宇宙起源(精品).ppt

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1、宇宙起源道生一，一生二，二生三，三生万物。道者，无也。老子道德经 浑天说浑天说 浑天说认为，天和地的关系就像鸡蛋中蛋浑天说认为，天和地的关系就像鸡蛋中蛋白和蛋黄的关系一样，地被天包在当中。白和蛋黄的关系一样，地被天包在当中。浑天说中天的形状，不像盖天说所说的那浑天说中天的形状，不像盖天说所说的那样是半球形的，而是一个南北短、东西长样是半球形的，而是一个南北短、东西长的椭圆球。大地也是一个球，这个球浮在的椭圆球。大地也是一个球，这个球浮在水上，回旋漂荡；后来又有人认为地球是水上，回旋漂荡；后来又有人认为地球是浮于气上的。不管怎么说，浑天说包含着浮于气上的。不管怎么说，浑天说包含着朴素的朴素的“地

2、动说地动说”的萌芽。的萌芽。宣夜说宣夜说 宣夜说是我国历史上最有卓见的宇宙无限宣夜说是我国历史上最有卓见的宇宙无限论思想。它最早出现于战国时期，到汉代论思想。它最早出现于战国时期，到汉代则已明确提出。则已明确提出。“宣夜宣夜”是说天文学家们是说天文学家们观测星辰常常喧闹到半夜还不睡觉。据此观测星辰常常喧闹到半夜还不睡觉。据此推想，宣夜说是天文学家们在对星辰日月推想，宣夜说是天文学家们在对星辰日月的辛勤观察中得出的。的辛勤观察中得出的。西方西方-地心说地心说 地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里多最初由古希腊学者欧

3、多克斯提出，后经亚里多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动。从托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的圆轨道上绕地球火星、木星和土星，在各自的圆轨道上绕地球运转。其中，行星的运动要比太阳、月球复杂运转。其中，行星的运动要比太阳、月球复杂些：行星在本轮上运动，而本轮又沿均轮绕地些：行星在本轮上运动，而本轮又沿均轮绕地运行。在太阳、月球行星之外，是镶嵌着所有运行。在太阳、月球行星之外，是镶嵌着所有恒星的天球恒星

4、的天球恒星天。再外面，是推动天体恒星天。再外面，是推动天体运动的原动天。运动的原动天。日心说日心说 1543年，波兰天文学家哥白尼在临终年，波兰天文学家哥白尼在临终时发表了一部具有历史意义的著作时发表了一部具有历史意义的著作天体运行论，完整地提出了天体运行论，完整地提出了“日心说日心说”理论。这个理论体系认为，理论。这个理论体系认为，太阳是行星系统的中心，一切行星都太阳是行星系统的中心，一切行星都绕太阳旋转。地球也是一颗行星，它绕太阳旋转。地球也是一颗行星，它上面像陀螺一样自转，一面又和其他上面像陀螺一样自转，一面又和其他行星一样围绕太阳转动。行星一样围绕太阳转动。星云说星云说 太阳系究竟是怎

5、样产生的，这个问题太阳系究竟是怎样产生的，这个问题直到现在仍然没有令人完全满意的答直到现在仍然没有令人完全满意的答案案.长期以来，人们为了解决这个问题，长期以来，人们为了解决这个问题，曾经提出过许多学说，其中曾经提出过许多学说，其中“星云说星云说”是提出最早，也是在当代天文学上是提出最早，也是在当代天文学上最受重视的一种学说。最受重视的一种学说。Where will you go?Where will you go?Where do you come from?Where do you come from?千百年来，人们一直试图了解神秘的你，千百年来，人们一直试图了解神秘的你，现在终于知晓，现

6、在终于知晓，原来，一切都源于那次大爆炸原来，一切都源于那次大爆炸本世纪出现了两本世纪出现了两种种 “宇宙模型宇宙模型”比较有影响。比较有影响。一是一是稳态理论稳态理论，一是一是大爆炸理论大爆炸理论。现在，大爆炸理论广泛地为人们所接受。现在，大爆炸理论广泛地为人们所接受。该理论认为在存在的星系之间的膨胀空间中新物质会产生出来。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。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。托马斯.戈尔德(Thomas Gold)，赫尔曼.邦迪(Herman Bondi)及弗雷德.霍伊尔(Fred Hoyle)于4

7、0年代后期提出，物质正以恰当的速度不断创生着，这一创生速度刚好与因膨胀而使物质变稀的效果相平衡，从而使宇宙中的物质密度维持不变。这种状态从无限久远的过去一直存在至今，并将永远地继续下去。宇宙在任何时候，平均来说始终保持相同的状态。稳态理论所要求的创生速率很小，每100亿年中，在一立方米的体积内，大约创生1个原子。稳态理论的优点之一是它的明确性。它非常肯定地预言宇宙应该是什么样子的。也正因如此，它很容易遭受观测事实的质疑或反驳。当宇宙背景辐射被发现后，这一理论基本上已被否定。稳态理论稳态理论稳态理论关于宇宙如何起始的争论关于宇宙如何起始的争论（许多早期传统，犹太教，基督教，伊斯兰教）（许多早期传

8、统，犹太教，基督教，伊斯兰教）宇宙是相当近的过去创生的宇宙是相当近的过去创生的（如希腊哲学家亚里士多德的一些人）（如希腊哲学家亚里士多德的一些人）宇宙已经存在了并将继续存在无限久 大爆炸理论大爆炸理论、又称、又称“大爆炸宇宙学大爆炸宇宙学”、创建：伽莫夫年创建、创建：伽莫夫年创建、支持：爱德温、支持：爱德温哈勃发现哈勃发现红移现象红移现象阿尔诺阿尔诺彭齐亚斯与罗伯特彭齐亚斯与罗伯特威尔逊发现威尔逊发现宇宙微波背景辐射宇宙微波背景辐射主要观点主要观点:认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史.在这个时期里，宇宙体系不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化.这一从冷到热从密到稀的过程如同一次规模很大的爆

9、发.简言之简言之早期现在早期现在温度：极高降低温度：极高降低密度：极大变小密度：极大变小体积：极小变大体积：极小变大物质：基本各样物质：基本各样粒子恒星粒子恒星形态体系形态体系物质宇宙物质宇宙中子衰变化学元素形成气体凝成气云如同一次规模巨大的爆炸如同一次规模巨大的爆炸微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K 3K (伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度)河外天体有系统性的谱线红移河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比而且红移与距离大体成正比 (红移是

10、宇宙膨胀的反映红移是宇宙膨胀的反映)在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是25%25%(早期温度很高，产生氦的效率也很高早期温度很高，产生氦的效率也很高)任何天体年龄都小于任何天体年龄都小于200200亿年亿年 (主张所有恒星都是在温度下主张所有恒星都是在温度下 降后产生的）降后产生的）能说明较多观测事实：能说明较多观测事实：尚不能确切地解释：尚不能确切地解释：“在所存物质和能量聚集在一点上在所存物质和能量聚集在一点上”之之前前存在着什么东西存在着什么东西 宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸(2)(2)每十每十亿个亿个反反物物质质粒粒子中子中

11、会会有一有一个个转变转变成成物物质质粒粒子。子。1)1)大爆大爆炸炸制制造造等量的等量的能量能量与与反物反物质质宇宇宙宙初初步步形形成成过过程程大爆炸大爆炸(一一开开始始)(3)(3)物物质与质与反物反物质质互相互相湮灭湮灭。(4)(4)結結果：反物果：反物质摧毁质摧毁了宇宙了宇宙中中99.9999999%99.9999999%的物的物质质。第一批原子第一批原子开开始形成始形成(3(3分分钟钟)(5)(5)少少数残余数残余的物的物质质粒子以三粒子以三个个一一组组形成形成质质子和中子，然子和中子，然后后再和再和电电子形成原子。子形成原子。氢和氦(3分钟)气体云团(10万年)星星出星星出现现(10

12、(10亿亿年年)6 6、原子冷原子冷却却、结结合成合成恒恒星、星、银河并演化银河并演化成我成我们们今日所知的宇宙。今日所知的宇宙。相关内容相关内容量子力学思想应用于大爆炸和宇宙的起源。这就得量子力学思想应用于大爆炸和宇宙的起源。这就得出了这样的设想：出了这样的设想：时空可能在范围上有限，但没有时空可能在范围上有限，但没有边缘。边缘。牛顿和爱因斯坦的两种引力理论都得出这样的结论牛顿和爱因斯坦的两种引力理论都得出这样的结论宇宙不可能是静态的，它不得不或是膨胀，或是收宇宙不可能是静态的，它不得不或是膨胀，或是收缩。缩。而这又意味着，在前而这又意味着，在前200200亿年到前亿年到前100100亿年之

13、间，必亿年之间，必定有某一时刻，那时宇宙的密度为无穷大，这就产生定有某一时刻，那时宇宙的密度为无穷大，这就产生了所谓的大爆炸。它可能就是宇宙的开端。了所谓的大爆炸。它可能就是宇宙的开端。恒星恒星形成：形成：恒星诞生于太空中的星际尘埃。恒星诞生于太空中的星际尘埃。演化演化 :恒星的恒星的“青年时代青年时代”以几乎不变的恒定以几乎不变的恒定光度发光发热，照亮周围的宇宙空间光度发光发热，照亮周围的宇宙空间.以后，恒星将变得动荡不安，变成一颗以后，恒星将变得动荡不安，变成一颗红巨星；在爆发中完成它的全部使命，把大红巨星；在爆发中完成它的全部使命，把大部分物质抛射回太空中，留下的残骸，也许部分物质抛射回

14、太空中，留下的残骸，也许是白矮星，也许是中子星，甚至黑洞是白矮星，也许是中子星，甚至黑洞 行星行星 一般以为行星系统是恒星形成一般以为行星系统是恒星形成过程的一部分，但是也有学者认过程的一部分，但是也有学者认为这是两颗恒星差一点撞击而成。为这是两颗恒星差一点撞击而成。卫星卫星卫星是指在围绕行星轨道上运行的天卫星是指在围绕行星轨道上运行的天然天体或人造天体。然天体或人造天体。卫星的形成过程与行星类似。卫星的形成过程与行星类似。彗星彗星彗尾被认为是由气体和尘埃组成彗尾被认为是由气体和尘埃组成彗星的起源是个未解之谜。彗星的起源是个未解之谜。有人提出，在太阳系外围有一个特大彗星区有人提出，在太阳系外围

15、有一个特大彗星区有人认为彗星是在木星或其它行星附近形成的；有人认为彗星是在木星或其它行星附近形成的；有人认为彗星是在太阳系的边远地区形成的；有人认为彗星是在太阳系的边远地区形成的；有人认为彗星是太阳系外的来客有人认为彗星是太阳系外的来客 (这个概念得到观测的支持这个概念得到观测的支持 )流星流星流星体流星体(贼星贼星):):分布在星际空间的细小物体和尘分布在星际空间的细小物体和尘粒粒,质量一般很小质量一般很小流星流星:流星体飞入地球大气层后，跟大气摩擦流星体飞入地球大气层后，跟大气摩擦发生了光和热，最后被燃尽成为一束光的现象发生了光和热，最后被燃尽成为一束光的现象(如果没有燃尽就是陨星如果没有

16、燃尽就是陨星)通常所说的流星指这通常所说的流星指这种短时间发光的流星体种短时间发光的流星体银河系银河系银河系的起源这一重大课题目前还了解得还不是银河系的起源这一重大课题目前还了解得还不是很好很好.大爆炸宇宙学假说大爆炸宇宙学假说认为，我们观测到的全部星系都是认为，我们观测到的全部星系都是10 10年前高密态原始物质因密度发生起伏年前高密态原始物质因密度发生起伏,出出 现引力不稳定和现引力不稳定和不断膨胀，逐步形成原星系，并演化为不断膨胀，逐步形成原星系，并演化为 包括银河系在内包括银河系在内的星系团的的星系团的.稳恒态宇宙模型假说稳恒态宇宙模型假说 认为，星系是在高密态的原星系核认为，星系是在

17、高密态的原星系核心区心区 连续形成的连续形成的.银河系演化的研究近年来才有一些成就银河系演化的研究近年来才有一些成就.在原银河星云的坍缩过程中，最早诞生的是晕星族在原银河星云的坍缩过程中，最早诞生的是晕星族,大部大部分气体物质集聚为银盘，并随后形成盘星族分气体物质集聚为银盘，并随后形成盘星族.10星系星系起源起源较流行的看法：较流行的看法：在宇宙大爆炸后的膨胀过程中，分布不均匀的在宇宙大爆炸后的膨胀过程中，分布不均匀的星系前物质收缩形成原星系，再演化成星系。星系前物质收缩形成原星系，再演化成星系。星系前物质星系前物质:有人认为是弥漫物质有人认为是弥漫物质;有人主张是超密物质有人主张是超密物质原

18、星系的诞生原星系的诞生:引力不稳定假说引力不稳定假说 宇宙湍流假说宇宙湍流假说演化演化 原始星系在收缩过程中出现第一代恒星，形成旋涡星系原始星系在收缩过程中出现第一代恒星，形成旋涡星系的星系核或旋涡星系整体的星系核或旋涡星系整体.星系的自转离心力阻止赤道面上的星系的自转离心力阻止赤道面上的进一步收缩，并造成不同的扁率，气体的随机运动和恒星辐进一步收缩，并造成不同的扁率，气体的随机运动和恒星辐射加热等因数又使部分气体未聚成星胚，并因碰撞作用而沉射加热等因数又使部分气体未聚成星胚，并因碰撞作用而沉向赤道面。几亿年间，由原星系形成的为年轻星系。此后百向赤道面。几亿年间，由原星系形成的为年轻星系。此后百亿年间，星系结构无大的变化。亿年间，星系结构无大的变化。