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7~9 年級數學地科物理挑戰約 20 分鐘

從一公尺拉到可觀測宇宙

探索進度 1 / 9(這裡記錄的是你走過的思考步驟,不是分數)

天體與相對位置沙盤

1 公尺
距離寫成公尺光要走地球直徑的幾倍
1 公尺10^03.3 奈秒不到 0.01

1 公尺:你的手臂

一切尺度的起點,就從你伸出去的手開始。

距離採用天文學常用的近似值,滑桿是以 10 為底的對數尺度;可觀測宇宙半徑屬於依膨脹模型推算的結果,不是量尺量出來的。

你發現了什麼?每往右一格,距離就乘以 10。人類能直接到達的範圍,在整條尺度上小得幾乎看不見。

現象引導

手臂一公尺,月球 38 萬公里,可觀測宇宙 465 億光年——同一條尺度上差了幾個零?

每往右一格,距離就乘以 10。看看人類到過的最遠距離落在哪裡。

這裡沒有對錯,先把看到的寫下來,等一下操作完可以再回來改;也可以用說的唷。

預測沙盤

先猜,再拉滑桿驗證

原理整理

深入了解:一步一步看

對數尺度

差距太大時,我們改用「10 的幾次方」當座標,才能把手臂和星系放在同一張圖上。

跨領域視角

深入了解:換一種眼光看

「為什麼用光年而不是公里?」

公里寫出來零太多,光年讓距離和時間同時說得清楚。

生活與工程應用

這個數學/科學用在哪裡?從工程、交通與每天的生活看見它。

💡 看看真實世界怎麼用

工程

太空通訊延遲

訊號以光速傳送,任務團隊必須先算好來回等待的時間。

生活

看懂量級

用 10 的次方比較大小,能判斷新聞裡的數字合不合理。

精煉思考練習(5 題,不刷題)

10^8 公尺和 10^11 公尺差幾倍?

理解題

把滑桿從月球拉到太陽,光走的時間變了多少?

變化題

宇宙 138 億歲,為什麼看得到 465 億光年外的東西?

推理題

「看到的一定是現在」,找一個反例。

反例題

用對數尺度畫一張你自己的「從細胞到宇宙」海報,標出五個位置。

創造題

反例獵人

找到一個能推翻說法的例子,比背一個結論更有價值。寫下你發現的反例吧。

換你出題

出一題和這個主題有關的問題。出題的人,通常比答題的人理解得更深。

今天的狀態

這不是成績,只是幫你看見自己現在在哪裡。

思維參照

愛因斯坦20 世紀

用思想實驗檢查直覺

  1. 1. 問一個看似天真的問題
  2. 2. 在腦中設計情境
  3. 3. 推導後果
  4. 4. 看看有沒有矛盾

「如果我跟著光一起跑會看到什麼?」這類問題,是思想實驗的起點。