋下伏笔。基于篇幅，针对视频中的重点内容摘选部分精华内容，特别做一个天文专业视角上认知分享。
第一部分
讲述圣杯探测器的首席研究员之一——NASA科学家马克·韦佐雷克，解释通过探测器发回的月球重力场，获得了正方面的引力的明显差异。我们知道在大地测量中，重力场是研究地球物理结构非常重要的手段，通过重力场能够研究出地球不同部分的质量分布，正面和背面在本身的地貌不同情况下，我们发现质量也有着明显差异，而且背面明显比正面要厚。



探测器在子午线上的探测



同步测量方法



不同重力场的引力会对探测器高度产生细微变化，表现岩层厚度不一



红色-黄-绿-蓝色作为月球地貌海拔从高到低的差异区分

影片中采用了圣杯A和B两个同步的探测器，相互之间可以进行探测，在月球上方公转时，我们可以知道引力会使探测器上升和下降，彼此之间能够通过传感得出上升和下降的尺度，重力的差异也就表现了月球地壳上岩层厚度体现重力的差异，以此可以得出质量差异，影片中采用了彩色来描述地壳厚度质量分布。



强调月球背面岩层更厚



月球背面高地较多，低地较少



月球正面低地较多，高地较少

通过重力场的差异，我们能够知道月球的背面上的物质明显比正面要多，影视开头没有对此下结论，也一定程度反映了数十亿年月球演化过程中，背面遭受了更多的物质坠落的可能，正如笔者简单所示正反地壳岩层厚度不一。而我们的力学经验可以得知，正面这边的星际尘埃物质可能被地球的引力吸引一部分造成降落在正面的尘埃物质会少。



笔者根据该部分描述的月球正面地壳薄，背面地壳岩层较厚的示意图

第二部分
根据行星科学研究院的画家 比尔·哈特曼 在画月球的画面 那句经典的话——“如果你画不出来，那么你就不可能理解”，通过他们观察到的月球遭受很明显的撞击，推断月球最初可能形成于地球遭受小行星撞击后炙热的尘埃冷却并结合最终形成。



行星科学院画家笔下绘制的月球地貌



月球背面的月海



满是深坑的月球背面

第三部分
通过法国蔚蓝海岸天文台的韦佐雷克博士讲述了月球正面早期演化形成过程中长期被地球加热，一般大家也很难想象相距38万公里的地月距离，地球能够对月球的正面进行高温加热，长期的激光测距为这个答案提供了线索。相对地球的平均距离在以3.8厘米/年的退行情况，推断数十亿年前地月距离可能只有现在的1/20，也就是1.8万公里，这个足够近的距离使早期炙热的两个天体相邻的面会持续更久时间的高温，而月球背面的土壤、岩石更容易结晶。他通过一个打火机近距离烧烤岩石演示了这个一个巧妙的推断，那么结晶的岩石和土壤则更容易被星际尘埃撞击出不平坦的地貌，如我们所见月球的正面也的确更有熔岩平原的特征。



推测月球背面的岩石土壤更早结晶成壳态



早期地球和月球较近，相互烘烤致使月球正面结晶较晚，且呈现熔融态平原

收获与感言
对于太阳系天体演化过程的全方面线索的思索，在冷战过程中对宇宙和太阳系形成线索的“歪打正着”，并且以撞击面貌、矿物盐分、冷却成壳的各种科学线索进行推断，给予了我们不一样的视角和收获。本篇大量涉及了月球探索一手资料和研究机构的研究成果，笔者给予了这种科学探索的精神和态度以高度的评价，不失为一部好的天文学启蒙纪录片。
通过《月球背面》这一集，充分表现了《科学未解之谜》这部纪录片具有较高的制作水准，前沿一线的研究结果和素材，一流的科学家的研究和推断，同时结合艺术和想象力，打开了我们习惯于理论知识的思路，拓展了广阔的复杂问题探索的视野。