《道家智慧》第9讲宇宙.ppt
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1、宇宙大爆炸理论的得出
银 河 系
距地球3000万光年的星系 距地球1000万光年的星系
距地球1500光年的星云 距地球270万光年的星云
宇 宙 大 爆 炸 模 拟 图
★科学家对150亿年前大爆炸的证明：
第一种证明：宇宙澎胀 ▲1916年，爱因斯坦广义相对论； ▲1924年，俄国弗里德曼，爱因斯坦方程； ▲1927年，乔治·勒梅特提出宇宙始于一个宇宙蛋的 大爆炸，爆炸后空间膨胀，宇宙蛋的碎片形成星体 ； ▲1929年，哈勃发现绝大多数星系的光谱都表现红移 ▲伽莫夫提出一个热大爆炸的宇宙模型 ； ▲ 1989年以来美国发射了多颗宇宙背 景探测卫星，证明宇宙中确实存在着 温度约2.7K的背景辐射；
这个巨型黑洞位于大熊座星系中央，与地球的距离约 为127亿光年。据来自斯坦福大学的罗格-鲁曼尼表示，科 学家们初步确定这个黑洞的年龄约为127亿岁，也就是说， 它在“大爆炸”之后10亿年内就已经形成了。
所谓“黑洞”，就是这样一种天体：
它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。 是爱因斯坦最先提出了黑洞概念，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弯曲空间返回恒 星表面。 等恒星的半径小到一特定值（天文学上 叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都 被捕获了。到时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，
大爆炸理论得出的三点结论： ▲宇宙不是永恒的，它在时间上是有限的 ▲宇宙在空间上也是有限的 ▲宇宙不是静止的，而是动态的
三、老子“道”的宇宙观与当代宇宙生成论的 相互对应
(1)“天下万物生于有，有生于无”（40章）——宇宙 从无到有的创生 ☆霍金 （“宇宙创生于无”的宇宙解 ） ☆古斯（爆胀宇宙模型 ） ☆霍伊尔（稳恒态宇宙模型）
☆“道之为物，惟恍惟惚”，2003年，国际科学家 小组宣布，他们首次直接观测到了孕育宇宙恒星 和星系等物质的“种子”。这个“种子”就是介于无 形有形之间状态的原始物质，如光、夸克、气等
（4）“反者道之动”——宇宙归宿（一种宇宙命 运的预测）
☆《老子》25章：“有物混成，先天地生。寂兮寥 兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天地母。 吾不知其名，字之曰‘道’，强为之名曰‘大’。大曰 逝，逝曰远，远曰反。” ☆《老子》16章：“夫物芸芸，各复归其根。归根 曰静，静曰复命。复命曰常，知常曰明，不知常， 妄作凶。” ☆ 《老子》40章：“反者，道之动。”
（2）“独立而不改，周行而不殆”——“宇宙自足” （宇宙如何由无到有的创生）
☆《老子》25章：“有物混成，先天地生。寂兮寥 兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天地母。
吾不知其名，字之曰道。”
亚里士多德 ——托马斯·阿奎那 ——牛顿 ——休谟 ——霍金 ——2004年，多国科学家参加的一个国际 物理学联合研究组，在加速器中成功的“复制”出了
★“独立而不改，周行而不殆”——宇宙是动态的 ★“天下有始，以为天下母” ——宇宙是有限的， 即是有开始的。 ★”大曰逝，逝曰远，远曰反——宇宙有澎胀与 收缩 ★”道生一，一生二，二生三，三生万物”—— 宇宙是生成的
二、大爆炸理论与宇宙生成论
★英国《新科学家》杂志评出了人类自诞生以来 提出的十个影响最大的“理论”。即宇宙大爆炸、进 化论、量子力学、万物理论（即同时符合广义相 对论和量子力学的理论）、风险理论、混沌理论 （即科学有许多局限）、气候变化理论、板块构 造理论]。
为主，质子中子仅占10亿分之一。热平衡态，体系 急剧膨胀，温度和密度不断下降。 ●大爆炸后0.1秒：300亿度，中子质子 比从1.0下降到0.61。
●大爆炸后1秒：100亿度，中微子向外逃逸，正 负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和 质子。
●大爆炸后13.8秒：30亿度，氘（dao,氢的同位 素之一，又称重氢，用于热核反应）、氦类稳 定原子核（化学原素）形成。
是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉 进去， “似乎”就再不能逃出。 当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了 中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。 这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的 重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩根据 科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军， 直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。 而当它的半径一旦收缩到一定程度（史瓦西半径）， 正像我们上面介绍的那样，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。
宇宙大爆炸之后的最初物质，即夸克—胶子 等离子体
（3）“道之为物，惟恍惟惚。……其中有象……其 中有物……其中有精”——真空不空与量子场理论 ☆《老子》21章：“道之为物，惟恍惟惚。惚兮恍兮， 其中有象；恍兮惚兮，其中有物。窈兮冥兮，其中有 精；其精甚真，其中有信。” ☆《老子》14章：道“视之不见，名曰夷，听之不闻， 名曰希，捕之不得，名曰微。此三者，不可致诘，故 混而为一。其上不曒(jiǎo)，其下不昧， 绳绳兮不可名，复归于无物。是谓无状之 状，无物之象，是谓惚恍。迎之不见其首， 随之不见其后。”
☆真空理论 ——赫西阿德（“深邃的虚空”） —— 德谟克里特（原子论）——爱因斯坦 （真空不过是 引力场的一种特殊状态 ）
☆现代量子场理论中，真空是量子场的基态，是能 量最低态。真空振荡过程中能量会导致虚粒子的产生 、消灭与转化，这称为真空涨落。 基态量子场之间相互作用可以导致量子激发态，产生 粒子束缚态，这被称为真空凝聚。中国 科学史研究专家董光壁认为：“道”就是 量子场，“有”就是量子场的激发态，就 是粒子，“无”就是量子场的基态，就是不空的“真空
第九讲 道家智慧与宇宙科学
★汤川秀树认为：道家智慧可以帮助当代科学家 产生重大成果。他在研究基本粒子时提出一种“空 域”概念，也就是最小的不可再分的“空间量子”， 他承认“空域概念正是老庄哲学对我的想法所发生 的成形影响的一种表现。”
——董光璧《当代新道家》华夏出版社，1999。
一、“道”与宇宙生成论
第二种证明：天体氦丰度
氢70%
氦25%
第三种证明：通过哈勃定律和同位素衰变00亿年前，极小的体积， 极高密度，极高温度。
●大爆炸后10-43秒：宇宙从量子背景出现。 ●大爆炸后10-35秒：同一场分解为强力、电弱力和引
力。 ●大爆炸后10-5秒：10万亿度，质子和中子形成。 ●大爆炸后0.01秒：1000亿度，光子、电子、中微子
●大爆炸后35分钟，3亿度，核过程停止，尚不能 形成中性原子。
●大爆炸后30万年：3000度，化学结 合作用使中性原子形成，宇宙主要 成分为气态物质，并逐步在自引力 作用下凝聚成密度较高的气体云块， 直至恒星和恒星系统。
●大爆炸后约100亿年（即距今约50亿年）太阳星云 出现。星云中的固体尘粒不断碰撞，相互结合， 形成了太阳和九颗行星，包括地球在内。寺球从 内到外分为地核、地幔、地壳三个圈层。地壳的 形成距今约46亿年，它与大气层、水圈的出现共 同为生命的产生创造了条件。
[ 这是一张黑洞处于星群中间 的概念图，现今的望远镜还
不能直接看到黑洞，但可以 借助引力来探测它们 “黑洞” 很容易让人望文生义地想象 成一个“大黑窟窿”，其实不 然。]
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，这意味着这个被称为Q0906+6930的黑 洞能够在自己的引力场中吸纳上千个太阳系，其质量也相 当于银河系内所有恒星的质量之和。
银 河 系
距地球3000万光年的星系 距地球1000万光年的星系
距地球1500光年的星云 距地球270万光年的星云
宇 宙 大 爆 炸 模 拟 图
★科学家对150亿年前大爆炸的证明：
第一种证明：宇宙澎胀 ▲1916年，爱因斯坦广义相对论； ▲1924年，俄国弗里德曼，爱因斯坦方程； ▲1927年，乔治·勒梅特提出宇宙始于一个宇宙蛋的 大爆炸，爆炸后空间膨胀，宇宙蛋的碎片形成星体 ； ▲1929年，哈勃发现绝大多数星系的光谱都表现红移 ▲伽莫夫提出一个热大爆炸的宇宙模型 ； ▲ 1989年以来美国发射了多颗宇宙背 景探测卫星，证明宇宙中确实存在着 温度约2.7K的背景辐射；
这个巨型黑洞位于大熊座星系中央，与地球的距离约 为127亿光年。据来自斯坦福大学的罗格-鲁曼尼表示，科 学家们初步确定这个黑洞的年龄约为127亿岁，也就是说， 它在“大爆炸”之后10亿年内就已经形成了。
所谓“黑洞”，就是这样一种天体：
它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。 是爱因斯坦最先提出了黑洞概念，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弯曲空间返回恒 星表面。 等恒星的半径小到一特定值（天文学上 叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都 被捕获了。到时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，
大爆炸理论得出的三点结论： ▲宇宙不是永恒的，它在时间上是有限的 ▲宇宙在空间上也是有限的 ▲宇宙不是静止的，而是动态的
三、老子“道”的宇宙观与当代宇宙生成论的 相互对应
(1)“天下万物生于有，有生于无”（40章）——宇宙 从无到有的创生 ☆霍金 （“宇宙创生于无”的宇宙解 ） ☆古斯（爆胀宇宙模型 ） ☆霍伊尔（稳恒态宇宙模型）
☆“道之为物，惟恍惟惚”，2003年，国际科学家 小组宣布，他们首次直接观测到了孕育宇宙恒星 和星系等物质的“种子”。这个“种子”就是介于无 形有形之间状态的原始物质，如光、夸克、气等
（4）“反者道之动”——宇宙归宿（一种宇宙命 运的预测）
☆《老子》25章：“有物混成，先天地生。寂兮寥 兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天地母。 吾不知其名，字之曰‘道’，强为之名曰‘大’。大曰 逝，逝曰远，远曰反。” ☆《老子》16章：“夫物芸芸，各复归其根。归根 曰静，静曰复命。复命曰常，知常曰明，不知常， 妄作凶。” ☆ 《老子》40章：“反者，道之动。”
（2）“独立而不改，周行而不殆”——“宇宙自足” （宇宙如何由无到有的创生）
☆《老子》25章：“有物混成，先天地生。寂兮寥 兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天地母。
吾不知其名，字之曰道。”
亚里士多德 ——托马斯·阿奎那 ——牛顿 ——休谟 ——霍金 ——2004年，多国科学家参加的一个国际 物理学联合研究组，在加速器中成功的“复制”出了
★“独立而不改，周行而不殆”——宇宙是动态的 ★“天下有始，以为天下母” ——宇宙是有限的， 即是有开始的。 ★”大曰逝，逝曰远，远曰反——宇宙有澎胀与 收缩 ★”道生一，一生二，二生三，三生万物”—— 宇宙是生成的
二、大爆炸理论与宇宙生成论
★英国《新科学家》杂志评出了人类自诞生以来 提出的十个影响最大的“理论”。即宇宙大爆炸、进 化论、量子力学、万物理论（即同时符合广义相 对论和量子力学的理论）、风险理论、混沌理论 （即科学有许多局限）、气候变化理论、板块构 造理论]。
为主，质子中子仅占10亿分之一。热平衡态，体系 急剧膨胀，温度和密度不断下降。 ●大爆炸后0.1秒：300亿度，中子质子 比从1.0下降到0.61。
●大爆炸后1秒：100亿度，中微子向外逃逸，正 负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和 质子。
●大爆炸后13.8秒：30亿度，氘（dao,氢的同位 素之一，又称重氢，用于热核反应）、氦类稳 定原子核（化学原素）形成。
是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉 进去， “似乎”就再不能逃出。 当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了 中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。 这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的 重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩根据 科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军， 直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。 而当它的半径一旦收缩到一定程度（史瓦西半径）， 正像我们上面介绍的那样，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。
宇宙大爆炸之后的最初物质，即夸克—胶子 等离子体
（3）“道之为物，惟恍惟惚。……其中有象……其 中有物……其中有精”——真空不空与量子场理论 ☆《老子》21章：“道之为物，惟恍惟惚。惚兮恍兮， 其中有象；恍兮惚兮，其中有物。窈兮冥兮，其中有 精；其精甚真，其中有信。” ☆《老子》14章：道“视之不见，名曰夷，听之不闻， 名曰希，捕之不得，名曰微。此三者，不可致诘，故 混而为一。其上不曒(jiǎo)，其下不昧， 绳绳兮不可名，复归于无物。是谓无状之 状，无物之象，是谓惚恍。迎之不见其首， 随之不见其后。”
☆真空理论 ——赫西阿德（“深邃的虚空”） —— 德谟克里特（原子论）——爱因斯坦 （真空不过是 引力场的一种特殊状态 ）
☆现代量子场理论中，真空是量子场的基态，是能 量最低态。真空振荡过程中能量会导致虚粒子的产生 、消灭与转化，这称为真空涨落。 基态量子场之间相互作用可以导致量子激发态，产生 粒子束缚态，这被称为真空凝聚。中国 科学史研究专家董光壁认为：“道”就是 量子场，“有”就是量子场的激发态，就 是粒子，“无”就是量子场的基态，就是不空的“真空
第九讲 道家智慧与宇宙科学
★汤川秀树认为：道家智慧可以帮助当代科学家 产生重大成果。他在研究基本粒子时提出一种“空 域”概念，也就是最小的不可再分的“空间量子”， 他承认“空域概念正是老庄哲学对我的想法所发生 的成形影响的一种表现。”
——董光璧《当代新道家》华夏出版社，1999。
一、“道”与宇宙生成论
第二种证明：天体氦丰度
氢70%
氦25%
第三种证明：通过哈勃定律和同位素衰变00亿年前，极小的体积， 极高密度，极高温度。
●大爆炸后10-43秒：宇宙从量子背景出现。 ●大爆炸后10-35秒：同一场分解为强力、电弱力和引
力。 ●大爆炸后10-5秒：10万亿度，质子和中子形成。 ●大爆炸后0.01秒：1000亿度，光子、电子、中微子
●大爆炸后35分钟，3亿度，核过程停止，尚不能 形成中性原子。
●大爆炸后30万年：3000度，化学结 合作用使中性原子形成，宇宙主要 成分为气态物质，并逐步在自引力 作用下凝聚成密度较高的气体云块， 直至恒星和恒星系统。
●大爆炸后约100亿年（即距今约50亿年）太阳星云 出现。星云中的固体尘粒不断碰撞，相互结合， 形成了太阳和九颗行星，包括地球在内。寺球从 内到外分为地核、地幔、地壳三个圈层。地壳的 形成距今约46亿年，它与大气层、水圈的出现共 同为生命的产生创造了条件。
[ 这是一张黑洞处于星群中间 的概念图，现今的望远镜还
不能直接看到黑洞，但可以 借助引力来探测它们 “黑洞” 很容易让人望文生义地想象 成一个“大黑窟窿”，其实不 然。]
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，这意味着这个被称为Q0906+6930的黑 洞能够在自己的引力场中吸纳上千个太阳系，其质量也相 当于银河系内所有恒星的质量之和。