11宇宙的起源.ppt

1.1 宇宙的起源世界上最浩瀚的是海洋世界上最浩瀚的是海洋比海洋还浩瀚的是星空比海洋还浩瀚的是星空浩瀚星海浩瀚星海 一一.宇宙宇宙宇宙是广漠空间和存在的各种宇宙是广漠空间和存在的各种天体以及弥漫物质的总称。天体以及弥漫物质的总称。2.包括：包括：1.概念：概念：宇宙中有上千亿的星系，平均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每个星系又有上千亿的恒星和各类天体。各类天体。3.宇宙的传说：宇宙的传说：1)盘古开天辟地盘古开天辟地 2)女娲补天女娲补天3)上帝创造天地和万物上帝创造天地和万物观察天空的工具n古代观察天空的工具是眼睛n现在用什么观察的天空了?n不同倍数的天文望远镜n射电望远镜等等哈勃望远镜哈勃二二.大爆炸学说大爆炸学说1.哈勃的发现：哈勃的发现：(通过对通过对星系光谱星系光谱的研究的研究) 所有的星系都在所有的星系都在远离远离我们而去。星我们而去。星系离我们越远，运动的速度系离我们越远，运动的速度越越快快；星；星系间的距离在不断地系间的距离在不断地扩大扩大。星系在膨胀的宇宙中就好比在气球表面上星系在膨胀的宇宙中就好比在气球表面上的的紅色标记紅色标记。当。当气球膨胀气球膨胀时，时，两个星系远两个星系远离离对方的对方的速度与它们之间的距离成正比。速度与它们之间的距离成正比。：星系运动模型。气球充气：星系运动模型。气球充气后，两点的变化后，两点的变化2.哈勃望远镜的记录：哈勃望远镜的记录：宇宙中的伽玛射线大爆发宇宙中的伽玛射线大爆发3.3.美国航空航天局美国航空航天局科学家们通过测算科学家们通过测算发现，宇宙中的星发现，宇宙中的星系正在系正在以加速度离以加速度离我们远去我们远去，也就是也就是说，宇宙的确在说，宇宙的确在加加速膨胀。速膨胀。 无论地球上观察，还是在其它星球上观无论地球上观察，还是在其它星球上观察，都察，都 可以观察到其它星球都在远离观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，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大爆炸而产生宇宙的理论也不能确定起始爆炸中心。始爆炸中心。在地球上观察到宇宙中的星系都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？是宇宙大爆炸的中心？为什么？大爆炸 (開始)大大爆炸导致能量和物质爆炸导致能量和物质的形成：的形成：宇宙宇宙诞生诞生千分之一千分之一毫微毫微秒秒时情況。时情況。( (取自取自科技時代科技時代20022002年年4 4月份月份) )n(1)(1)大爆炸制造大爆炸制造等量的能量與反等量的能量與反物物质质n(2)(2)每十每十亿个亿个反反物质粒子中会有物质粒子中会有一個一個转变转变成物质成物质粒子。粒子。n(3)(3)物物质质与与反反物物质质互相互相烟灭烟灭。n(4)(4)結果：反結果：反物物质质摧毀摧毀了宇宙中了宇宙中99.9999999%99.9999999%的的物物质质。第一批原子开始形成：又第一批原子开始形成：又过过3分分钟钟(5)少少数残余数残余的物质粒子以三的物质粒子以三个一个一组形成组形成质子和中子，然后再和电子形成原子。质子和中子，然后再和电子形成原子。第一批形成的原子包括氢、氘和氦。第一批形成的原子包括氢、氘和氦。氢和氦(3分鐘)气体云团(10万年)星星出现(10億年) n原子冷原子冷却、却、结合成恒星、结合成恒星、银河并演化银河并演化成我们今日所知的宇宙。成我们今日所知的宇宙。我们银河诞生(50亿年)宇宙持宇宙持续膨胀续膨胀中中(150亿年亿年) 宇宙的起宇宙的起源于一次源于一次大爆炸大爆炸. . 大约大约150亿年前，我们所处的宇宙全亿年前，我们所处的宇宙全部以部以粒子的形式粒子的形式、极高的温度极高的温度、极大的密极大的密度度，被挤压在一个，被挤压在一个“原始火球原始火球” 中。宇中。宇宙就是在这个火球的宙就是在这个火球的大爆炸大爆炸中诞生的。中诞生的。 大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断断膨胀膨胀，温度也相应下降温度也相应下降，后来相继出现，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。渐形成的。5)大胆猜测：宇宙的将来大胆猜测：宇宙的将来 永远膨胀下去永远膨胀下去，不断地扩大，我们将看不断地扩大，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。孤零零的，在一片黑暗当中。 史蒂芬霍金史蒂芬霍金 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。 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。黑洞理论黑洞理论黑洞的基本原理(1)n “黑洞黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿大黑窟窿”，其实不然。所谓其实不然。所谓“黑洞黑洞”，就是这样一种天体，就是这样一种天体：它的引力场是它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。如此之强，就连光也不能逃脱出来。 n 根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。弯曲空间返回恒星表面。 我们所处的环境便是这样。我们所处的环境便是这样。 等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。了黑洞。说它说它“黑黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，一旦掉进去，“似乎似乎”就再不能逃出。就再不能逃出。实际上黑洞真正是实际上黑洞真正是“隐隐形形”的。的。高洁的明月遥挂苍穹，望尽了天地间的沧桑与贫穷，星际突变星际突变- 1998年年聚散浮沉的侠侣在花树下相拥，深情陶醉在月夜的朦胧。粒子在量子力场中渐渐骚动，雷声隆隆，地焰熊熊；地球在银河之中裸泳-愤怒的烈焰向宇宙的深渊汹涌，洪水与猛兽在乱世中争雄。当天地万物终将淹没于黑洞， 万能的众车之神啊！请把我幻化为赤血的天龙，我要飞离这都市的靡红，流浪在混沌的时空，只为追寻星系中那道最美丽的彩虹。十二星座鉴赏十二星座鉴赏