自然界的演化过程
时间与自然界的演化
从时间角度谈谈自然界的演化
一、自然演化的不可逆性和自然的进化
1、自然演化的不可逆性
可逆过程
如果系统从某一状态转变到另一状态后，能够再回复到原来的状态，并且同时使系统的环境也回复到原状，这样的过程就是可逆过程。
不可逆过程
若系统及其环境一经变化后，不能回复，这种过程就是不可逆过程。
可逆与不可逆实际上反映了自然演化的状态对时间的关系。可逆与不可逆直接涉及到关于自然演化的一个带根本性的问题，即是否出现时间箭头的问题。
时间是与不可逆过程相联系的有箭头（方向）的即“时间之矢”
人类已发现有五种“时间之矢”
一是，热力学、统计物理学的时间之矢，即熵增加的时间方向；
二是，生物学的时间之矢，即生物进化的时间方向；
三是，电磁学的时间之矢，即振荡电磁所产生的电磁波的传播方向；
四是，量子力学的时间之矢，即原子的自发辐射的时间方向；
五是，宇宙学的时间之矢，即自大爆炸开始的宇宙不断膨胀的时间方向。
现实的自然过程是不可逆的不可逆过程是无条件的、绝对的。因为任何系统都处于一定的时间和空间之中，都有其演化的历史，在进化的单行道上不允许走回头路。
2、自然界的进化：有序化和对称性破缺
自然系统的有序与无序是相对的，而不是绝对的，两者处于辩证的对立统一之中。
一方面，没有离开有序的绝对无序，如分子的无规则热运动在宏观上表现为物体温度的高低；
另一方面，也没有无序的绝对有序，人脑是一个高度有序的系统，但也并非绝对有序。人脑的进化并没有走到终点，它还要不断消除自身的无序，向更高的有序发展。
对于某一具体系统，在确定了“零序面”之后，有序和无序便有了绝对的意义。
自然辨证物质系统的演化
10-35~10-30 宇宙暴胀产生夸克,轻 秒 子 10-6秒 1秒 1~3分 质子-反质子对湮灭 电子-正电子对湮灭 氦合成
16.1 × 109年 最老地球岩石形成 18 × 109年 19 × 109年 富氧大气圈形成 生命起源
1~2×109年 星系形成 4.1× 109年 第一代恒星形成 5 × 109年 类星体诞生,星族Ⅱ恒 星 10 × 109年 星族Ⅰ恒星形成
地球的演化
天文时期
地球内部圈层的形成和演化
地球外部圈层的形成和演化 垂直运动
地质时期 水平运动
大陆漂移说 海底扩张说
板块构造说
早期的地球—地核
地球演化的不可逆性
• 地球演化的不可逆性
总之，宇宙中地球的各圈层—地核、 地幔、地壳、大气圈、水圈与生物圈， 都是在相互作用下，不断地由简单到 复杂、由低级到高级的演化发展，并 按照各自的规律(自组织性)、不可逆地、 前进式的演化。 耗散结构论和协同论指出，自然界 非平衡的约束与非线性动力学机制同 时作用于开放的耗散系统，使系统自 发地由简单趋于复杂，由无序走向有 序
2、生物进化与人类起源
原始生命出现以后，又经历了从非细胞 到细胞、从原核细胞到真核细胞，再到单 细胞生物进化成多细胞生物，进而分化成 动物和植物。 在适宜的环境中，植物沿着菌藻植物→ 苔藓和蕨类植物→裸子植物→被子植物的 方向进化；动物则沿着无脊椎动物→脊椎 动物的方向发展，直到人类的出现。
自然界的演化过程
自然界的演化过程
（1）宇宙、天体的起源与演化。宇宙包罗万象，中国古代就有人做出了“四方上下曰宇，往古今来曰宙”的概括。宇宙是自然界各种物质形态的总体。目前人们所观测到的“宇宙”，总星系的范围约为200亿光年。关于宇宙的起源，美国物理学家伽莫夫提出了大爆炸宇宙假说。后来由于出现了理论困难，诸如视界问题、量度问题、磁单极子问题等无法克服，从而导致了古斯暴胀宇宙论的产生。按照这些学说，宇宙起源于一个超高温、超高密的原始火球经过瞬时的大爆炸，膨胀而成。当宇宙膨胀到原来的1050倍，像夸克、轻子、玻色子等最基础的基本粒子产生时，标志宇宙的形成。
（2）地球的起源与演化。地球是在太阳系形成的过程中产生的，迄今已有46亿年。 地球内部圈层的形成和演化。“冷”起源说认为，原始地球在形成初期温度是比较低的，后来由于压缩效应、冲击效应和放射性衰变，使原始地球温度上升，物理化学作用使物质形态相互转化。当地球内部温度超过铁的熔点时，构成地球的物质开始熔融、分化。在吸引和排斥的相互作用下，铁、镍等重元素组成的物质开始下沉，逐渐形成地核，而较轻的物质硅酸盐等上浮形成地幔。地幔进一步分化，更轻的物质从地幔中上浮到地表，形成原始地壳。 地球外部圈层的形成和演化。当地球内部重力分异时，大量气体放出地面，在地球引力作用下，附着在地球周围，形成原始大气圈。其中主要成分是342NH CH CO CO 、、、和O H 2蒸汽。
地壳运动。根据板块构造学说，整个地壳被划分为若干个大的板块，板块不受海底地壳或大陆地壳的限制，板块驮在地幔的软流圈上，随着软流圈的热对流发生移动。因此，不仅大陆在飘移，海底也在飘移，整个地壳都由于板块的移动而进行着大规模的水平运动。
自然辩证法 第二章_自然界的演化与发展
第二章自然界的演化与发展
（2008年11月5日）
自然界不仅是存在着，而且是生成着并消逝着，也就是说，“存在和演化并非都是彼此对立的，它们表达出现实的两个有关方面。”①现代自然科学的巨大成就，不仅深刻地揭示了作为存在自然界的物质性、系统性和层次性，而且揭示了作为演化自然界的过程性、方向性和自组织性。为了全面理解自然界的辩证法，需要在把握其存在方式的基础上，进一步讨论它的演化发展问题（下面我们先来区分六个概念）。
唯物辩证法是关于物质世界普遍联系和永恒发展的一般规律的科学，是具有普遍指导意义的世界观和方法论。由此可知，联系是运动、变化、发展的前提，正因为一切事物都是处于相互联系、互相作用之中，所以世界上的一切事物都是运动、变化、发展的。
1、运动——是物质的固有属性和根本存在方式，是标志物质的变化和过程的哲学范畴。从简单的位置变动到复杂的人类思维活动都是物质运动的表现。
2、变化——是指事物在位置上、形态上或性质上发生了新的状况。
所以，恩格斯说：“运动，就最一般的意义来说，就它被理解为存在的方式，被理解为物质的固有属性来说，它包括宇宙中发生的一切变化和过程，从简单的位置移动起直到思维。”②
因此，我们可以这样说：运动是一般的变化，
变化是具体的运动。
它们是同一系列的范畴，具有基本相同的含义。
3、发展——不是同一事物的简单重复，也不是指事物单纯的数量变化，更不是指事物向后倒退的变化；而是指新事物的产生和旧事物的灭亡，是事物由简单到复杂，由低级到高级，由低序到高序的前进上升运动，是标志物质运动的整体趋势和方向性的范畴。
自然界的演化规律
地球的气候经历了多次变化，如冰河时期和间冰期，这些变化影 响了地球上的生物和地理环境。
气候变化的机制
气候变化的主要机制包括地球自转轴倾角的变化、地球公转轨道 的变化和地轴岁差等。
05
CHAPTER
天体演化与宇宙演化
天体的形成与演化
天体的形成
天体是在宇宙大爆炸后由气体和尘埃凝聚而成的。恒星、行星、卫星等天体分 别通过不同的过程和机制形成，并演化成为今天我们所见的样子。
生态系统演变
随着时间的推移，生态系统会经历一系列变化，包括物种的增加和减少、
环境因子的变化以及生态系统结构和功能的调整。
03
生态平衡与失衡
在一定时间内，生态系统保持相对稳定的状态，称为生态平衡；当外界
干扰超过一定限度时，生态系统会失去平衡，导致物种减少、环境恶化
等后果。
生物群落的演化
物种起源与进化
THANKS
谢谢
01
随着时间的推移，物种通过基因突变和自然选择不断进化，形
成多样化的生物群落。
生物群落的形成
02
在一定的地理区域内，物种之间相互作用，形成具有一定结构
和功能的生物群落。
生物群落的演替
03
随着环境的变化和时间的推移，生物群落会经历一系列变化，
包括群落的增加、减少和替代等过程。
地球生态系统的演化
第二章自然界的演化发展
二、自然界的演化过程
现代宇宙创生学主要研究：宇宙的起源和 演化；天体的起源和演化；地球的起源和演化； 生命的起源和演化。自然的历史性已为日益增 多的科学观测事实所证明。虽然科学还没有把 自然界演化的所有细节都搞清楚，但据已确认 事实和某些提到较多支持的假说，大致可勾画 出自然界随时间变化而产生的历史过程。
来自百度文库
（四）生命的起源和演化
1．生命的起源 原始大气圈、水圈、岩石圈的形成， 为生命的产生创造了物质条件。生命实质是以蛋白质 和核酸为主的多分子体系的存在方式，所以生命的起 源也就是多分子体系是如何形成的问题。分三个阶段 （1）从无机分子到有机小分子。 （2）从有机小分子到生物大分子。 （3）从生物大分子到原始生命的诞生。
第二章 自然界演化发展的 辩证观
第二章 自然界演化发展的辩证观
复习思考题 1．宇宙的起源和演化经历了哪些阶段？ 生命的起源和演化经历了哪些阶段？ 2．支持宇宙大爆炸假说的主要科学事实 有哪些？ 3．怎样理解自然界物质系统演化的阶段 性？
第二章 自然界演化发展的辩证观
第一节 自然界的历史性 一、自然界的历史观 二、自然界的演化过程 第二节 自然界演化的基本特征 一、物质系统演化的发展性 二、物质系统演化的阶段性 三、物质系统演化的守恒性
一、自然界的历史观
《自然辩证法》中的思想： ☺一、关于自然界历史过程的思想。 ☺二、关于历史转化过程的思想。 ☺二、关于联系和过程体系的思想。 恩格斯概括了自然界历史观的基本观点： “一个伟大的基本思想，即认为世界不是一成不变 的事物的集合体。”自然界是由一系列相互联系和 相互转化的过程构成的体系。
三 自然界的演化规律
地球外部圈层的形成和演化
地壳运动
• • • • 地壳活动的三部曲： 大陆飘移假说、 海底扩张学说、 板块构造理论。
1912年，魏格纳（A.L.Wegener）提出 大陆漂移假说
• 提出大陆漂移学说的依据： • 1 大西洋两岸的古生物化石和现存的生 物种群之间存在着亲缘关系。 • 2 大西洋两岸地质构造的岩层相同，海 岸线相似，山脉古代褶皱方向一致。 • 3 极地存在热带植物和热带沙漠遗迹， 赤道附近和南半球发现冰川遗迹。
自然的演化
内容简介
从存在到演化 自然演化的科学图景 自然演化的自组织机制 自然界的无限发展：循环发展律
一、从存在到演化
1、自然界的运动形式
• 1、运动形式的多样性：微观物理运动（10-8 cm，波粒二象性，普朗克常数h）；宏观物理 运动（10-7cm，万有引力常数G）；宇观物理 运动（光速c)；化学运动；生命运动；社会运 动…… • 2、运动形式的统一性：低层系统的运动形式 与高层系统的运动形式之间可以经过递进相干 或递阶分解而相互转化。（艾根的超循环理论）
３、生命的起源和进化
原始生命的起源和发展需要经过两个阶段：
（１）化学进化 （２）生物进化。
生命起源的化学进化过程大致经 历了如下四个阶段：
（1）从无机小分子合成有机小分子
• 1953年 美 米勒证实了这一过程
（2）从有机小分子合成生物大分子
02自然界的存在与演化
把历史观引入自然科学，从而形成科学基 础上的自然界历史观。
三、自然演化的科学图景
自然界的演化过程 ⑴宇宙和天体的起源与演化 第一个阶段是基本粒子形成阶段 第二个阶段是辐射阶段或核合成阶段 第三个阶段是实物阶段
恒星的演化有四个阶段： 引力收缩阶段； 主序星阶段； 红巨星阶段； 脉冲阶段
整个自然界可以看作是一个系统，自然界 中的一切物质客体都自成系统。 系统就是自然界物质存在的普遍形式。
2、系统与环境：自然界是一个动态的开放系 统 环境是系统存在的必要条件，系统的性质 和功能是通过环境显现出来的。 系统通过输入与输出对环境发生影响。
孤立系统：与环境隔绝的系统，它们之间 没有任何交换。 封闭系统：与外界环境只有能量的交换的 系统。 开放系统：是与环境自由地进行物质、能 量和信息交换的系统。
⑵地球的演化 地球是在太阳系形成的过程中诞生的。 首先是地球内部圈层的形成和演化 其次是地球外部圈层的形成和演化 再是地壳运动
⑶生命的起源和生物的进化 从无机小分子合成有机小分子 从有机小分子合成生物大分子 从生物大分子组成多分子体系 从多分子体系演变为原始生命
原始生命经历了从非细胞到细胞，从原核 细胞到真核细胞的演化过程。 植物沿着菌藻植物、苔藓植物、蕨类植物、 裸子植物、被子植物的方向进化； 动物沿着无脊椎动物、脊椎动物的方向发 展；脊椎动物又沿着鱼类、两栖类、爬行 类和哺（bu）乳动物类的方向前进，最后 由哺乳动物类分化出了人类。
自然界的演化
进化：特定方向的演化。是指事物的上升、从无序到有序、 从底序到高序的不可逆的过程或复杂性和多样性的增长。
进化
→
退化
一、自然演化的不可逆性和自然的进化
2.自然演化的不可逆性
何谓"不可逆”？可逆与退化是什么关系？
与不可逆过程相联系的两个方面：
时间之矢
对称性破缺
现实的自然过程是不可逆的
时间之矢
生物进化的时间方向 熵增的时间方向
宇宙大爆炸开始的宇宙膨大方向
电电磁波的传递方向 原子自发辐射的时间方向
自然演化的不可逆性和自然的进化
3.自然界的进化：有序化和对称性破坏
A.序、有序、有序度的概念
序：空间结构的某种规则性、时间演化的某种规律性
无序：系统内部各要素之间混乱而无规则的组合及系统变
3.涨落：生序原理 普里戈金：“发展是通过涨落达到有序，自组织的机制就 是通过涨落的有序"
自组织过程的特点
非平衡不可逆是组织之源、有序之源
通过涨落达到有序 系统性质的改变是由于系统中要素子系统之间的相互作用 所致，子系统之间的关联引起的竞争、协调、合作确定系 统性质的变化方向。 自组织的演化形式采取由低级向高级的演化形式，
破缺：一定变换条件下所表现的可变性。 自然进化的过程：不断发生对称性破缺的过程。
自然界的存在和演化
客 观 唯 心 主 义
朱熹 理在气先
世界是 由上帝 创造的
马赫的观点
马赫说：“我的观点过去是从一个唯心主义 阶段发展起来的。因为在我看来，由唯心主 义到达我的观点的途径是最短的和最自然 的。” 世界要素论：物质是要素的结合，要素就是 感觉，物质就是各个要素（感觉）之间某种 合乎规律性的联系。 在认识论上，只能认识感觉，科学的任务就 是描述经验，而无法达到对本质和规律的认 识。
自然系统的基本特征
系统是以各要素的属性为基础经由特定关系 而形成的属性不可分割的整体。 1、物质要素、物质关系、物质系统 物质要素包括自然界中各种各样的具体的物 质形态。 物质关系包括时间关系、空间关系、数量关 系等。 物质系统是由若干要素经过相互联系、相互 作用而组成的具有特定功能的有机整体。
系统的共性
贝克莱:存在就是被感知 狄德罗：感觉不是主观自身的东西，而是外部
事物作用于感官的结果。人好比是一架有感觉和 记忆能力的钢琴，感官就是键盘，只有当外部自 然界弹它时，它才发出声响，产生感觉。
贝克莱是一架发疯的钢琴
哲学基本问题的内容
∧
思维和存在 思维和存在 是否有同一性 何者为第一性 （世界是什么） （世界能否认识） ∧ ∧
第二节
自然界的存在方式
一、自然界是一个物质系统 恩格斯：“我们所面对着的整个自然界形成 一个体系，即各种物体相互联系的总体。” “由于自然科学的发展，我们已经能够以近 乎系统的形式描绘出一幅自然界普遍联系及 其整体性的清晰图景。” 现代系统论创始人贝塔朗菲认为马克思是现 代系统论先驱。马克思和恩格斯系统思想呈 现整体观、联系观、演化观的基本特征。
第1章 自然的演化
三、自然界的层次结构
高 级
自然界的 层次结构
低 级
三、自然界的层次结构
高 级
层次结构 基本特征
纵向等级构成 性 横向多元相干 性 间断性与连续性
无序
无序 宏观结构 不变 有序
（4）开放系统
（5）开放系统
四、自然界演化的自组织机制
• 平衡态处处均匀，无序；近平衡态有一定的 远离平 衡态 正反馈 差异，最终会趋向无序；趋使系统远离平衡
状态依靠开放及内在因素。
• 放大系统内部的差异
四、自然界演化的自组织机制
一只南美洲亚马逊河流域热带雨林 中的蝴蝶，偶尔扇动几下翅膀，可 以在两周以后引起美国德克萨斯州 的一场龙卷风。
远离平衡
态
作用
四、自然界演化的自组织机制
• 与环境交换物质、能量、信息的系统。 • 熵与熵流 • 熵变公式：ds=dis+des • dis系统内部产生的熵，叫做熵产生，根据
开放系统
热力学第二定律dis>0；des表示系统与环
境交换的熵，叫做熵流，可正可负。
四、自然界演化的自组织机制
系统状态分析图
杨子之邻人亡羊,既率其党;又请杨子之竖追 之.杨子曰:"嘻!亡一羊,何追者之众 "邻人 曰:"多歧路."既反,问:"获羊乎 "曰:"亡之矣." 曰:"奚亡之 "曰:"歧路之中又有歧焉,吾不知 所之,所以反也." <<列子·说符 >>
第二讲 自然界的存在与演化发展
星族1恒星形成
原始星际云形成
行星（地球）形成
最老的地球岩石形成 富氧大气圈形成
生命起源
初期鱼类
初期陆生植物
哺乳动物
人类起源
三、自然界的演化图景
ý （二）自然界演化发展的普遍性特征
ý 1、不可逆性 ý 2、自组织性 ý 3、对称性的破缺
扩散的不可逆
热传导的不可逆 t1=5分钟
t2=15分钟
~~~~~~ ~H2O~~ ~~~~~~
同 分 异 构
结构与功能
层次结构：
若干由要素经 特定关系构成的 系统，再经新的 特定关系而组成 更大系统的逐级 构成的等级结构。
2020/6/10
1 2一3 壹
4 二
三
物质系统的层次结构
1、纵向关系
1
——双向因果链
2
2、横向关系 ——纵向结合度
eV
结合度规律曲线
0 R
三、自然界的演化图景
%客观实在性 可知性
• 物质是可知的 • 黑洞是物质 • 所以 • 黑洞是可知的。
• 物质是无限可分的 • 夸克是物质 • 所以 • 夸克也是可分的。
常识层面
日常经验 理论
观念、信念 信仰
科学层面
神学层面
哲学层面
为什么基督徒能够作出科学成果？人精神世界的圈层解释
（一）物质的客观实在性与可知性 （二）物质形态的多样性和统一性
1.4地球的演化和生命的诞生
最大可能为 异养厌氧型
1、科学家提出原始生命的诞生，运用的科学方法主要
鱼类的出现和繁盛 C
二、生命的诞生
关于生命起源的问题， 你知道有哪些假说吗？
生命起源问题的观点之一
——化学进化假说
化学进化说认为，生命起源于原始地 球上的无机物，这些无机物在原始地 球的自然条件作用下，从无机到有机、 由简单到复杂，通过一系列化学进化 过程，成为原始生命体。
原始地球为生命起源提供的条件
第三 阶段
场所
原始海洋
过程 浓缩、凝聚
第四 场所 原始海洋
阶段
过程
长期演变、
相互作用
美国生物学家 米勒模拟原始 大气产生有机 物的实验装置
盛有水溶液 的烧瓶代表 原始的海洋
两个电极放电产生 电火花，模拟原始 天空的闪电
还原性大气
冷凝管让反应后的产 物和水蒸汽冷却形成 液体，又流回底部的 烧瓶，即模拟降雨的 过程
原始海洋
原始地球由于不断散热，灼热的表面逐渐冷却 下来，固态的地球逐渐形成，原来从大地上跑 到天空中去的水，凝结成雨点，又降落到地面， 持续了许多亿年，形成了原始海洋。
第三专题自然界的演化图景标准版文档
❖ 河外星系的普遍红移
❖ 宇宙中普遍存在的氦丰度约为30%
❖ 3k微波背景辐射被证明是大爆炸的遗迹
（二）恒星的起源和演化
1.理论基础：弥漫说 2.过程： ❖ 引力收缩阶段—幼年期，时间大约几万年到几
亿年，主要能源是引力势能。 ❖ 主序性阶段—成年期，几百万年至上百亿年，
无序
宏观结 构不变 无序
有序
注意：系统的开放度
系统与环境的边界
❖远离平衡态： 平衡态处处均匀，无序；近平衡态有一定的
差异，最终会趋向无序；趋使系统远离平 衡状态依靠开放及内在因素。 ❖正反馈：起着放大系统内部差异的作用，
❖非线性作用
恩格斯：“相互作用是事物的真正的终极原因” 相互作用有线性和非线性之分，应该说非线性
宇宙动态演化的理论基础：伽莫夫的大爆炸理论及随后发展的暴胀宇宙论。 理论基础：达尔文进化论、米勒实验、得克萨斯大学实验、超循环理论
❖ 从生物大分子到原始生命 三种时间观：牛顿不变时间观、热力学退化时间观、达尔文进化时间观。
ds=dis+des>0
❖ 从非细胞到细胞 3k微波背景辐射被证明是大爆炸的遗迹
3.系统调控机制 ❖ 自然的自我调控、协同运转。 ❖ 对外环境所创造的负熵流的开放性调控。
❖ 每一代自然自组织系统都是进化的结果和过程， 在稳定的层级上形成更高层次系统。
人类进化中的重大事件和演化过程
人类进化中的重大事件和演化过程自然界中，生命有着无穷无尽的可能性，不断变化、进化着。人类作为地球上智慧最高的生命体，从猿类进化到现代人类，历经了漫长的时间和多次重大事件。本文将从人类进化的历史背景出发，总结人类进化中的重大事件和演化过程。
一、猴、猿类的进化
人类起源于猴、猿类，这些动物的进化历程可追溯到5000万年前。当时的地球气候比较潮湿、绿茵茵的，树林茂密，以果类为食，处于猴类时期。随着时间的推移，气候变得更加干燥，树林变成了稀疏树丛，猴类附足生活模式难以为继，逐渐进化成了类人猿。
二、人类进化的重大事件
1、双脚直立行走的出现
据考古学家研究，人类走直立的历史可追溯到600万年前，直立行走是人类进化的重大事件之一。直立行走使人类可以更加有
效地利用手，从而完成更复杂的工作，这是后来人类文明进程发展的基础。
2、智力的飞跃
人类智慧的提升是人类进化的重大事件之一。这一事件发生在30万年前，随着智力的提升，人类开始制造武器、使用火种、创造语言等，这一事件为人类发展奠定了坚实基础。
3、科技革命的总体演化
科技革命是人类进化中的重大事件之一。从最早的农业革命，到人类的工业革命，再到当代的信息技术革命等，科技进步推动了人类社会的不断发展和进步。在这个过程中，智慧和技术的不断提升，人类社会也从原始社会到当代的现代社会不断进化和发展。科技的革命不只是改变我们的生活，也改变了人类进化的轨迹。
三、人类进化的演化过程
1、人类的基因演化
人类的基因演化对人类进化的影响举足轻重。对地球上所有人
类而言，基因是决定身体和生命健康的核心部分，不同的基因分
自然辩证法,自然界的演化发展
核周围的氢越来越少，当氦核质量占到恒星质量的12%时，
反应便逐渐从中心区向外停止，从而辐射压力减少，恒
星再次出现“引力坍缩”，释放出巨大的引力势能，使
中心温度升高至上亿度，引起三个氦核聚变为一个碳核
的新的核反应。恒星外层膨胀，体积急剧增大，表面温
度降低，内部的引力和斥力又达到平衡。恒星脱离主序
星阶段，进入了老年期——红巨星。太阳将在这阶段停
• 根据大爆炸宇宙论，宇宙的演化经历了以下几 个阶段： 1）、基本粒子形成阶段 2）、辐射或核合成阶段 3）、实物阶段
• 从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来， 通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出 这样一部宇宙历史：
10
• 大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体
积，极高密度，极高温度。
大爆炸宇宙模型为大多数科学家所接受，通常称
为“标准宇宙模型”。这里着重讲这个模型
3
爱因斯坦静态有限无边的宇宙模型（1917）
• 这是历史上第一个关于宇宙运动自洽而 统一的动力学模型。由于当时尚未发现 河外星系普遍退行现象，爱因斯坦相信 宇宙在大尺度上的特征是不应该随时间 而变化的。
• 1929年哈勃红移发现后，这个模型被抛 弃。但这个模型开创了现代宇宙学研究。
15
2、主序星阶段
当恒星中心温度达到700万度以上时，开始核聚变反 应，氢聚变为氦，恒星停止收缩，形成了正常的恒星， 进入了主序星阶段。主序星阶段占恒星一生寿命的90%， 是恒星最稳定的阶段。质量不同的恒星，主序星阶段长 短不同。质量越大寿命越短。太阳约为100亿年。
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• 4.伽莫夫的宇宙大爆炸模型(1948)， 和宇宙各向均性现象的矛盾。
• 5. 固斯的宇宙暴涨模型 (1971) ，和起始 点的数学奇点问题。 • 6.霍金的虚时间宇宙模型。
膨胀
再收缩
收缩 再膨胀
2、宇宙的起源与演化
• 1）量子引力阶段(0<t<10-44秒)：宇宙由一个不 存在的时空量子态(t=0，温度为无穷大)自发跃迁(即 所谓“大爆炸”)到具有虚时空的量子态，四种力不 可区分，在量子引力阶段的末期 (t<10-44秒，温度是 1032K) ，虚时空发生超统一相变形成实时空，进入 普朗克阶段。 • 2 ） 普朗克阶段 (tp<t<10-36 秒 ) ：具有了实时空， 并且产生出粒子，但夸克和轻子可以相互转换。在 普朗克阶段的末期 (t=10-36 秒，温度是 1028K) ，发生 超大统一时空相变， 引力分划出来 ，进入了大 统一阶段。
牛顿的无限无界静态宇宙模型
• 任何一颗恒星上下左右的所受引力都相等
奥勃源自文库的光学悖论
• 地球将无日夜之分
• 2.爱因斯坦的有限无界的静态宇宙模型 (1919)，和引力扰动悖论。
• 引力扰动悖论示意图
• 3.弗利德曼的动态宇宙模型(1922) 和勒 梅特的宇宙膨胀轮。哈勃发现的红移现象 (1922-1929)，证明宇宙是膨胀的。
• 3）大统一阶段(10-36秒<t<10-32秒)：强核力、弱核 力和电磁力不可区分。 T=10-36 秒，温度降到 1028K 时， 发生了大统一时空相变， 强力划分出来 ，进入电 弱统一阶段。并且在相变过程中释放出的巨大能量， 使时空指数暴涨，宇宙暴涨一直持续到 10-32秒最后完 成了大统一相变。宇宙也在瞬间增大了 1050 倍，在这 期间产生的重子数略多于反重子数，因而今天的世界 是以正物质为主的世界。
• 6 ） 辐射与核合阶段 (1 秒 <t<2 万年 ) ：起初以光 辐射占优势，t=4秒时中子不再衰变为质子，中子数 与质子数之比为 1:7 。 t=3 分钟后，温度降至 108K 时， 开始发生核反应。中子和质子合成氢、氘、氚和氦 核。核合成结束，根据质子与中子比从理论上可估 算出氦核的质量约为宇宙总质量的1/4。 • 7）实物阶段（1万年到现在）：(38~39)
• 4）夸克－轻子阶段(10-32秒<t<10-6秒)：轻子和夸 克相互独立。最初弱核力和电磁力不可区分，直到 t=10-12秒，温度降至1016K时，发生时空相变，弱核 力与电磁力相分离。
• 5）强子－轻子阶段(10-6秒<t<1秒)：当t=10-6秒， 温度降至1012K时，夸克被禁闭，凝聚成重子和介子。
• 8）未来阶段：