《宇宙的未来》
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绕太阳系的行星的运动似乎最终会变 得混沌,太阳系和其他恒星绕着银河 系的运动,以及银河系绕着其局部星 系团的运动也是混沌的。我们周围的 宇宙正在膨胀。 宇宙的这种膨胀是平滑而非混沌的。 宇宙的行为在非常大的尺度下是简单 的,而不是混沌的,因此我们可以预 言宇宙遥远的未来。
如果宇宙的密度大于某个临界值,引力吸引将 最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩。宇宙 就会坍缩到一个大挤压。如果宇宙的密度小于 该临界值,它会继续永远膨胀下去。对于宇宙 未来其关键在于:平均密度。 我们可以从观测来估计宇宙的平均密度。计 算上恒星不到临界值的百分之一左右;加上 气体云,也只到临界值的百分之一。宇宙还 包括暗物质(暗物质的证据来自于螺旋星系 和星系团),加上暗物质仍然只达到临界质 量的百分之十左右。仅仅依据观测,则可预 言宇宙会继续无限地膨胀下去。
宇宙的未来
人教版必修五第四单元第三课பைடு நூலகம்
用一句话简要地说出本文 讲了什么。
明确: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。而这其中的关键是平均密度 的多少。
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。科 学家可以预言宇宙在非常大的尺度下 的未来 我们不知道制约在极端条件下物体的 精确定律,但是它不影响宇宙的未来 演化。物理方程的解呈现出一种称作 混沌的性质,制约大脑的方程几乎肯 定具有混沌行为,因此我们不能预言 人类。
在大约一百亿年后,宇宙中大多数恒星都已把 燃料燃尽,这些余下的残余物会稳定,集中, 在星系的中心形成一个巨大的黑洞。根据量子 力学的不确定性原理,如果宇宙要永远膨胀下 去的话,仍然有大量的时间可供黑洞蒸发。
可能还有其他种类的暗物质,还未被 我们探测到。它会使宇宙的平均密度 达到或超过临界值。
需要不可思议地仔细选取宇宙初始的密 度和膨胀率。初始密度的选取有两种解 释:一是人则原理,一是暴涨理论。暴 涨可以使宇宙密度突然达到临界值。
现有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。
预言困难,但可以预言
预言的条件
预言未来的关键
我们的现实
总结:宇宙的未来
拓展延伸
课文中霍金对于宇宙未来预言你 是怎么看的,未来的你在会在太 空中的哪个地方,干什么?