第三章宇宙的起源与宇宙大爆炸
教学目的：了解古今描述宇宙的模型，掌握银河系和宇宙膨胀的发现，理解大爆炸的证据
教学重点：宇宙的起源，宇宙的演化，宇宙大爆炸
教学难点：宇宙的起源
课时分配：一、人类对宇宙的认识课时
二、宇宙的起源课时
三、宇宙的演化课时
四、宇宙大爆炸课时
课后讨论：1．叙述“哈勃定律”的内容和公式，谈谈它的作用和意义。
2．简述发现宇宙膨胀的原理及途径。
3．试论述从现代宇宙理论的创立到宇宙大爆炸模型的建立过程及重要人物。
一、人类对宇宙的认识
1．宇宙的概念
早在2300多年前，我国战国时代的思想家庄子（大约公元前369—前286年）就浪漫激情地幻想“旁（傍）日月，挟宇宙”。其实中文的“宇”、“宙”二字原指“屋檐”和“栋梁”，都是指人居住的地方，后来才延伸为“天地四方（空间）、古往今来（时间）的总称。它超越了东西南北的方位，无边无际；超越了一朝一夕的时间，无穷无尽。与“宇宙”混用的“世界”二字则出于佛教的说法，也是时间（世代）和空间（边界）的合称。
在西方，以英语为例也有两个词表达“宇宙”，即cosmos和university。cosmos原意指秩序，引申为“有秩序的宇宙体系”；university则表示包罗万象、无所不容的宇宙全体。
2．人类对宇宙的认识
(1).局限于太阳系的宇宙说──地心说
古代的人们首先注意到的宇宙现象，如昼夜交替、月亮圆缺、日食月食、天体位置随季节的变化以及行星在星空背景上的移动等等，实际上只是太阳、地球、月亮、行星等太阳系天体运动的反映。因此，以这些现象为基础建立起来的宇宙理论，无论是中国古代“天圆如张盖，地方如棋局”的盖天说，“天体圆如弹丸，地如鸡子中黄”的浑天说，还是古希腊以地球为中心，依次排列月亮、水星、金星、太阳、火星、木星、土星、恒星等“九重天“的地心说，都没超出太阳系的范围。恒星在这些宇宙理论中的地位，只不过是个一成不变的布景或陪衬。
(2).局限于太阳系的宇宙说──日心说
16世纪哥白尼提出的日心说虽然仍末超出太阳系的局限，但却把地球从居于宇宙中心的特殊地位降为一颗绕太阳旋转的普通行星，正确地反映了太阳系的实际情况。这不仅直接为以后开普勒总结出行星运动定律，伽利略、牛顿建立经典力学体系铺平了道路，而且从根本上动摇了人类中心论等宗教教义不可冒犯的神话。它作为自然科学第一次从神学桎梏下解放出来的“独立宣言”，在人类思想史以至社会发展史上作出了不可磨灭的贡献。
(3).从太阳系到广阔的恒星世界
18，19世纪是太阳系天文学发展的鼎盛时期。借望远镜的帮助，人们不仅发现了天王星、大量的小行星、行星卫星等太阳系成员，还根据天王星实际观测位置与理论计算位置的偏差，用天体力学理论准确地预言了海王星的存在和位置，并最终发现了海王星、冥王星，从而有力地证明了当时的宇宙理论同太阳系的客观实际是相符的。与此同时，人类的视野也逐渐由太阳系扩展到更为广阔的恒星世界。
17l8年，哈雷将自己的观测同1000多年前托勒玫时代的观测结果相比较，发现有几颗恒星的位置已有明显变化，首次指出所谓恒星不动的观念是错误的。
1837年，斯特鲁维测定了织女星的周年视差（由于地球绕日公转而产生的天体方向变化）为角秒，这意味着它与太阳的距离为日地距离（1．5亿公里）的165万倍，远远超出了太阳系的边界（日地距离的40倍）。
1912年，勒维特发现造父变星（其亮度由于星体的膨胀收缩运动而发生周期性变化的一类变星）的光变周期同光度之间存在确定的关系，使测定包含这类变星的遥远恒星集团的距离成为可能。
6年后，沙普利分析当时已知的100多个球状星团的距离和视分市资料，得出银河系是一个直径达10万光年的庞大的透镜形天体系统，太阳并不处于其中心的正确结论。
1924年，哈勃发现仙女座大星云中的造父变星，根据周期──光度关系推算出它远在银河系之外，是尺度同银何系相当的巨大恒星系统。这一重大发现最终结束了多年来关于这类旋涡状的星云是近邻天体还是银河系外“宇宙岛”的争论，“将人类认识的宇宙范围从恒星组成的银河系扩展到由众多星系组成的更广阔的世界。这个包括银河系在内由众多星系组成的世界，就是我们今天所了解的宇宙。
(4).对宇宙更深层次认识的进展
本世纪30年代以来，口径3米以上的大型光学望远镜在世界各地陆续建成，特别是近四五十年来射电天文学和空间天文学的相继诞生，使天文观测手段不但具备空前的探测能力，而且使获取信息的窗口从可见光逐步扩展到包括射电、红外、紫外、X射线、射线在内的整个电磁波段。从本世纪初开始相继创立和发展起来的量子论、相对论、原子核物理学、粒子物理学、等离子体物理学又给天文学提供了锐利的理论武器，使人们对天体的研究从机械运动进展到物理性质、化学组成等更深的层次，从而为勾勒出太阳系、银河系以至整个宇宙的起源和演化奠定了坚实的基础。
二、宇宙的起源和演化
1．历史的回顾
宇宙有没有起源和终结，它是永恒的还是演化的这是除宇宙的结构以外又一个根本问体。各种文明都有自己关于宇宙起源的看法，在中国有盘古开天辟地的传说，在西方有上帝创造世界的神话。至于创世以后的情形，虽然在中国方代文献中有共工怒触不周之山，撞断天柱，后来又由女娲补天的故事。在很长一个历史时期中，由于封建社会的政治黑暗和观测水平的局限，使一些闪耀着智慧火花相当接近真理的看法未能发展为科学的理论。直到17世纪以后，各门自然科学的飞速发展，特别是康德太阳系起源学说、达尔文物种起源学说等的提出，不断冲击着“天不变，道亦不变”这一僵化自然观的地位。直到20世纪，以众多观测事实为依据的科学的宇宙起源和演化理论才正式宣告诞生。
2．现代宇宙学的诞生
现代宇宙模型的研究始于爱因斯坦。爱因斯坦的广义相对论预言，一定质量的天体，将对周围的空间产生影响而使它们“弯曲”。弯曲的空间会迫使其中穿过的光线发生偏转，例如太阳就会使经过其边缘的遥远星体光线发生弧秒的偏转。通常，由于太阳的光太强而使人们无法观测到这一事实。1919年发生了日全蚀，一个英国考察队终于观测到太阳附近的光线偏转，得到的偏转数据正是爱因斯坦所预言的“弧秒”。
爱因斯但的广义相对论认为，时间和空间并不像人们（牛顿理论）一贯认为的那样：空间只是一个让物体在其中运动而本身却不受任何影响的容器；时间则如江河入海，自然流淌。空间更像是一个形状依赖于其上所载小球的弹性薄膜，自由粒子和光沿着这一形变薄膜上弯曲的短程线运动，就像它们在小球引力的作用下偏离直线运动一样；时间则与运动状态和相关，又通过运动状态与空间（参考系）发生了联系。这种关于时间、空间和引力的全新理论，不仅正确地预言了掠过太阳边缘的星光会发生弧秒的偏折，而且完满地解释了牛顿引力理论不能说明的水星近日点每百年前移43弧秒的现象，因而逐步得到人们的公认，为上演代宇宙学这场气势恢弘的戏剧搭好了坚实的舞台。
1917年，爱因斯坦率先把他的广义相对论应用于宇宙学研究，得到一个“有限无界的静态宇宙”模型。根据广义相对论，宇宙的几何性质取决于物质的质量分布状态，引力场使之对应于弯曲的“黎曼几何空间”。所谓“有限无界”是说整个宇宙是一个弯曲的封闭体，它的体积有限而物质均匀分布；而“静态”则是就宇宙的整体空间而言，并非说宇宙的各个部分都全然静止不动。尽管后来（1922年）发现宇宙不可能保持稳定而被放弃，但毕竟是一次开创性的尝试，揭开了现代宇宙学研究的序幕。
3．宇宙膨胀的发现
1922年，苏联数学家弗里德曼在广义相对论的框架下，的到了爱因斯坦宇宙方程的一组动态解，从理论上论证了宇宙要么膨胀，要么收缩，决不会保持静止状态。宇宙的演化趋势则取决于宇宙物质的平均
密度ρ
0与临界密度ρ
c
的比值：
ρ0 < ρ
c
对应于一个无限无界的开放宇宙；
ρ0 = ρ
c
对应于一个平坦的开放宇宙；
ρ0 > ρ
c
对应于一个有限有界的闭合宇宙。
前两种情况下宇宙将膨胀下去；后一种情况下，宇宙将出现膨胀──收缩的震荡即“脉动”。（目前
已知的临界密度为ρ
c =10-29克/厘米3，所观测的不含“暗物质”的平均密度是ρ
=210-31克/厘米3）
我们有没有办法观察宇宙基本成员──星系的运动呢能不能像发现恒星的自行（恒星间在天球上的相对位置的变化）那样，通过比较不同时代拍摄的天文照相底片来发现星系的自行呢这至少在目前的技术条件下是不可能的，因为星系离我们实在太遥远了。然而，物理学为我们提供了另一种测定物体运动速度的有力手段──多普勒效应。光波同声波一样，也有类似效应：面向观测者运动的光源谱线（与静止光源相比）将向高频（即光谱紫端）移动，而背向观测者运动的光源谱线将向低频（既红端）移动，波长的相对
移动量与相对运动速度成正比。
1927年，比利时天文学家勒梅特（Georges Lemaitre, 1894~1966）在弗里德曼“解”的基础上，把已观测到的河外星系红移解释为大尺度宇宙空间随时间而膨胀的结果，建立了“膨胀宇宙模型”。
1929年，哈勃在仔细研究了一批星系的光谱之后发现，除个别例外，绝大多数星系的光谱都表现出红移，而且红移量大致同星系的距离成正比。如果将红移解释为多谱勒效应，那就意味着所有星系都在离开我们而去，其退行速度正比于同我们的距离。这一关系称为哈勃定律，比例系数称为哈勃常数。如果遵循哥白尼的思想，认为我们在宇宙中并不处于特殊的中心位置，也就是说哈勃定律对任何星系说来都是成立的，那么，直接的推论就是：字宙中所有的星系都在彼此远离，即宇宙处于普遍的膨胀之中！
哈勃的发现为弗里得曼的宇宙模型提供了直接的观测依据，动摇了宇宙整体静止的传统观念，为研究宇宙的起源和演化扫清了道路，是本世纪天文学最重要的成就之一。
4．宇宙大爆炸模型
1948年美国物理学家伽莫夫（George Gamow, 1904~1968）、阿尔法、贝特等人发挥了勒梅特的思想，把宇宙的膨胀于物质的演化联系起来，提出了“大爆炸宇宙模型”。因为它能较多他说明现时所观测到的事实，所以成为目前影响最大的宇宙学说。由于伽莫夫、阿尔法、贝特三人的姓恰好是希腊字母的，，被后人幽默的代表宇宙之始。这个宇宙大爆炸学说简介如下：
，，，因而αβγ
αβγ
起源──宇宙始于约200亿年前爆炸的一个高温、高密度的“原始火球”。它的起始时间为0。
普郎克时代──时间10-43秒，温度高达1032K；
大统一时代──时间10-35秒，温度高达1028K；
强子时代──时间10-6秒，温度为1014K；
轻子时代──时间10-2秒，温度为1012K；
辐射时代──时间1—10秒，温度降至约1010—5109K，基本粒子开始结合成原子核，能量以光子辐射显示出现；(人们探索微观世界和宇宙结构的努力在这里会合)
氦形成时代──时间3分钟，温度降至约109K，直径膨胀到约1光年大小，有近三成物质合成为氦，核反应消失；
进入物质时代──时间1000—2000年，温度降至约105K，物质密度大于辐射密度；
物质从背景辐射中透明出来──物质温度开始低于辐射温度，最重于最轻的基本粒子书比值保持恒定；
星系形成──时间108年，温度降至约100K；
类星体、恒星、行星及生命先后出现──时间109年，温度降至约12K；
目前阶段──时间1010年，温度降至约3K，星系温度约105K。
伽莫夫和他的支持者预言，大爆炸中所产生的辐射在遥远的宇宙空间里必定仍然存在，大约相当于10K左右。后来3K宇宙背景辐射的发现给了人们很大的鼓舞，因为它使爆炸宇宙模型的这个预言成为真实。当然，大爆炸宇宙模型也同样存在着许多尚待解决的疑难，它终究还只是一种假说。
5．大爆炸理论的证据
(1).宇宙的年龄
如果星系目前正在彼此远离，那它们过去必定靠得更近，也就是说，较早时代的宇宙，物质密度会更高。继续这一推理就意味着过去必定存在一个时刻，那时宇宙中的物质处于极其高密的状态。按照哈勃定律将星系的距离除以各自的速度，就可估计出那一时刻距今约100—200亿年。这段时间对所有星系来说是共同的，事实上它就是哈勃常数的倒数。那一时刻通常被称为“大爆炸”时刻，也就是我们宇宙的开端。如果这一推论不错，那么宇宙中一切天体的年龄都不应超出这个“宇宙年龄”所界定的上限。
借助卢瑟福所开创的利用物质中放射性同位素含量测定其形成年代的方法，人们测量了地球上最古老的岩石、“阿彼罗11号”宇航员从月球上带回的岩石以及从行星际空间掉到地球上的陨石样本，发现它们的年龄均不超过47亿年。
恒星的年龄可以从它们的发光功率和拥有的燃料储备来估计。根据热核反应提供恒星能源的理论，人们估算出银河系中最老恒星的年龄约为100—150亿年。
用上述两种完全不同的方法得到的天体年龄竞与“宇宙年龄”协调一致，这对大爆炸宇宙模型当然是十分有力的支持。
(2).轻元素的丰度
在大爆炸后一秒钟以前，宇宙不仅不可能存在星系、恒星，地球，甚至除氢核外也没有其他化学元素，
只有处于热平衡状态下的由质子、中子、电子、光子等基本粒子混合而成的“宇宙汤”。起初，中子和质子的数量几乎相等，随着温度的降低，两者的比例逐渐下降，在约3分钟时达到1:6左右。当温度降到10亿K时，中子和质子合成氘核的反应开始，类似氢弹爆炸时发生的聚变过程迅速把所有的中子合成到由两个质子和两个中子构成的氦核中。由此不难算出，氦同氢的质量比应为1:4。
天文观测表明，无论宇宙的哪个角落，无论恒星还是星际物质中，氦与氢的比例均大体与此相符。同一时期合成的氘、氚、锂、铍、硼等轻元素，尽管数量小的多，但它们的丰度（即与氢的比例）也具有类似的普适性。这对大爆炸模型是一个有力的支持。
(3).微波背景辐射
大爆炸模型的另一个重要遗迹是微波背景辐射。前面说过，大爆炸后最初几分钟，宇宙就像一个氢弹爆炸时产生的火球，处处充满了温度高达10亿k的光辐射。因为处于热平衡中，这种辐射强度随波长的分布服从普朗克分布（或称黑体谱）。随着宇宙的膨胀，辐射温度不断下降，但始终保持黑体谱形和总体均勾性。按伽莫夫等人的计算，作为这种过程的遗迹，目前的宇宙中应普遍存在温度约3k的背景黑体辐射。由于这辐射的峰值波长在1毫米附近，处于微波波段，故又称为微波背景辐射。令人遗憾的是，这一重要预言在提出后的10多年中竟未引起人们的认真关注。直到1964年，美国贝尔电话实验室的彭齐亚斯和威尔逊用一架卫星通讯天线在厘米波长处探测到一种来自宇宙空间的强度与方向无关的信号时，他们起初也并不清楚自己发现的意义。后来普林斯顿大学的皮伯斯等得知这一消息，才认识到这正是他们试图寻找的宇宙背景辐射。为了最后“验明正身”，20多年来，全世界天文学家对这种辐射的谱分布和方向进行了大规模的调查，形势逐渐明朗。1989年，美国宇航局专门为此发射了宇宙背景探测者卫星，第一批测量数据表明：在从毫米到5毫米的整个波段上，该辐射的谱分布与温度为的理想黑体完全相合；在扣除运动效应以后，天空不同方向的相对温差小于十万分之一。这就无容置疑地证明了微波背景辐射的黑体性和普适性。它是热大爆炸模型最令人信服的证据，这一发现在现代宇宙学史上的地位只有宇宙膨胀的发现可以相比。如果说，哈勃的发现是打开了宇宙整体动力学演化研究的大门的话，那么，彭齐亚斯和威尔逊的发现就是打开了宇宙整体物理演化研究的大门。
6．无限宇宙的三大矛盾──三个佯谬问题
如果认为宇宙始无限的，则至少有三个似是而非、自相矛盾的问题，也叫佯谬问题。
(1).光度佯谬（夜黑佯谬或奥伯斯佯谬）
如果宇宙是无限的，恒星大致均匀分布其间，那么它们的发光总效果应该是天空的光度无限大。考虑到天体之间互有遮蔽，天空的光度也土改是一个不变的常数，也就是说，白天、黑夜一样明亮。德国人奥伯斯（1758—1840）对之作了系统的讨论，所以后人又称为“奥伯斯佯谬”。这个问题只有在宇宙大爆炸理论下才得以基本解决。
(2).引力佯谬
德国人西利格尔（1849—1924）指出，如果在无限宇宙中均匀分布着无数恒星，根据万有引力定律，所有天体之间都具有这种无处不在的引力作用，那么任何一个天体，在任何方向上都会受到无限大的引力，其总的效果将使宇宙中的一切都被撕得粉碎。现实中得宇宙天体并非如此，这就从反面证实了“无限宇宙”的谬误。
(3).热死佯谬
奥地利物理学家克劳修斯（1822—1888）认为，宇宙的能量使守恒的，而宇宙的能量总是朝着一个越来越无序的热力学方向转移，这个过程不可逆转。因此，宇宙越是发展，其变化能力就越小，研究越接近无序状态。一旦达到某种程度，一切变化将会停止，便出现了“永恒的死寂”。这个容易引起恐怖的“热死说”，在现代宇宙理论中才能得以澄清。
宇宙的形成与演化论文。 前言：这学期我们选修了宇宙的形成与演化这门课程，在这一个学期的时间里，我们跟随徐老师进行学习，了解了宇宙的形成过程，星系的组成，宇宙的演化过程等很多知识，同时，徐老师也经常给我们播放相关的视频，使一些宇宙相关理论变得更加生动和易于理解。我对天文学向来报有一种强烈的好奇与好感，选择这门课程我感到很开心。接下来，我会结合老师的讲课以及自己的课外拓展，谈一谈我对宇宙的了解和认识。 （一）宇宙的起源 目前关于宇宙的起源的理论影响较大的便是大爆炸理论。老师在课堂上给我们放过宇宙起源的主题教育片，给我影响比较深刻的便是其中几位美国学者的那种独特的思想观点。 大爆炸理论是目前人们普遍认可的一种理论。这种理论是这样解释的，宇宙在爆炸之后开始不断膨胀，导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却，逐步形成原子、原子核、分子，并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云，星云进一步形成各种各样的恒星和星系，最终形成我们如今所看到的宇宙。 现在宇宙物理学的几乎所有研究都与宇宙大爆炸理论有关，或者是它的延伸，或者是进一步解释，例如大爆炸理论下星系如何产生，大爆炸时发生的物理过程，以及用大爆炸理论解释新观测结果等。这个理论首先是建立了两个基本假设：物理定律的普适性和宇宙学原理。同时也比较自然地说明了许多观测现象，而且理论和观测结果能较好地相符。具有很强的科学性。该理论最直接的证据来自对遥远星系光线特征的研究。在课堂上，我们了解了星系谱线红移这个新的知识概念。根据哈勃定律。天文学家通过观测星系的谱线红移量，就能求出星系的视向速度，进而能得出它们的距离。 大爆炸理论的科学性令人信服，但它也存在一些问题，比如视界问题，均匀度问题和重子不对称等，其中最突出的是“原始火球”是从哪里来的? 而目前另一种理论是定宇宙永恒说。这种理论认为宇宙是处于一种稳定的状态，这就是说，一些星体湮没了，在另一处会有新的星体产生。宇宙只是在局部发生变化，在整体范围内是稳定的。我相信，随着科学的发展和研究的深入，这两种理论将不断地接受新的考验。可能会被新的理论证实，也可能被新的疑点推翻。当然也有可能产生更加科学的新的理论。不断怎样，我相信，我们对宇宙的起源的了解，会不断的更新，不断地接近最终实际。 星系的形成与分类 在宇宙中，我们把由两颗或两颗以上星球所形成的绕转运动组合体叫做星系。 目前，我们对星系形成演化过程比较流行的看法就是：在原始星系云收缩过程中，第一代恒星出现，在原星系的中心区，收缩快，密度高，恒星形成率也高，形成漩涡星系的星系核或形成椭圆星系整体。漩涡星系和椭圆星系内部所包含的能量是经常会发生物理变化，用自身的自传离心力阻止赤道的进一步收缩。因而让它们的扁率各不相同，气体的随机运动和恒星辐射加热等因素，使部分气体未结合成成星胚，并因碰撞作用而沉向赤道面，从而形成旋涡星系和不规则星系，结果使星系从形成之初就已经定形并保持下来，不再显著变化。在几亿年期间，由原星系形成的为年轻星系最终变成了我们现在所熟悉的宇宙星系。 美国天文学家哈勃是研究现代宇宙理论最著名的人物之一，同时也是河外天文学的奠基人。他把宇宙中的星系按其形态或叫结构类型划分成了四类：（1）、椭圆星系。椭圆星系是从圆球星系发展演化而成的（2）、旋涡星系。旋涡星系在宇宙中也有多种形态，而且也有一个发展演化的过程。一开始从不规则的形态向规则形态逐步发展演化（3）、不规则星系。不规则星系也能逐渐发展演化为规则星系。
宇宙起源和恒星演化测 试鲁教版 LEKIBM standardization office【IBM5AB- LEKIBMK08- LEKIBM2C】
第一单元浩瀚的宇宙 宇宙起源和恒星演化 同步测试 1、关于人类目前观察到的宇宙的说法不正确的是 ( ) A. 称为“可见宇宙” B.半径约140亿光年 C．最远约9. 408 1012千米 D.总星系 2、下列说法不正确的是 ( ) A.离太阳最近的恒星的光到到达地球约需年。 B.太阳的质量占整个太阳系质量的% C.星云是类似于银河系的天体系统。 D.银河系有2000多颗恒星，直径约8万光年，太阳距离银河系中心约万光年 年，大规模流星雨现象发生在 ( ) A.小熊座 B.大熊座 C.狮子座 D.天鹰座 年，当时一个14岁的中学生曾观测到哈雷彗星的回归，如果它再次观测到这颗彗星时年龄该是 ( ) 岁岁岁岁 5.由气体和尘埃物质组成的呈云雾状外表的天体是 ( ) A.星云 B.流星体 C.行星 D.彗星 6. 天体系统的层次，由小到大排列顺序正确的是 ( ) A、太阳系→银河系→地月系→总星系 B、银河系→河外星系→太阳系→总星系 C、地月系→银河系→总星系→河外星系
D、地月系→太阳系→银河系→总星系 6. 质量较大的恒星在核燃料用完、核反应停止后，演化为（） A. 白矮星 B. 中子星 C. 红巨星 D. 主序星 7.下列各组行星均属类地行星的是 ( ) A、金星、地球、火星 B、水星、木星、土星 C、地球、天王星、木星 D、火星、水星、冥王星 9.有关哈雷彗星的叙述正确的是 ( ) ①彗星是在扁长轨道上绕地球运行的一种质量很小的天体 ②彗星呈云雾状的独特外貌 ③哈雷彗星的公转周期是76年 ④彗星绕日公转的方向与行星绕日公转的方向相同 A、①② B、③④ C、②③ D、①④ 10、太阳系九大行星中离地球最远的是 ( ) A、水星 B、金星 C、木星 D、冥王星 (二)综合题 1.读“地球在太阳系中的位置”图，回答下列问题： （1）图中字母表示地球的是；与其相邻的两颗大行星，按距离太阳由近及远的顺序排列依次是、，它们都属于行星。 （2）图中字母表示的行星中，质量和体积都很大的是、（填字母），它们都属于行星。 （3）图中共包括级天体系统，图中天体系统的成员除图中反映出来的以外，还包括、 、和行星际物质等。
宇宙起源和演化学说简史 王为民（四川南充龙门中学） 今天我本想在帖吧转发我的“宇宙大爆炸的缺陷”一文，因为这篇文章刚刚见报，其兴奋之情溢于言表。 人类从牛顿时代习惯万有引力主宰宏观宇宙的现象，却对于宇宙三大力学(电磁力、强核力、弱核力)的电荷、色荷、弱荷中性视而不见。人们习惯于上帝的安排，很少去问上帝，这样安排宇宙秩序的原因是什么? 我们知道，原子是电中性的，原子核中的质子数总是等于核外电子数。问题是我们的宇宙质子数为什么也等于电子数，我们的宇宙也是电中性的。 如若不然，电力比万有引力强一万亿亿亿亿倍是不容许万有引力支配天体运动的。但事实是，牛顿万有引力和爱因斯坦的时空弯曲理论却能够很好地解释行星围绕太阳运动的轨迹。完全不需要电磁力来帮忙。 宇宙大爆炸学说好像不屑于这种解释，它的理由就是宇宙本来就是如此，甚至前一个收缩宇宙死亡以后，再次爆发都是如此，没有理由来解释这个质子数等于电子数的理由。 质子有反质子，电子有正负电子之分，每一个基本粒子都有其反粒子，光子的反粒子是它自身。 宇宙大爆炸最初正反粒子数是相等的，如果永远保持正反粒子数相等，那么正反粒子将湮灭为2～3个光子，宇宙只是光子的海洋，不会出现物质粒子。 但事实是，我们的宇宙主要是由质子、中子、电子等物质组成的，反物质的反质子、反中子、正电子在宇宙射线中有极少数来自强烈的恒星内部核聚变过程，它们遇到物质可以湮灭物质的质子、中子、电子等，并不能湮灭宇宙，因为，我们的宇宙是物质的，而不是反物质的。 在正负电子对撞机中，科学家将正电子和电子分别加速到接近光速，然后进行对撞。由于对撞能量非常高，激发真空产生更多的正负电子，同时还产生了正反π介子、正负μ子，正反质子，正反中子等。对于带电粒子，科学家用磁场将它们进行分离。 我提出的“正反王为民粒子白洞创生正反宇宙定律”能够解释所有这些问题。所以，我感到非常高兴。 按照“正反王为民粒子白洞创生正反宇宙定律”应该是正反物质的宇宙大分离。就像人类的起源。为什么我们大中华全是黄种人，欧洲是白人，非洲是黑人，东南亚是棕色种人?这就是人类起源大分离。 1922年，弗里德曼根据宇宙学原理，宇宙天体在大尺度空间分布均匀，各向同性，将罗伯逊——沃克度规代入爱因斯坦含宇宙项的引力方程得到弗里德曼方程，在此基础上，科学家建立了宇宙膨胀、收缩或震荡的各种宇宙流体演化模型。 根据“科普中国”介绍:“大爆炸宇宙论”（The Big Bang Theory）认为：宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。1927年，比利时天文学家和宇宙学家勒梅特（Georges Lema?tre）首次提出了宇宙大爆炸假说。1929年，美国天文学家哈勃根据假说提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。 现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸。该理论的创始人之一是伽莫夫。1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论，认为宇宙由大约140亿年前发生的一次大爆炸形成。上世纪末，对Ia超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀，因为宇宙可能大部分由暗能量组成。
天文学 翻开人类文明史的第一页，天文学就占有显著的地位。巴比伦的泥碑，埃及的金字塔，都是历史的见证。在中国，殷商时代留下的甲骨文物里，有丰富的天文记录，表明在黄河流域，天文学的起源可以追溯到殷商以前更为古远的世代。 几千年来，在人类社会文明的进程中，天文学的研究范畴和天文的概念都有很大的发展。为了说明我们今天对天文这门学科的理解，本文将在第一节里首先介绍一下天文研究的特点。本文的第二节──星空巡礼，是对目前所认识的天文世界的几笔速写。在第三节里，我们举出伽利略-牛顿时代天文学的一次飞跃，来对照当前天文研究的形势，希望借此探讨天文学发展的规律，并强调说明一次新的飞跃正近在眼前。 我们不准备、也不可能用这篇短文囊括天文学悠久的历史和丰富的内容（这是本书这一整卷的任务），而只是对它的特征、现状和趋向作一个概括性的描述。为使读者对天文学的轮廓有一个认识，本文的第四节，用简单的图解方式介绍当前天文学科各分支之间的相互关系。 天文学研究的特点 天文学是一门古老的学科。它的研究对象是辽阔空间中的天体。几千年来，人们主要是通过接收天体投来的辐射，发现它们的存在，测量它们的位置，研究它们的结构，探索它们的运动和演化的规律，一步步地扩展人类对广阔宇宙空间中物质世界的认识。 作为一颗行星，地球本身也是一个天体。但是，从学科的分野来说，“天”是相对于“地”的。地面上实验室里所熟悉的那些科学实验方法，很多不能搬到天文学领域里来。我们既不能移植太阳，也无法解剖星星，甚至不可能到我们所瞩目的研究对象那边，例如，到银河系核心周围去看一看。从这个意义上来说，天文学的实验方法是一种“被动”的方法。也就是说，它只能靠观测（“观察”和“测量”）自然界业已发生的现象来收集感性认识的素材，而不能像其他许多学科那样，“主动”地去影响或变革所研究的对象，来布置自己的实验。
宇宙的起源与演化知识提纲-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1. 我们的宇宙 （1）宇宙中的天体系统：宇宙中存在着各种各样的天体。这种天体按照它们的体积大小和质量大小，可以排列为行星、恒星、星团、星系等不同层次。 （2）星系是由几亿至上万亿颗恒星和星际气体以及尘埃物质构成的天体系统，星系是宇宙的基本组成部分，银河系是星系的一员。由数十个星系组成的星系集团称为星系群，由几百到几千个星系组成的星系集团称为星系团，另外，还发现了由大量星系团组成的超星系团。 （3）宇宙在大尺度上的结构是均匀的，各向同性的，宇宙是无边的。 （4）用多普勒效应可以来解释河外星系的谱线红移现象，并可以推断星系之间正在相互退行远离，宇宙正在膨胀，宇宙的膨胀是没有中心的膨胀。 （5）通过活动：气球表面上圆点之间的距离在膨胀中相互增大来体验没有中心的膨胀。 2. 热大爆炸宇宙模型 （1）宇宙起源于热大爆炸，从大爆炸到现在已经过去了约150亿年。 （2）宇宙微波背景辐射是宇宙起源于热大爆炸的有力证据，3K就是热大爆炸留下来的余温。 （3）宇宙从大爆炸起就始终在演化着，大爆炸后3分钟出现了复合原子核，大爆炸后100万年出现原子，大爆炸后10亿年出现恒星和星系，大爆炸后100亿年太阳和地球诞生。 （4）宇宙物质密度的大小是决定宇宙将来究竟继续膨胀还是收缩的唯一条件。不过，20世纪的最后两年里，科学家发现宇宙不仅在膨胀，而且是在加速膨胀，因此，宇宙很有可能永远膨胀下去。 3. 恒星的演化 （1）恒星的演化经历了形成中的恒星——主序星——红巨星——白矮星、中子星（脉冲星）、黑洞。 （2）主序星是稳定的恒星，使它发光发热的能源是核能，太阳就是一颗主序星。红巨星是大多数恒星一生中必定要经历的一个阶段，太阳在50亿年后将成为红巨星。白矮星和中子星都是恒星演化的晚期，其中白矮星是由质量不太大的恒星演化来的，中子星是由质量较大的恒星演化过来的。质量更大的恒星将演化成黑洞。 （3）形成中的恒星依靠引力势能发光发热；主序星是依靠氢核聚变来发光发热，红巨星依靠氦核聚变来发光发热，白矮星和中子星依靠冷却发光。 （4）超新星爆发是大质量恒星演化到晚期形成中子星或黑洞时发生的能量巨大的爆炸。超新星爆发是一些恒星诞生的直接动力，也是各种元素形成的原因。 4. 星际航行和空间技术 （1）人类对星际航行的渴望和面临的困难：地球引力是人们星际航行面临的第一个障碍。还面临如何保证星际航行的安全、如何避免受到星际空间致命辐射的袭击、如何保证星际旅行中人类生存所必须的供给等。 （2）1957年10月4日苏联成功地发射了第一颗人造卫星。 （3）航天器可分为无人航天器和载人航天器两大类。无人航天器有人造卫星、无人航天飞船、空间探测器等，载人航天器有载人航天飞船、航天飞机和空间站等。此外还有把各种航天器送入空间的运载火箭。 （4）人造卫星的主要功能是依靠它的高位置优势对地面进行观测或作为微波通信的中继站。按照使用功能的不同可以分为通信类卫星和对地观测类卫星两大类。例如各种通信
【关键字】精品 3 地球的起源与演化 3．1 地球的起源和圈层分异 地球起源问题自18世纪中叶以来同样存在多种学说。目前较流行的看法是，大约在46亿年前，从太阳星云中开始分化出原始地球，温度较 低，轻重元素浑然一体，并无分层结构。原始地球一旦形成，有利于继续吸积太阳星云物质使体积和质量不断增大，同时因重力分异和放射性元素蜕变而增加温度。当原始地球内部物质增温达到熔融状态时，比重大的亲铁元素加速向地心下沉，成为铁镍地核，比重小的亲石元素上浮组成地幔和地壳，更轻的液态和气态成分，通过火山喷发溢出地表形成原始的水圈和大气圈。从此，行星地球开始了不同圈层之间相互作用，以及频繁发生物质-能量交换的演化历史。 正是由于地球形成以来经历过复杂的改造和变动，原始地球刚形成时的物质记录已经破坏殆尽。我们是怎样推测它已经有46亿年寿命的？这 需要从地球自身的最老物质记录、太阳系内原始物质年龄和相邻月球演化史几方面来探讨。 3．2 地球的年龄 地球上已知最老的岩石（石英岩，一种由石英颗粒组成的沉积岩，后来遭受过温度、压力条件变化）出露于澳大利亚西南部，根据其中所含矿物（锆石）的形成年龄测定，证明已有41～42亿年历史。根据地质学研 究，这种岩石和矿物只能来自地壳的硅铝质部分（见第四章1），而且必须经过地表水流的搬运、筛选和沉积。所以我们可以据此作出推论，地球的圈层分异在距今42亿年前已经完成。 地质学领域较精确的测定年龄方法，主要根据放射性同位素的衰（蜕）变原理：放射性元素的原子不稳定，必然衰变为它种原子（如238U衰变 为206Pb等），而且衰变速率不受外界温压条件变化影响（如238U经过 45亿年后其一半原子数衰变为206Pb，故称为半衰期）。我们只需在岩石中测出蜕变前后元素的含量，就可以获得母体岩石形成的年龄。 不同放射性元素半衰期的长短有很大差异，其测年的精度也存在重要区别（表2-2）。因此，要根据研究对象实际情况选择测试物质，采用合适的方法。例如，时代很新的湖南长沙马王堆考古发掘中，西汉初期（约200BC）的棺木保存完好，可以用14C法测得木材的绝对年龄数值与古墓 内的文史资料相当符合。至于地球漫长演化史中保存的物质记录（岩石和矿物），只能采用238U－206Pb、87Rb－87Sr等方法，精度误差允许达到几个百万年。实际操作中包含复杂的技术因素，如测试手段的误差，测年方法使用条件的偏离，野外采样不当（标本已受风化影响，不够新鲜），
人类的起源与发展史 人类起源与发展 从生物学的意义上讲，人是一种动物，人属于哺乳动物纲，灵长目，人科，人属。类人猿与人在进化上有亲缘关系，因此可以说它是人的祖先。大约在20万～300万年以前，人类就已经出现在地球上了。人类是从古猿变来的。但是类人猿和人，在进化 史上都很年轻，如果以地球现在的年龄为12小时，那么人的寿命还不到半分钟。 科学的人类起源理论是从18世纪的拉马克开始的，并经过达尔文开始形成。在古代和18世纪以前，关于人类起源的问题只能做一些猜测。古代生物学家虽然指出了人类与动物在结构上的相似现象，但还不能提出什么系统的理论来阐述人类起源的奥秘。 18世纪著名瑞典生物学家林耐，在他创立的生物分类学的基础上，特别是在研究 动物分类时，把人和猿做了比较。他不仅发现了人和猿都有二心耳、二心室，都是胎生，而且发现人、猿、猴都有两对门齿，胸前都有一对乳房。由于这种惊人的相似， 所以他在进行动物分类时，就把人、猿、猴归入一类，名曰灵长类，即都是灵敏的高 等哺乳动物。 法国博物学家拉马克提出了由猿变人的理论，这是拉马克在研究了现代猿的身体 构造和生活习性的基础上第一次提出来的。他假设，由于生活条件改变，下到地面生 活的类人猿必须用后肢行走，促使手足分工，使前肢发展得更加灵巧有力。这种在发 展变化中的猿人渐渐进化成新的物种，最后变成了原始人。由猿变人论，比起林耐的 人与猿同类论，大大地前进了一步，揭示了猿和人之间前后相继的发展联系。 法国生物学家居维叶首先从比较解剖学方面证明，所有脊椎动物。从最低等的鱼 类到最高等的人类，其主要特征都基本相同。从而说明人起源于猿。他通过解剖学证明，从两栖动物到人的四肢骨骼原来都是由一定数目的骨片在同一格式上构成的，并 指出“两条腿的鸟和人本来都是四肢动物”。由此，居维叶进而证明猿是人的直接祖先，并初步阐述了人类起源的机制。 赫胥黎从达尔文的启示中得到启发，他用达尔文的进化论作为说明从猿到人的武器。他研究了前人发现的人类头骨化石，找到了古猿到人类的桥梁。他曾指出了鱼类、两栖类、爬虫类、鸟类、哺乳类和人类早期胚胎的相似性是它们共同祖先的证明。这 就从胚胎学上揭示了人类与猿类的亲缘关系。他的结论是：人类“是和猿类由同一祖先 分支而来”。人与猿同祖理论首次被赫胥黎提出来了，这比拉马克的猿变人论又前进了
第三章宇宙的起源与演化 教学目的要求：了解宇宙基本构成和人类宇宙观的历史演变；了解天文领域的重大成就，理解宇宙大爆炸理论的基本观点；掌握恒星诞生、演化、结局的规律。 教学重点：宇宙大爆炸理论、恒星的演化。 教学难点：宇宙大爆炸理论。 教学具体内容：宇宙的起源和演化、宇宙概观；人类对宇宙的认识和探索；宇宙的起源和演化；星系；恒星；太阳和太阳系； 第一节人类探索宇宙的历程 一、古人对宇宙的认识 古代自然哲学家们对宇宙问题的探讨，大多是在大地和天空的相互关系问题上。随着科学的发展，后来又进入到地球和太阳之间的关系上。 古代各民族都有自己对宇宙的认识和想象。它们带有深刻的民族特点。比如，中国古代就逐渐形成“天圆如张盖，地方如棋局”；古代埃及人认为大地是漂浮在水上的；古希腊人则认为大地下有支柱支撑着；古印度想象大地是驮在大象背上的；……。 地心说：公元2世纪，古希腊天文学家托勒密在总结前人对宇宙认识的基础上，提出“地球中心说”的宇宙模式。 日心说：1543年，波兰天文学家哥白尼又建立了“太阳中心说”的宇宙模式。 二、人类的探索 当人类还处于原始社会时期，就注意到天象与周围环境的变化关系，日升日落，月缺月圆，寒来暑往，斗转星移，形成了人们最初的日、月、季节、年的时间概念，并由此开始了对天的观测，专门观测天空的场所——天文台和各种观测仪器也随之建立和发明。从古老的观天遗址到现代的天文台，从最初的目视观测到现在巨大的光学天文望远镜和射电天线阵，这期间经历了几千年的漫长历程。伴随着天文观测工具的发明和不断改进，以天文观测为基础的古老天文学，得到了飞速的发展。用现代科学技术装备起来的现代天文台和太空探测器，为人类打开了一个个崭新的宇宙窗口，借助于这些现代化的观测工具，人类正在探索茫茫宇宙的奥秘。 三、人类宇宙观的历史演变 早期：宇宙图景、地心说 哥白尼：日心说
由宇宙起源引发的感想 2012108152 12级卫生检验张璐瑶每学期乘飞机回家的时候，看着漆黑的窗外，总会感到自己很渺小，无助和无奈，本质是对空间、对时间、对宇宙的一种敬畏。 宇宙论是一门既古老又年青的科学，说其古老是因为很早很早就有人研究它，从亚里士多德的“地心说”到哥白尼、伽里略的“日心说”就经历了2000多年，而且仅限于太阳与地球的关系，宇宙的概念显然比太阳系广阔得多得多；说其年青是因为直到二十世纪二十年代哈勃发现了红移定律后，人们才开始关注整个宇宙的起源和演化问题，导致现代宇宙论的诞生。 哈勃通过星系光谱的红移，发现越远的星系正在以越快的速度离我们而去，从而确信整个宇宙仍然处于快速膨胀的状态。 剑桥大学教授霍金的著作《时间简史》对宇宙的起源和演化做了很好的介绍，但不无遗憾地讲，其中的不少概念和内容至今我还没弄明白，说明在知识迅猛发展的今天，我们这些人己经被边缘化了。 在我们之前的许多人类大智者，如释迦牟尼、耶和华、耶苏、张道陵等，他们早已认识到了宇宙的伟大，率先感悟人生，产生了天主教、佛教、道教等；尽管教派教义不同，但有一点是共同的，即宇宙是神圣的，在宇审面前我们只能敬畏。所谓的人定胜天等只能算是痴人说梦。 关于宇宙事件（当然包括地球人类事件在内）的发生发展存在着以下两种理论： 1 ，决定论 决定论认为宇宙中所有事物（事件）从大爆炸一刻起就有因果关系，任何事物（事
件）都是前面事物（事件）的果并成为后面事物（事件）的因，并遵循已知或尚未知晓的数学、物理、化学原理沿某轨迹发展继续，也就是说一切都是已经注定了的。 2 ，随机论 随机论认为一切只是一种巧合，存在是没有原由的，一切都只是巧合的结果，即一切都是“缘”。 我相信“决定论”。既然世界是物质的，就必然尊守已知或尚未知晓的数学、物理、化学等基本原理；即使是“思维”这种抽象活动，也是以蛋白质的生物化学反应为基楚的。所以包括人类社会活动在内的所有事件都要循规律发生发展。同时我也不完全排斥“随机论”；即在宇宙事件的发生发展过程中也可能因随机事件暂时偏离这一轨迹，但它只能是暂时的和小振幅的。地壳结构和资源配布是数十亿年宇宙活动的结果，应当被认为是最合理的，人为地改变它其实是很不明智的。 十七世纪瓦特发明了蒸气机，引发了人类所谓的工业革命；使碳资源的分布发生重大变化，大量的煤、石油、天然气等碳资源转化成了二氧化碳，随即遭受到了大自然的报复，以至人类不得不在2009年在丹麦召开“哥本哈根峰会”，应对气侯恶化；被喻为“拯救人类的最后机会”。全球气候变暖及恶性自然灾害频发应视为宇宙轨迹对人类不当行为的纠正手段。 目前发达国家早就停止了修建大型水坝等超大工程，此类工程不同程度地改变了局部地壳的应力状况并改变了水资源的自然态分布，大自然以地震、滑坡、淤沙和地下水分布改变来纠正人类错误行为。 发明蒸气机距今才200多年，在宇宙时间里只算是微不足道的一瞬间，人类就尝到了不尊重大自然的苦果。所以人类应当在尊重宇宙规律的前堤下享受大
宇宙的起源与未来学习小结 一、宇宙的起源与未来 自古以来，人类从未停止过对宇宙奥秘的思考和探索。茫茫宇宙是由什么组成的？宇宙空间究竟有多大，有没有起始和终结的一刻？认识宇宙、理解宇宙是人类的最终愿望。 (一) 宇宙和宇宙的结构 1.宇宙 从定义上讲，宇宙是天地万物，是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 2.宇宙的总体结构 宇宙是由形形色色的天体和弥漫物质组成的，宇宙中最主要的天体是恒星和星云，太阳就是恒星。 恒星又由围绕它旋转的行星以及彗星等天体组成了次一级天体系统，例如太阳系。行星往往有卫星环绕，例如地球就有月球环绕旋转，组成地月系。 因此，宇宙是有序存在的，地月系、太阳系、银河系、总星系就是宇宙中不同层次的天体系统。 二）人类对宇宙的认识 人类对宇宙的认识是不断发展的，是随着科学技术的发展而不断前进的，永无止境。 1.“日心说” 16世纪中叶，波兰天文学家哥白尼提出“日心说”。 2.宇宙大爆炸理论 20世纪初期，科学家提出了“宇宙大爆炸理论”。 大爆炸理论的主要观点是：我们的宇宙有开端，是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。宇宙从密到稀、从热到冷、不断膨胀，形成了我们的宇宙。最初那次爆发就被称为宇宙大爆炸，这一关于宇宙起源的理论就被称为“宇宙大爆炸理论”。 （三）恒星和星系 1.恒星的特征 组成宇宙最主要的天体恒星和它们的巨大集合体星系。夜晚星空所见的绝大多数是恒星。恒星是指由炽热气态物质组成，能自行发热发光的球形或接近球形的天体。 关于恒星的特征强调几点： 恒星发光的能力；恒星的寿命；恒星的分布；星空的划分。 2.恒星的形成、演化和归宿 3.星系和银河系 两个或几个轻原子核结合成一个较重的原子核,并释放出能量,这种结合称为聚变。 （四）太阳系与太阳
关于宇宙形成与演化的几种理论 引言：宇宙学是一门年轻又古老的学科，人类对宇宙的起源在不断地探索着。 当我们回望人类漫长的探索宇宙的进程时,在我国历史上最早认识宇宙，是有“科圣”之称的伟大的科学家张衡。也可以说是人类历史上认识宇宙的先驱。在后来主要是西方国家对宇宙探索有很大的进展，尤其是近几百年，其中对宇宙的形成与演化有很多的著名的观点，主要形成的观点有相对论原理、宇宙膨胀模型、大爆炸宇宙论等。霍金在《时间简史》中比较全面的描述了整个宇宙的图景，他还还提出了自己的很多观点，本着一种好奇心,想了解一下关于宇宙学的观点 , 所以借助史蒂芬·霍金的《时间简史》及其他书籍，将宇宙学的一些观点在这里罗列出来。在这里主要写了膨胀中的宇宙、大爆炸宇宙理论以及黑洞中的奇点与量子效应观点，这些观点在宇宙学中都具有重大的意义。 希望我们对宇宙理论有更多的认识和了解，宇宙学是一门古老而年轻的学科, 希望更多的人去了解宇宙学、研究宇宙学、了解我们所处的宇宙空间。让我们更早的回答出我们一直想知道的问题：我们从何而来，又到何处去? 1、宇宙膨胀模型 在人们认为宇宙是膨胀之前爱因斯坦曾提出过静态的宇宙模型。广义相对论主要的是把强大的引力场解释成为时空弯曲的几何特征，所以它也是一种引力理论。爱因斯坦根据自己建立的广义相对论对宇宙进行了考察，他引入了一个常数——“反引力”，此力和其他力是不一样，没有什么源引起，是时空中固有的。爱因斯坦认为时空有膨胀的趋势，但刚好可以用此力平衡宇宙中所有物质与物质间的作用力，因此爱因斯坦设想这样一个有限无边的静态宇宙模型。 在宇宙空间中，物质分布是均匀的，宇宙大尺度特征不随时间变化而变化（又物质没运动）[1]。静态宇宙模型虽与事实不相符合，但它为现代宇宙学研究开启了新的起点。就在爱因斯坦和其他一些物理学家讨论非静态宇宙的预言时，1922年俄国物理学家、数学家弗里德曼用广义相对论着手解释它，他根据广义相对论方程解得的动态解，认为宇宙是不稳定的，有可能是脉动的。（他曾对宇宙提出过一个非常简单的设想：我们不管从哪个方向看，也不管从何地进行观察，宇宙看起来都是一样的。弗里德曼指出，仅从这两观念出发，就可以预言宇宙是不稳定的。此观点在后来不久被哈勃证明了。[2]）后来天文学家勒梅特又一次独立的的到这样一个模型：得到宇宙中的物质在均匀的同时在向各个方向膨胀或者是在收缩的宇宙模型。 1924年现代宇宙图像才被奠定，这一年哈勃证明了除我们所处的这个星系，还有许多其他的星系，在他们之间是一个巨大的空虚的空间，也称为太空。哈勃用100英寸的望远镜在威尔孙山对太空进行观测时，埃德温·哈勃发现恒心在整个空间之中不是均匀分布的，而是有很多的恒心大量地集中在星系之中。埃德温·哈勃对来自星系的光利用多普勒效应进行了测量，这样就可以对星系是蓝移还是红移进行确定。哈勃曾预想对于我们现在正所处在的星系中来看宇宙中的其他星系，飞向我们星系和离开我们星系的其他星系是一样多的。这是存在于一个不变的宇宙中应该有的，但是事实总是给人惊奇，埃德温·哈勃测量出的结果发现，所有的星系几乎都是在红移，而且，哈勃发现当星系离我们越远时，他离我们而去的速度越快，也就是说红移的大小与星系离我们的距离是正比，这也是著名哈勃定律。[3]也就是说，宇宙不是人们想象的那样宇宙是静态的，它是随着时间在不断的变化，它是在膨胀，所有的星系之间的距离不断的增加。从而静态
人类的起源与演化 ——旧石器考古热点探讨 人类起源研究的简要回顾 1856年在德国尼安德(Neander) 山谷发现了人类化石，被命名为尼安德特人(Homo neanderthalensis)，是当时已知最早的人类，其年代不超过距今10 万年。1891年在印尼发现了爪哇猿人化石，但没有发现石器与之共存。由于当时人类学界普遍认为古猿只有进化到能够制造工具才算变成了人，因此爪哇猿人是否是人类的问题争论了近40 年。1929年在中国周口店发现北京猿人头盖骨并在1931年确认了与之伴存的石器和用火的遗迹，基本解决了争论40年的爪哇猿人是人是猿的问题，把人类历史的记录提前到大约50万年前。1959年在坦桑尼亚的奥都威峡谷发现了175万年前的石器和“东非人包氏种”(Zinjanthropus boisei)头骨。1960年在同一峡谷大约190万年前的地层中发现能人头骨破片，于是一般认为那些175万年前的石器更可能是这种早期人类制造的。人类历史又得到延伸。60年代发现黑猩猩也能制造工具，说明制造工具不是人类独有的能力，因此这种能力不宜作为区分人和猿的界标。人类学界改而采用两腿直立行走作为人类最初的独有特征，这样南方古猿被纳入人类范围。70年代在埃塞俄比亚发现了南方古猿阿法种(Australopithecus afarensis)，将人类的历史记录延长到300多万年。1994年报道了新发现的440万年前的南方古猿始祖种(Australopithecus ramidus)（次年改为地猿始祖种Ardipithecus ramidus）人类历史记录再次得到延长。2000年在肯尼亚Baringo地区的Turgen 山区又发现了一批距今600万年前的人类化石，其中一根股骨的形态显示能直立行走。这些被称为“千禧人”的古人类化石被命名为“原始人图根种(Orrorin tugenensis)”。至此，人类的最早化石记录达到600 万年前。 迄今在非洲已经发现了大量200-400 万前的人类化石，而在非洲以外还没有发现早于200万年前的人类化石。因此人类学界普遍认为人类发源于非洲。早先认为人类走出非洲的时间大约在100万年前。90年代在格鲁吉亚发现170 万年前的人类化石和爪哇Mojokerto 类化石地点测得的181 万年前的的新年代数据使人们认为早期人类在大约200万年前开始走出非洲。 目前国际人类学研究的热点主要集中在：（1）早期人类是否起源于非洲及早期人类走出非洲的时间；（2）现代智人的起源。在这两个领域中国古人类研究都可能对之做出较大的贡献。尤其在现代人起源方面是我国最可能做出重大贡献所在。在时间上从这个热点向前追溯与人类何时走出非洲这个热点相衔接，就是早期人类走出非洲到达中国后的经历，也就是人类在东亚这个地区进化的过程，正是我国古人类学应该特别关注而且潜力最大的的领域。 主要问题： 1）研究古人类学—旧石器考古学有何意义？ 2）旧石器考古学在探讨早期人类起源和现代人类起源方面能够扮演什么角色? 3) 中国更新世古人类在行为模式上具有怎样的特点？ 4）旧石器考古学还能在学术领域取得哪些突破？ 人类起源与演化研究的意义： 1）基础科学的一个主要领域：人类起源仍是科学界未被破解的重大谜团之一 2）现实意义：正确认识人类的过去、现在和将来
第三章宇宙的起源与宇宙大爆炸 教学目的：了解古今描述宇宙的模型，掌握银河系和宇宙膨胀的发现，理解大爆炸的证据 教学重点：宇宙的起源，宇宙的演化，宇宙大爆炸 教学难点：宇宙的起源 课时分配：一、人类对宇宙的认识0.5课时 二、宇宙的起源0.5课时 三、宇宙的演化0.5课时 四、宇宙大爆炸0.5课时 课后讨论：1．叙述“哈勃定律”的内容和公式，谈谈它的作用和意义。 2．简述发现宇宙膨胀的原理及途径。 3．试论述从现代宇宙理论的创立到宇宙大爆炸模型的建立过程及重要人物。 一、人类对宇宙的认识 1．宇宙的概念 早在2300多年前，我国战国时代的思想家庄子（大约公元前369—前286年）就浪漫激情地幻想“旁（傍）日月，挟宇宙”。其实中文的“宇”、“宙”二字原指“屋檐”和“栋梁”，都是指人居住的地方，后来才延伸为“天地四方（空间）、古往今来（时间）的总称。它超越了东西南北的方位，无边无际；超越了一朝一夕的时间，无穷无尽。与“宇宙”混用的“世界”二字则出于佛教的说法，也是时间（世代）和空间（边界）的合称。 在西方，以英语为例也有两个词表达“宇宙”，即cosmos和university。cosmos原意指秩序，引申为“有秩序的宇宙体系”；university则表示包罗万象、无所不容的宇宙全体。 2．人类对宇宙的认识 (1).局限于太阳系的宇宙说──地心说 古代的人们首先注意到的宇宙现象，如昼夜交替、月亮圆缺、日食月食、天体位置随季节的变化以及行星在星空背景上的移动等等，实际上只是太阳、地球、月亮、行星等太阳系天体运动的反映。因此，以这些现象为基础建立起来的宇宙理论，无论是中国古代“天圆如张盖，地方如棋局”的盖天说，“天体圆如弹丸，地如鸡子中黄”的浑天说，还是古希腊以地球为中心，依次排列月亮、水星、金星、太阳、火星、木星、土星、恒星等“九重天“的地心说，都没超出太阳系的范围。恒星在这些宇宙理论中的地位，只不过是个一成不变的布景或陪衬。 (2).局限于太阳系的宇宙说──日心说 16世纪哥白尼提出的日心说虽然仍末超出太阳系的局限，但却把地球从居于宇宙中心的特殊地位降为一颗绕太阳旋转的普通行星，正确地反映了太阳系的实际情况。这不仅直接为以后开普勒总结出行星运动定律，伽利略、牛顿建立经典力学体系铺平了道路，而且从根本上动摇了人类中心论等宗教教义不可冒犯的神话。它作为自然科学第一次从神学桎梏下解放出来的“独立宣言”，在人类思想史以至社会发展史上作出了不可磨灭的贡献。 (3).从太阳系到广阔的恒星世界 18，19世纪是太阳系天文学发展的鼎盛时期。借望远镜的帮助，人们不仅发现了天王星、大量的小行星、行星卫星等太阳系成员，还根据天王星实际观测位置与理论计算位置的偏差，用天体力学理论准确地预言了海王星的存在和位置，并最终发现了海王星、冥王星，从而有力地证明了当时的宇宙理论同太阳系的客观实际是相符的。与此同时，人类的视野也逐渐由太阳系扩展到更为广阔的恒星世界。 17l8年，哈雷将自己的观测同1000多年前托勒玫时代的观测结果相比较，发现有几颗恒星的位置已有明显变化，首次指出所谓恒星不动的观念是错误的。 1837年，斯特鲁维测定了织女星的周年视差（由于地球绕日公转而产生的天体方向变化）为0.125角秒，这意味着它与太阳的距离为日地距离（1．5亿公里）的165万倍，远远超出了太阳系的边界（日地距离的40倍）。 1912年，勒维特发现造父变星（其亮度由于星体的膨胀收缩运动而发生周期性变化的一类变星）的光变周期同光度之间存在确定的关系，使测定包含这类变星的遥远恒星集团的距离成为可能。 6年后，沙普利分析当时已知的100多个球状星团的距离和视分市资料，得出银河系是一个直径达10万光年的庞大的透镜形天体系统，太阳并不处于其中心的正确结论。
hello,大家好，我们今天要讲的主题是中国神话。 科学发展到今天，再用神话的方式解释宇宙起源等问题，你们或许会感到可笑。但是毋庸置疑，神话和传说是人类的精神财富的重要组成部分在整个历史，每个民族都有它的传说。他们是我们祖先的智慧和想象力的存储库。神话故事涉及各种领域,如古老的信仰、道德、哲学、科学和历史,代表着古代精神生活的一个缩影。 下面由我给大家讲一下关于宇宙起源的神话 古时候，科学一点都不发达，但那时候的人却喜欢研究一些非常难的问题，比如我们的宇宙是怎么形成?根据古代人类逻辑,决定其性质的起源。因此,探索事物的起源是探索自然。这个问题的答案在宇宙起源的神话故事是探索宇宙的本质的关键。只有当人类抓住宇宙的起源,人类的知识和价值观系统能坚实可靠的基础。 在中国神话里面，盘古是宇宙的创造者，很久很久以前，古代中国人认为世界原是一片混沌，而这个混沌的样子就像个鸡蛋。随着时间的推移，里面孕育了盘古。盘古在里面睡了很久之后，有一天醒了，发现周围都是黑乎乎的，他很不喜欢这种黑暗狭小的环境。在黑暗中他仿佛摸到了一把斧子，于是他一挥手，只听到轰隆一声，鸡蛋竟然裂开了。然后，清澈的鸡蛋清开始上升成为了天，浑浊的蛋黄成为了大地。但是盘古担心天和地会再次合为一体，于是他就立在天地之间，他在长高，天和地的距离也就在增大。不知过了多少年后，天和地的距离也足够大了，而盘古也累的倒下了。 当他死后,他的左眼变成了太阳,右眼,月亮,他的头发和胡子成为天空闪烁的星星,他的呼吸变成了风和云,他的声音,雷声;四肢成为地球的四个边界,他巨大的树干,山脉,他的血液,河流;他的静脉血管的地球和肌肉在田间土壤;他的皮肤和汗毛变成了花草,牙齿和骨骼变成了金属和岩石,精液和骨髓,珍珠和宝石,和他的汗水、雨水水,滋润万物的宇宙。 OK, 这就是盘古开天辟地的故事，或许你真的觉得幼稚，图片幼稚，内容也幼稚。但是，正是盘古的自我牺牲，才使得他们拥有了这个美好的世界。 你可以把他上升为一种信仰，或者一种自我救赎的方式。 就是这种无私的爱，才使我们有了美好的生活。—— 这是现代人为了纪念他所建造的一些雕塑等艺术文物。 OK，下面有请我的伙伴来给大家讲一下女娲造人的神话吧。有请某某某。
姜腾辉物理学基地班2008213551 宇宙的起源与演化 在过去的几十年中,天文学家们已逐渐认识到现在宇宙的年龄约为100 亿至150 亿年之间,这段时间若与人类历史或者地质年代相比简直太长了。但从某种意义上说,宇宙仍然是个新生儿,人生历程才刚刚开始,宇宙自身许许多多的神奇故事还没有上演呢! 我们知道，根据恒星演化的理论,在大约11 亿年以后,我们的太阳将变得非常热,被煎熬的地球由于不再适于生命的存在而变得一片荒凉。70 亿年以后,它将成为一个庞大的红巨星。接着在随后的几亿年的时间里,它将耗尽自己的核能,外壳变暗成为一颗白矮星,进而开始了一个漫长的逐渐暗淡的过程。 这些严肃的事实让人不禁会问,是不是天上所有的星星都有一天会走到自己生命的尽头? 是否有一天每颗星都已熄灭而又没有更多的产生出来? 如果所有的星都逝去了,宇宙中将会发生什么事情? 生命会在一个无星的环境中存在吗? 生命的是否还有其它奇怪的形式? 并且很快我们就会问到这样一个终结问题:宇宙是否存在一个最终状态,在此以后又重新开始的可能也没有? 以上这些问题中部分问题的答案正在逐渐变得清晰。大爆炸理论空前成功地解释了我们现在的宇宙及其特性,特别是在有关宇宙膨胀、微波背景辐射及各种轻元素的不同丰度等方面,而几乎所有的通常意义上的物质都是由这些轻元素组成的。始自大爆炸的宇宙将面临三种不同的命运:封闭、平直和开放。一个封闭的宇宙将由于自身引力作用而最终走向塌缩,开放的宇宙将永远膨胀下去,平直宇宙则介于二者之间,它也会永远膨胀下去,膨胀速度不断减
慢,但永远不会达到静止。 暴胀时代 对于宇宙的极早期,我们知之甚少,虽然如此,现代物理还是把答案归咎于大爆炸。 对于我们存在的这个宇宙,对数时间轴有一个确切的始点:44 10-秒,这个时间称普朗克时间,被认为是时间的量子单位,不能把时间划分得比这儿再小子,正如一种基本粒子电子不能再分隔成更小的成分一样。 根据现有理论,时间轴上下一个重要的事件发生于7 10-量级之后,即37 10-秒的时候,在此时新生的宇宙具有难以置信的高温和密度。超高能量的量子场使空间以很大的加速度在膨胀。与此同时,产生了非常小的密度起伏,否则这个微小寂寞的宇宙将充满光滑又毫无特征的能量场。这些微小的变化随空间的膨胀而保留了下来。它们以后便成为了我们现在所看到的星系、星系团和大尺度结构的种子。在32 10-秒的时候,这样的暴胀停止了,随后宇宙膨胀的步子温和多了。 辐射为主的时代 下一个不断冷却且不断膨胀的时代持续了43 10个数量级,直至宇宙的年龄为一万年,在这段时间里,宇宙中除了光滑单一的辐射海洋外,几乎一无所有,我们熟悉的天体,如恒星和星系,现在还没有诞生。 在以辐射为主的时代中,许多重要的事件奠定了我们现在所知宇宙的性质,例如:复杂粒子的相互作用使得正物质比反物质稍稍多了一点。反物质和几
《人类的起源与进化》教案 教学目标 ①概述人类起源于森林古猿，人类是在与自然环境的斗争中逐渐进化来的。 ②对比观察四种现代类人猿和人类起源与发展过程的示意图，概述人类在起源和发展过程中自身形 态和使用工具等方面的变化。 ③参加资料分析和技能训练等活动，与同学交流自己的看法。 ④认同人类起源与发展的辩证唯物主义观点、人类应当与自然和谐发展的观点以及科学是不断发展 的观点。 重点和难点 ①运用比较的方法找出人类与类人猿的异同点； ②认识到古人类化石和遗物等对研究人类起源的重要性； ③认同现代人类是在与自然环境的长期斗争中进化来的观点。 课前准备 教师：查阅、搜集有关生物进化论和神创论观点的资料及现代类人猿生活的录像片等。 学生：搜集有关人类起源和进化的资料、现代类人猿的分布以及生活状态的图片资料。 教学设计 创设情境： 关于人类起源的争论有数百年的历史，现在仍有许多问题是悬而未解的。在这方面你们都知道些 什么呢？想了解些什么呢？ 各抒已见，提出自己的想法、观点。 人类的起源 人类和现代类人猿的共同祖先：森林古猿 说到人类的起源，就不得不提到进化论的建立者达尔文和他的《物种起源》。请各小组同学交流一下课前搜集的这方面材料。 叙述课前搜集的有关人类起源的相关资料和内容，小组之间相互交流。 组织交流、评价，并补充。 介绍有关生物进化论观点与神创论观点的争论，引导学生认识到在科学发展的历史中，存在着唯物观和唯心观点的斗争。 你们知道人类和类人猿共同祖先是什么呢？ 倾听教师有关生物进化论与神创论的介绍，并发表自己的观点。 交流： 1达尔文出版了《物种起源》一书 2、科学家赫胥黎与威尔伯福斯兰教关于人类起源的辩论 3、人类和类人猿共同祖先是森林古猿 认识观察现代类人猿 指导学生阅读图书和观看录像，启发学生发现问题、思索、回答，并补充。 鼓励和引导学生从运动方式、捕食等方面大胆进行想像，并进行适当的补充。 观察几种现代类人猿图片和录像，结合生活经验回答下列问题：这些类人猿今天分布在地球的哪些