我们的宇宙.ppt

由由阿尔伯特阿尔伯特爱因斯坦爱因斯坦提出该理论。简单地说，提出该理论。简单地说，“虫洞虫洞”就是连接宇宙就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。遥远区域间的时空细管。暗物质暗物质维持着虫洞出口维持着虫洞出口的敞开。虫洞可以把的敞开。虫洞可以把平平行宇宙行宇宙和和婴儿宇宙婴儿宇宙连接连接起来，并提供起来，并提供时间旅行时间旅行的可能性。虫洞也可能的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的是连接黑洞和白洞的时时空隧道空隧道，所以也叫，所以也叫灰灰道道。虫洞，英文为：Wormhole虫洞（虫洞（Wormhole），又称爱因斯坦罗森桥，），又称爱因斯坦罗森桥，是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是道。虫洞是1930年代由爱因斯坦及纳森年代由爱因斯坦及纳森罗森在罗森在研究引力场方程时假设的，认为透过虫洞可以做研究引力场方程时假设的，认为透过虫洞可以做瞬时间的空间转移或者做时间旅行。截至瞬时间的空间转移或者做时间旅行。截至2012年年其存在性尚未确认。其存在性尚未确认。早在早在19世纪世纪50年代，已有年代，已有科学家科学家对对“虫洞虫洞”作过研究，由于当时历史条件所限，一些物理学作过研究，由于当时历史条件所限，一些物理学家认为，理论上也许可以使用家认为，理论上也许可以使用“虫洞虫洞”，但，但“虫虫洞洞”的引力过大，会毁灭所有进入的东西，因此的引力过大，会毁灭所有进入的东西，因此不可能用在不可能用在宇宙航行宇宙航行上。上。一是空间中的隧道一是空间中的隧道二是黑洞与白洞的联系。二是黑洞与白洞的联系。三是时间隧道。三是时间隧道。黑洞是一个引力非常强大的地方，你的运行速度必须比光还快，才有可能逃黑洞是一个引力非常强大的地方，你的运行速度必须比光还快，才有可能逃脱它的拖拽。因为宇宙中没有任何东西的运行速度比光快，所以一旦掉入黑洞就脱它的拖拽。因为宇宙中没有任何东西的运行速度比光快，所以一旦掉入黑洞就甭想出来。黑洞边界的引力已经变得异常强大，因此这个区域产生了众所周知的甭想出来。黑洞边界的引力已经变得异常强大，因此这个区域产生了众所周知的“黑洞表面黑洞表面(eventhorizon)”现象。现象。“黑洞表面黑洞表面”是黑洞的边界，直到是黑洞的边界，直到20世纪世纪40年代，一些科学家才相信有物质年代，一些科学家才相信有物质在在“黑洞表面黑洞表面”堆积起来，并且不会坍塌。堆积起来，并且不会坍塌。离黑洞中心越近，引力就越强。如果离黑洞中心越近，引力就越强。如果你被黑洞的引力吸住，你会以自由落体运动一头扎进它的中心。随着你越来越靠你被黑洞的引力吸住，你会以自由落体运动一头扎进它的中心。随着你越来越靠近黑洞中心，牵引力会变得越来越强，这一结果会在你身体上产生所谓的近黑洞中心，牵引力会变得越来越强，这一结果会在你身体上产生所谓的“引潮引潮力力”。也就是说，作用在你头上的引力比作用在你脚趾上的引力更强，因此你会。也就是说，作用在你头上的引力比作用在你脚趾上的引力更强，因此你会一头扎进黑洞。引力导致你脑袋的加速度比脚趾的加速度更快，这种差异将会不一头扎进黑洞。引力导致你脑袋的加速度比脚趾的加速度更快，这种差异将会不断拉伸你的身体，直到将它撕成碎片。断拉伸你的身体，直到将它撕成碎片。最先撕开的是身体上最脆弱的关节，随着最先撕开的是身体上最脆弱的关节，随着“引潮力引潮力”变得比将身体连接在一变得比将身体连接在一起的化学键起的化学键(chemicalbonds)更强，整个身体将会被撕开。最终你将变成一些没更强，整个身体将会被撕开。最终你将变成一些没有联系的原子。这些原子将排成一条直线，继续向前运行。就如泰森描述的那样，有联系的原子。这些原子将排成一条直线，继续向前运行。就如泰森描述的那样，你将像你将像“从管子中挤牙膏一样，被挤压着穿过太空。从管子中挤牙膏一样，被挤压着穿过太空。”没有人知道那些原子到达没有人知道那些原子到达黑洞中心后会发生什么。黑洞中心后会发生什么。银河系核心部分，即银心或银核，是一个很特别的地方。它发出很强的射电、红外，X射线和射线辐射。其性质尚不清楚，那里可能有一个巨型黑洞，据估计其质量可能达到太阳质量的250万倍。史蒂芬史蒂芬威廉威廉霍金霍金英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家，英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家，是当今享有国际盛誉的伟人之一，被称为在世的最伟大的科学家，还被称为是当今享有国际盛誉的伟人之一，被称为在世的最伟大的科学家，还被称为“宇宙之王宇宙之王”。70年代他与年代他与彭罗斯彭罗斯一起证明了著名的一起证明了著名的奇性定理奇性定理，为此他们共同获得了，为此他们共同获得了1988年的年的沃尔沃尔夫夫物理奖。物理奖。他因此被誉为继他因此被誉为继爱因斯坦爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家理论物理学家。他还证明了黑洞的面积定理，即随着时间的增加黑洞的面积不减。这很自然使人将黑他还证明了黑洞的面积定理，即随着时间的增加黑洞的面积不减。这很自然使人将黑洞的面积和热力学的熵联系在一起。洞的面积和热力学的熵联系在一起。他之所以在轮椅上坐了他之所以在轮椅上坐了47年，是因为他在年，是因为他在21岁时就不幸患上了会使肌肉萎缩的岁时就不幸患上了会使肌肉萎缩的卢伽卢伽雷氏症雷氏症，演讲和问答只能通过语音合成器来完成。，演讲和问答只能通过语音合成器来完成。1973年，他考虑黑洞附近的量子效应，发现黑洞会像黑体一样发出辐射，其辐射的年，他考虑黑洞附近的量子效应，发现黑洞会像黑体一样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越变越高，温度和黑洞质量成反比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越变越高，它以它以最后一刻的爆炸而告终。最后一刻的爆炸而告终。黑洞辐射的发现具有极其基本的意义，黑洞辐射的发现具有极其基本的意义，它将引力、量子力学和统计力学统一在一起。它将引力、量子力学和统计力学统一在一起。克罗狄斯克罗狄斯托勒密托勒密托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”。其实，地心说是亚里士多德的首创，他认为宇宙的运动是由上帝推动的。他说，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，人居住的地球，静静地屹立在宇宙的中心。地心说日心说日心说，也称为地动说，也称为地动说，是关于天体运动的和地心说是关于天体运动的和地心说相立的学说，它认为太阳是相立的学说，它认为太阳是银河系的中心，而不是地球。银河系的中心，而不是地球。日心说 稳态理论认为，宇宙在任何时候，平均来说始稳态理论认为，宇宙在任何时候，平均来说始终保持相同的状态终保持相同的状态 若干世纪以来，很多科学家认若干世纪以来，很多科学家认为宇宙除去一些细微部分外，基本没有什么变化。为宇宙除去一些细微部分外，基本没有什么变化。宇宙不需要一个开端或结束。即使是在发现宇宙宇宙不需要一个开端或结束。即使是在发现宇宙正在膨胀之后，这种想法也没有被放弃。正在膨胀之后，这种想法也没有被放弃。这种说法是这种说法是4040年代后期提出的年代后期提出的，认为物质正以，认为物质正以恰当的速度不断创生着，这一创生速度刚好使宇恰当的速度不断创生着，这一创生速度刚好使宇宙中的物质密度维持不变。宙中的物质密度维持不变。宇宙在任何时候，平宇宙在任何时候，平均来说始终保持相同的状态。稳态理论的优点之均来说始终保持相同的状态。稳态理论的优点之一是它的一是它的明确性明确性。它非常肯定地预言宇宙应该是。它非常肯定地预言宇宙应该是什么样子的什么样子的 。也正因如此，它很容易遭受观测事。也正因如此，它很容易遭受观测事实的质疑或反驳。实的质疑或反驳。当宇宙背景辐射被发现后，这当宇宙背景辐射被发现后，这一理论基本上已被否定。一理论基本上已被否定。英国天文学家霍伊尔是稳态宇宙理论的创建者之一Einstein（爱因斯坦）（爱因斯坦）当初根据他的场当初根据他的场方程解出的宇宙是膨胀的，他认为宇宙方程解出的宇宙是膨胀的，他认为宇宙应该是平直的，所以他人为的加入了一应该是平直的，所以他人为的加入了一项宇宙学常数项，使得给出的结果是平项宇宙学常数项，使得给出的结果是平直的宇宙。但随着直的宇宙。但随着Hubble（哈勃）（哈勃）发发现了现了Hubble定律，证实了宇宙的膨胀，定律，证实了宇宙的膨胀，Einstein去掉了这个常数项，并宣称这去掉了这个常数项，并宣称这是他是他“一生犯的最大的错误一生犯的最大的错误”宇宙正在宇宙正在加速膨胀！加速膨胀！多普勒频移与哈勃定律1929年，年，E.P.哈勃哈勃发现发现河外星系河外星系视向退行速度视向退行速度v与距离与距离d成正比，即距离越远，成正比，即距离越远，退行速度越大！退行速度越大！哈勃定律哈勃定律(Hubbleslaw)：Vf=HcxD（Hc哈勃常数，哈勃常数，D星系之间的距离星系之间的距离）哈勃定律揭示宇宙是在不断膨胀的。这种膨胀是一种全空间的均匀膨胀。因此，哈勃定律揭示宇宙是在不断膨胀的。这种膨胀是一种全空间的均匀膨胀。因此，在任何一点的观测者都会看到完全一样的膨胀，从任何一个星系来看，一切星在任何一点的观测者都会看到完全一样的膨胀，从任何一个星系来看，一切星系都以它为中心向四面散开，越远的星系间彼此散开的速度越大。系都以它为中心向四面散开，越远的星系间彼此散开的速度越大。宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙是物质世界，称。宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。它处于不断的运动和发展中。淮南淮南子子.原道训原道训注注：“四方上下曰宇，古往今来曰四方上下曰宇，古往今来曰 宙，以喻天地。宙，以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。千百年来，科学家们一直在探寻即宇宙是天地万物的总称。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是宇宙是 什么时候、如何形成的。直到今天，科学家们才确信，什么时候、如何形成的。直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约宇宙是由大约137137亿年前亿年前发生的发生的 一次大爆炸形成的。一次大爆炸形成的。“大爆炸理论大爆炸理论”是伽莫夫（前苏联）于是伽莫夫（前苏联）于19461946年创建的。年创建的。它是现代宇宙学中最有影响的一种学说，又称大爆炸它是现代宇宙学中最有影响的一种学说，又称大爆炸 宇宙学。与其宇宙学。与其 他宇宙模型相比，它能说明较多的观他宇宙模型相比，它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一 段段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆模巨大的爆 发。发。暗能量它是一种不可见的、能推动宇宙运动的能量，暗能量它是一种不可见的、能推动宇宙运动的能量，宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量与万有引力来推动宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量与万有引力来推动的。的。之所以暗能量具有如此大的力量，是因为它在宇宙的结构中约占之所以暗能量具有如此大的力量，是因为它在宇宙的结构中约占73%，占绝对统治地位。暗能量是占绝对统治地位。暗能量是宇宙学宇宙学研究的一个里程碑性的重大成研究的一个里程碑性的重大成果。果。支持暗能量的主要证据是对遥远的超新星所进行的大量观测表明，支持暗能量的主要证据是对遥远的超新星所进行的大量观测表明，宇宙在加速膨胀。宇宙在加速膨胀。加速膨胀的现象推论出宇宙中存在着压强为负的加速膨胀的现象推论出宇宙中存在着压强为负的“暗能量暗能量”。我不知道世人怎样看我，但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子，不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜，至于展现在我面前的浩翰的真理海洋，却全然没有发现。-牛顿（英国）