6.1.1宇宙的起源

史蒂芬·霍金是英国物理 学家，他用毕生精力研究黑 洞普通物理学定理不再适用 的时空领域)和宇宙起源大 爆炸原理。他提出黑洞能发 射辐射(现在叫霍金辐射)的 预言现在已是一个公认的假 说。他的研究工作在科学界 远不及他的畅销书《时间简 史》出名。他这本销售量达 2,500万份的畅销书对量子 物理学和相对论作了大量介 绍。
史蒂芬·霍金，广泛尊崇为继爱因斯坦之后最 杰出的科学家。黑洞理论和“大爆炸”理论的创 立人，著名的《时间简史》的作者。
17岁的霍金患病后只能永远坐在轮椅上并且 失去了语言能力，这位全身只有三个手指能动的 残疾人，却依靠惊人的毅力完成了一系列惊人的 关于大爆炸和黑洞的理论。
史蒂芬霍金
史蒂芬霍金
1942年1月8日，出生于英国的牛津。1962年，在 牛津大学完成物理学学位课程，搬到剑桥大学攻读研 究生。霍金被诊断患有运动神经元疾病。
1965年，被授予博士学位。他的研究表明：用来 解释黑洞崩溃的数学方程式，也可以解释从一个点开 始膨涨的宇宙。1970年，霍金研究黑洞的特性。他预 言，来自黑洞(现在叫霍金辐射)的射线辐射及黑洞的 表面积永远也不会减少。1974年，被选为皇家学会会 员。他继续证明，黑洞有温度，黑洞发出热辐射，以 及气化导致质量减少。1980年，任剑桥大学数学鲁卡 斯教授(艾萨克·牛顿曾任此职)。1988年，出版《时 间简史》，成为关于量子物理学与相对论最畅销的书。 1996年至今，继续在剑桥大学工作。
大爆炸 (一开始)
•这是宇宙诞生千分之一毫微秒时 情況
(1)大爆炸制造 等量的能量与反 物质 (2)每十亿个反 物质粒子中会有 一个转变成物质 粒子。
(3)物质与反物质互相湮灭。 (4)結果：反物质摧毀了宇宙 中99.9999999%的物质。
第一批原子开始形成(3分钟)
•(5)少数残余的物质粒子以三个一组形成 质子和中子，然后再和电子形成原子。
讨论：哈勃的发现能让我们得出怎样的结论？
发现1、所有的星系都在远离我们而去。 发现2、星系离我们越远，运动的速度越快； 发现3、星系间的距离在不断地扩大
如果宇宙在膨胀，星系就好比在气球表面上 的紅色标记。当气球膨胀时，两个星系远离 对方的速度与它们之间的距离成正比。
一、大爆炸理论
勒梅特于1931年创建
美国斯坦福大学的天文学研究小组在遥远的宇宙 中发现了到目前为止堪称最庞大最古老的黑洞， 其质量是太阳质量的100多亿倍。
人类认识宇宙的历程
宇
宙 的
哈勃的发现—宇宙正在不断膨胀
起 源
大爆炸学说
霍金的黑洞理论和宇宙无边界设想
宇宙从哪里来？它的 过去是怎样的呢?
有关宇宙创始的神话故事
盘古开天辟地
女娲补天源自文库
你还知道哪些有关创始的神话故事？
实质：人类在认识有限的条件下提出的假说
为什么古代人会对宇宙有这样的认识？
• 古代观察天空的工具仅仅是眼睛，而现代 科学家能借助更先进的科技手段对宇宙的 起源进行更深入的研究，才发现了许多关 于宇宙起源的证据。
在地球上观察到宇宙中的星系都 在远离地球而去，能否说明地球 是宇宙大爆炸的中心？为什么？
无论地球上观察，还是在其它星球上观 察，都 可以观察到其它星球都在远离观 察点而去，这是宇宙膨胀的结果。其实， 大爆炸而产生宇宙的理论也不能确定起 始爆炸中心。
小视窗：黑洞理论
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 了你想了解黑洞吗？可以上网查找这方面的知识！
宇 宙 大 爆 炸
2、大爆炸理论主要观点
大约150亿年前，我们所处的宇宙全部以
粒子的形式、极高的温度、极大的密度，被挤
压在一个“原始火球” 中。
大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀， 温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所
有星系、恒星、行星乃至生命。
“在所存物质和 能量聚集在一点 上”之前到底存 在着什么东西？
• 所以说人类对自然界的认识水平是和当时 的科学技术发展水平相适应的。
古代观察天空的工具是眼睛，现在的科学家呢？
哈勃太空望远镜在离地球表面580千米高空的轨道 上运行，重达1.1万千克，镜面直径达240厘米。
天文望远镜和射电望远镜
哈勃发现了什么？
——标志现代宇宙论的诞生
1. 他在1922～1924年期间发现，星云并非都在银 河系内，在银河系之外存在许多其它的星系，宇 宙比人类想象的要大许多。
这个世界唯有两样东西让我们深深震撼： 一是我们头顶上璀璨的星空；二是我们 内心深处的道德法则!
———康德
宇宙的构成
行星间物质
太阳系 九大行星
银河系
太阳
其它恒星系统…… 宇 宙
河外星系……
地月系
宇宙
1.概念：
宇宙是广漠空间和存在的各种 天体以及弥漫物质的总称。
2.包括：
宇宙中有上千亿的星系，平均 每个星系又有上千亿的恒星和 各类天体。
氢和氦(3分钟)
气体云团(10万年)
星星出现(10亿年)
6、原子冷却、结合成恒星、银河并演化 成我们今日所知的宇宙。
我们银河诞生(50亿年)
宇宙持续膨胀中
大胆猜测：宇宙的将来
永远膨胀下去，不断地扩大，我们将看 到所有星系的星球老化、死亡，剩下我们 孤零零的，在一片黑暗当中。
或者会塌缩而在大挤压处终结
难道地球是宇宙的中心？
(1)准备一只气球，在其表面画上几个黑点； (2)向气球充气，使气球不断膨胀； (3)观察气球在膨胀过程中小黑点间及小黑点与 球心间的距离变化的特点； (4)分析归纳球在膨胀过程中小黑点间及小黑点 间与球心间距离变化的特点。
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2. 星系看起来都在远离我们而去，且距离越远，远 离的速度越快，星系间的距离在不断地扩大。这 一结论意义深远，因为一直以来，天文学家都认 为宇宙是静止的，而现在发现宇宙并不是静止不 变的。
哈
勃
眼
中
NGC7742星云
的
宇
宙
哈勃太空望远镜还看到了什么？
发现1、所有的星系都在远离我们而去。 发现2、星系离我们越远，运动的速度越快； 发现3、星系间的距离在不断地扩大