宇宙的未来（教育精品）.ppt

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1、Z m 导入 我们肉眼能看见的恒星约我们肉眼能看见的恒星约30003000颗左右。颗左右。所有星都和太阳一样由稀薄的星际物质所有星都和太阳一样由稀薄的星际物质凝聚而成，是天空的核电站。恒星的质凝聚而成，是天空的核电站。恒星的质量主宰着恒星一生的命远，恒星的诞生、量主宰着恒星一生的命远，恒星的诞生、演化直到消亡的全过程，就是质量持续演化直到消亡的全过程，就是质量持续转化为能量的过程。所以，星系是非常转化为能量的过程。所以，星系是非常神秘的，直今为止，还有许许多多的秘神秘的，直今为止，还有许许多多的秘密还不为人知。它们，正等待着人们去密还不为人知。它们，正等待着人们去探索。探索。斯蒂芬斯蒂芬霍金是

2、继爱因斯坦之后最杰出的物理学家霍金是继爱因斯坦之后最杰出的物理学家,1942,1942年年出生于英国牛津，先后就读于牛津大学和剑桥大学，学习数学、出生于英国牛津，先后就读于牛津大学和剑桥大学，学习数学、物理学和宇宙学。物理学和宇宙学。19631963年，霍金经诊断得了肌萎缩性侧索硬化症。年，霍金经诊断得了肌萎缩性侧索硬化症。这种病会引起肌肉萎缩，导致瘫痪；说话会越来越困难，直至完这种病会引起肌肉萎缩，导致瘫痪；说话会越来越困难，直至完全丧失语言能力；患者通常因并发肺炎或窒息而死亡。不过，患全丧失语言能力；患者通常因并发肺炎或窒息而死亡。不过，患者的思维能力包括记忆能力不受影响。医生告诉霍金他最

3、多只能者的思维能力包括记忆能力不受影响。医生告诉霍金他最多只能活两年。在经历了一段短暂的失望和沮丧后，霍金又开始了他的活两年。在经历了一段短暂的失望和沮丧后，霍金又开始了他的宇宙学研究。霍金后来在宇宙学研究。霍金后来在相对论、相对论、“大爆炸大爆炸”和黑洞和黑洞等领域取得等领域取得了突出的研究成果。霍金了突出的研究成果。霍金19881988年年出版的宇宙学著作出版的宇宙学著作时间简史：时间简史：从大爆炸到黑洞从大爆炸到黑洞，是一部，是一部里程碑式里程碑式的畅销书。霍金被确诊患病的畅销书。霍金被确诊患病已已3030多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理论研究，仍在为大统一理多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理

4、论研究，仍在为大统一理论而耕耘不已。霍金现任剑桥大学卢卡斯数学教授，这也是牛顿论而耕耘不已。霍金现任剑桥大学卢卡斯数学教授，这也是牛顿爵士曾担任过的职位。爵士曾担任过的职位。作者简介作者简介 他的成功他的成功,当然当然离不开他的天才离不开他的天才,但但那种不向厄运低头那种不向厄运低头的精神的精神,是没有人不是没有人不敬佩的敬佩的.由此可见由此可见,人的精神力量是难人的精神力量是难以想像的。以想像的。宇宙的形状宇宙的形状 广义相对论认为宇宙可以向三个方向中的任意一方向广义相对论认为宇宙可以向三个方向中的任意一方向弯曲，这取决于物质的密度。简言之，宇宙可能是扁平弯曲，这取决于物质的密度。简言之，宇

5、宙可能是扁平的，也可能向内弯曲而两边相碰，或者向外弯曲成马鞍的，也可能向内弯曲而两边相碰，或者向外弯曲成马鞍状。无论是哪一种弯曲，其根源都在于力的作用。牛顿状。无论是哪一种弯曲，其根源都在于力的作用。牛顿向人们揭示了万有引力，这种力使星体之间以及星系之向人们揭示了万有引力，这种力使星体之间以及星系之间都相互吸引，所以，宇宙自间都相互吸引，所以，宇宙自150150亿年前大爆炸以来，虽亿年前大爆炸以来，虽然一直在膨胀，但引力会让膨胀的脚步慢慢下来。然然一直在膨胀，但引力会让膨胀的脚步慢慢下来。然而，通过哈勃太空望远镜拍摄的一颗遥远的恒星正在爆而，通过哈勃太空望远镜拍摄的一颗遥远的恒星正在爆发的照片

6、，却首次让科学家们获得了证明整个宇宙曾经发的照片，却首次让科学家们获得了证明整个宇宙曾经存在，并且依然存在神秘的存在，并且依然存在神秘的“负引力负引力”的直接证据的直接证据.宇宙的未来之说一宇宙的未来之说一 探索宇宙奥秘的道路有很多条。小宇宙之外还有多探索宇宙奥秘的道路有很多条。小宇宙之外还有多宇宙。这方面有量子力学多宇宙体系、广义相对论多宇宇宙。这方面有量子力学多宇宙体系、广义相对论多宇宙体系和涡轮增压多宇宙体系等。根据量子力学对多宇宙体系和涡轮增压多宇宙体系等。根据量子力学对多宇宙的诠释，宇宙的多产性已达到令人难以置信的程度。宙的诠释，宇宙的多产性已达到令人难以置信的程度。因为宇宙中每一个

7、粒子在每一瞬间都会产生许多新的宇因为宇宙中每一个粒子在每一瞬间都会产生许多新的宇宙，每个新宇宙在下个瞬间又会再次分裂。许多物理学宙，每个新宇宙在下个瞬间又会再次分裂。许多物理学家据此认为正在平行发展的宇宙远远超大型出我们的计家据此认为正在平行发展的宇宙远远超大型出我们的计算能力。算能力。宇宙的未来之说二宇宙的未来之说二 还有一些学者认为早就存在一个原宇宙，在宇宙刚还有一些学者认为早就存在一个原宇宙，在宇宙刚诞生时，原宇宙的强大能量度声也许对宇宙的扩张产生诞生时，原宇宙的强大能量度声也许对宇宙的扩张产生了涡轮增压作用。这种压力作用迫使宇宙急速爆裂中冒了涡轮增压作用。这种压力作用迫使宇宙急速爆裂中

8、冒出来的不断膨胀的泡泡。同我们的宇宙一样，其他类似出来的不断膨胀的泡泡。同我们的宇宙一样，其他类似泡泡的宇宙也可以很容易地形成。这里讲多宇宙的存泡泡的宇宙也可以很容易地形成。这里讲多宇宙的存在，目的是要指出在宇宙之外不是绝对真空，它是处在，目的是要指出在宇宙之外不是绝对真空，它是处于广阔步无限的能量声中。于广阔步无限的能量声中。教学目标教学目标 1.1.读懂本演讲录的内容。读懂本演讲录的内容。2.2.学习本文生动、幽默的演讲风格。学习本文生动、幽默的演讲风格。3.3.感受科学精神，增进科学素养。感受科学精神，增进科学素养。重难点重难点 1.1.提炼本文的要点，增强概括能力。提炼本文的要点，增强

9、概括能力。2.2.探究本文的内涵，增强分析能力。探究本文的内涵，增强分析能力。目标、重难点目标、重难点 本文是史蒂芬本文是史蒂芬霍金霍金19911991年年1 1月在剑桥大学的一次演月在剑桥大学的一次演讲录。这篇演讲，从古代巫师的预言，谈到近代宗教的讲录。这篇演讲，从古代巫师的预言，谈到近代宗教的预言，然后过渡到自己对宇宙未来的预言，结构严谨，预言，然后过渡到自己对宇宙未来的预言，结构严谨，重点突出。作者运用天体物理学理论，对宇宙未来作出重点突出。作者运用天体物理学理论，对宇宙未来作出了两种预测，一是继续膨胀下去；二是收缩以至坍缩成了两种预测，一是继续膨胀下去；二是收缩以至坍缩成一个点。是膨胀

10、还是收缩，取决于宇宙的平均密度。一个点。是膨胀还是收缩，取决于宇宙的平均密度。“如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀。但是如果它如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀。但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩，而时间就会在大挤压处终比临界值大，宇宙就会坍缩，而时间就会在大挤压处终结。结。”可可“现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度区分开来的临界密度”，所以两种结果都有可能。，所以两种结果都有可能。本文重点是谈本文重点是谈作者对宇宙的作者对宇宙的未来作出的科学预言未来作出的科学预言，阅读时要，阅读时要准确地筛选出这些预言的准确地筛选出这些预言的观点观

11、点和和支撑这些观点的支撑这些观点的材料材料。同时，还。同时，还应该体会这篇讲演在语言上的应该体会这篇讲演在语言上的幽幽默默特点。特点。本文重点 用一句话简要地说出本文讲了什么。用一句话简要地说出本文讲了什么。明确：明确：本文讲的是宇宙的未来问题，预测了本文讲的是宇宙的未来问题，预测了两种结局：或膨胀，或收缩。两种结局：或膨胀，或收缩。通读全文，总体感知通读全文，总体感知提炼出要点提炼出要点方法：方法：或者摘录文中的语句，或者用自己的语言组织。或者摘录文中的语句，或者用自己的语言组织。明确要点：明确要点：科学家有信心预言未来。科学家有信心预言未来。巫师的预言模棱两可，宗教的预言屡测屡败。巫师的预

12、言模棱两可，宗教的预言屡测屡败。物理方程、制约大脑的方程具有混沌性，因此物理方程、制约大脑的方程具有混沌性，因此我们不能预言人类；而宇宙的行为在非常大尺我们不能预言人类；而宇宙的行为在非常大尺度下却是简单的，而不是混沌的，因此我们可度下却是简单的，而不是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来。以预言宇宙遥远的未来。宇宙的未来有两种可能，一是继续膨胀下去，宇宙的未来有两种可能，一是继续膨胀下去，二是收缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是坍缩，二是收缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是坍缩，取决于宇宙的平均密度。取决于宇宙的平均密度。宇宙现在的密度非常接近于把坍缩和膨胀区分宇宙现在的密度非常接近于把坍缩和膨胀

13、区分开来的临界点上，所以两种可能都会发生。开来的临界点上，所以两种可能都会发生。问题探索问题探索 文段文段8 8中为什么说中为什么说“即使知道了制约宇即使知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来预言遥远的未来”?为什么第为什么第1010段又说段又说“尽尽管我们知道制约人类行为的方程，但在实管我们知道制约人类行为的方程，但在实际上我们不能预言它际上我们不能预言它”?明确：明确：“因为物理方程的解会呈因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质现出一种称作混沌的性质”，“方程方程可能是不稳定的可能是不稳定的”；同样，；同样，“制约大制约大脑的

14、方程几乎肯定具有混沌行为，初脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同始态的非常小的改变会导致非常不同的结果的结果”。为什么科学为什么科学“不能预言人类社会不能预言人类社会的未来的未来”，却，却“可以预言宇宙遥远的可以预言宇宙遥远的未来未来”?明确：因为前者是混沌的，不确明确：因为前者是混沌的，不确定的；而定的；而“宇宙的行为在非常大尺度宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的，因此我下是简单的，而不是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来们可以预言宇宙遥远的未来”。作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言有何不同

15、教预言家对人类社会未来的预言有何不同?明确：前者是有科学根据的，是运用明确：前者是有科学根据的，是运用天体物理学理论进行的科学推测，科学预天体物理学理论进行的科学推测，科学预言；而后者是没有科学根据可言的。言；而后者是没有科学根据可言的。其实，从上面的题目就可知道，人类社会其实，从上面的题目就可知道，人类社会的未来根本就是无法预言的，因为方程是的未来根本就是无法预言的，因为方程是混沌的，所以巫师、宗教预言家对人类社混沌的，所以巫师、宗教预言家对人类社会的预言注定就是荒唐的。会的预言注定就是荒唐的。对宇宙未来的预言，关键是要弄对宇宙未来的预言，关键是要弄清宇宙的什么问题清宇宙的什么问题?明确：明

16、确：“对宇宙未来的预言，其对宇宙未来的预言，其关键问题在于：平均密度是多少。关键问题在于：平均密度是多少。”作者认为宇宙的未来会是怎样的作者认为宇宙的未来会是怎样的?明确：会有两种可能：明确：会有两种可能：“如果它比临如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀，但是如果它界值小，宇宙就将永远膨胀，但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩比临界值大，宇宙就会坍缩 本文在论述过程中，常常用一些生动本文在论述过程中，常常用一些生动的比喻来说明事理。下列两个比喻句各自的比喻来说明事理。下列两个比喻句各自说明了什么道理说明了什么道理?1 1、“例如，如果你稍微改变一下你旋例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就

17、会改变出来的数字。转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。的话，物理学家就会在赌场发财。”明确：用这个比喻生动地说明了明确：用这个比喻生动地说明了“即即使我们知道了制约宇宙的有关定律，我们使我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来仍然不能利用它们去预言遥远的未来”。2 2、“这有一点像是再投胎。如果有人这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任

18、何特征或记忆，这种声称有什么意义呢何特征或记忆，这种声称有什么意义呢?人人们可以同样地讲，它是完全不同的生命。们可以同样地讲，它是完全不同的生命。”明确：用这个比喻形象地说明宇宙在明确：用这个比喻形象地说明宇宙在大挤压处终结后，并不是任何发生在大挤压处终结后，并不是任何发生在“之之后后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。分。用比喻的方式将深奥的理论说用比喻的方式将深奥的理论说得通俗易懂得通俗易懂总结比喻的作用总结比喻的作用 下面这段话引自霍金下面这段话引自霍金20022002年年8 8月月1515日在浙江大学的公众演讲日在浙江大学的公众演讲膜的新奇世界膜的新奇

19、世界，读后请用其中的原句提炼本段的要点，并同，读后请用其中的原句提炼本段的要点，并同课文做比较阅读，说说霍金在介绍深奥理论时喜欢采用什么方式课文做比较阅读，说说霍金在介绍深奥理论时喜欢采用什么方式来让听众听明白来让听众听明白?“按照我的意见，膜世界启始的更远为吸引人的解释是，按照我的意见，膜世界启始的更远为吸引人的解释是，它作为真空中的起伏而自发产生。膜的产生有点像沸腾水中蒸气它作为真空中的起伏而自发产生。膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成。水液体中包含亿万个泡的形成。水液体中包含亿万个H2OH2O分子，它们在最靠近的邻居分子，它们在最靠近的邻居之间耦合，并且挤在一起。当水被加热上去，分子运动

20、得更加快，之间耦合，并且挤在一起。当水被加热上去，分子运动得更加快，并且相互弹开。这些碰撞偶然赋予分子如此高的速度，使得它们并且相互弹开。这些碰撞偶然赋予分子如此高的速度，使得它们中的一群能摆脱它们的键，形成热水围绕着的蒸气小泡泡。泡泡中的一群能摆脱它们的键，形成热水围绕着的蒸气小泡泡。泡泡将以随机的方式长大或缩小，这时液体中来的更多的分子参与到将以随机的方式长大或缩小，这时液体中来的更多的分子参与到蒸气中去，或者相反的过程。大多数小蒸气泡将会重新塌缩成液蒸气中去，或者相反的过程。大多数小蒸气泡将会重新塌缩成液体，但是有一些会长大到一定的临界尺度，超过该尺度泡泡几乎体，但是有一些会长大到一定的

21、临界尺度，超过该尺度泡泡几乎肯定会继续成长。我们在沸腾时观察到的正是这些巨大的膨胀的肯定会继续成长。我们在沸腾时观察到的正是这些巨大的膨胀的泡泡。泡泡。”拓展拓展 明确：明确：体现本段要点的句子是体现本段要点的句子是“膜的产生有膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成。点像沸腾水中蒸气泡的形成。”作者喜欢用比喻作者喜欢用比喻的方式将深奥的理论说得通俗易懂。的方式将深奥的理论说得通俗易懂。在在果壳中的宇宙果壳中的宇宙一书中，霍金引用了莎士比亚一书中，霍金引用了莎士比亚戏剧戏剧哈姆雷特哈姆雷特里一句充满诗意的台词：里一句充满诗意的台词：“我即使被我即使被关在果壳里，仍自以为是无限空间之王关在果壳里，仍自

22、以为是无限空间之王!”这句台词形这句台词形象地道出了霍金的崇高精神追求，使人们亲眼看到了象地道出了霍金的崇高精神追求，使人们亲眼看到了“果壳果壳”中的那个挑战命运的不屈的灵魂。他曾说：中的那个挑战命运的不屈的灵魂。他曾说：“只只要有智慧和精神在，没有什么能打倒自己。身体的健康要有智慧和精神在，没有什么能打倒自己。身体的健康固然重要，心灵的健康也会给你无穷的力量。固然重要，心灵的健康也会给你无穷的力量。”在少年在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗罗罗素，一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。素，一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。作业作业 1.1.仿照本文幽默风趣的语言风格，写一个演仿照本文幽默风趣的语言风格，写一个演讲片段讲片段 2.2.阅读霍金的名著阅读霍金的名著时间简史时间简史、果壳中果壳中的宇宙的宇宙