第4讲(黑洞理论3)
《宇宙简史》的读后感（精选6篇）
《宇宙简史》的读后感（精选6篇）《宇宙简史》的读后感（精选6篇）当品味完一本著作后，你有什么总结呢？记录下来很重要哦，一起来写一篇读后感吧。
那么你真的懂得怎么写读后感吗？下面是小编为大家整理的《宇宙简史》的读后感（精选6篇），仅供参考，大家一起来看看吧。
《宇宙简史》的读后感1亲爱的朋友门，你们是否也曾在许多个夜晚抬头仰望星空，看着头上那片广袤而幽远的星空思考着关于宇宙是怎么形成的？以及宇宙中还存在着什么？等等问题……答案若是肯定的，那么我会推荐你好好读一读《宇宙简史》这本书。
因为在这本书里，我们可以通过霍金先生那风趣幽默的语言以及浅显易懂的比喻来了解宇宙物理的诸多复杂现象。
这将有助于我们初步了解我们身处的宇宙……关于宇宙是怎么形成的？我们大多数人首先想到的必是“盘古开天辟地”以及“上帝七日创世”等各类神话故事吧！那么，有没有对这个问题更科学、更真实详细的描述呢？答案是——有的。
霍金在《宇宙简史》的第一、二讲中以时间为主线，简明扼要地通过亚里士多德在《天论》中提出地球是个圆球开始，到托勒密的宇宙模型，再到后来的弗里德曼模型等等一系列天文学成就深入浅出地为我们阐述了宇宙大爆炸可能就是宇宙的开端这个最为大众所熟知的理论是怎么形成的。
里面虽然涉及到许多专业知识，可是通过霍金的解说却也能让普通大众所理解，毕竟霍金著本书的思想是为喜欢仰望星空、探寻宇宙秘密的人提供一次最好的宇宙学启蒙教育。
又例如在谈论到黑洞安置问题上，霍金运用比喻的方式给我们简单地做了回答：“安置这样一个黑洞的唯一地点是应当把它放在环绕地球的轨道上。
而且，可以使它绕地球作轨道运动的唯一途径是，在它的前方拖动一个大质量物体，以把黑洞吸引到那里去，这种情况有点像在驴子面前放上一根胡萝卜……”如此形象的比喻，即说明了它的原理又让我们有了想象空间，由此可见霍金才华与机智。
除此之外，书中还讲述了许多重要的理论知识之概念，并穿插若干富于丰富想象力的精彩描述，使人阅后难忘，此书对于想了解天文学的普通大众来说是极好的科普之作。
黑洞 ppt课件
黑洞、白洞、虫洞与时空旅行
爱因斯坦－罗森桥
虫洞与黑洞、白洞的接 口是一个时空管道和两 个时空闭合区的连接， 虫洞的时空曲率并不是 无限大，因而我们可以 安全地通过虫洞，而不 被巨大的引力摧毁。
黑洞、白洞、虫洞与时空旅行
超时空旅行
科学家设想，应用虫洞或爱因斯坦－罗森桥，可能克服遥远的可见 和漫长的时间障碍，实现“超时空旅行”。
拉普拉斯和米切尔还猜想到这类巨大的 暗天体可能像恒星一样众多
史瓦西预言的黑洞
(1). 爱因斯坦广义相对论关于“质量引起时空弯曲”
史瓦西预言的黑洞
(2). 史瓦西预言的黑洞
德国天文学家卡尔·史瓦西（1873—1916年）通过 计算爱因斯坦方程后预言：
如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇 异现象，即在质点的周围存在一个界面──“视界”， 一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。
惠勒将黑洞的这种特征称为“黑洞无毛”（也可以 说只有M,Q,J三根毛），后来被人们称为“黑洞无毛定 理”。
黑洞的观测与发现
核
观测黑洞的方法
心
喷
2.探测方法与手段: 间接推测
流
现 象
引力透镜现象
异常X射线源及γ射线源
M87及其喷流的X射线照片
黑洞的观测与发现
（1）天鹅座X-1号的双星系统 黑洞候选者
米切尔预言的黑洞
1783年，他在英国皇家学会会议上发布：
一个密度与太阳相同，而半径为太阳500倍的星 球，会使朝它下落的物体，在到达星球表面时的速度 超过光速。所以，假定光也像其他物体一样被与惯性 力成正比的力所吸引，那么，所有从这个星球发射的 光将被星球自身的引力拉回来。
依据：围绕星体运动物体的向心力和引 力公式推算
霍金的黑洞理论打开了新世界的大门
霍金的黑洞理论打开了新世界的大门？作者：郭尤子《光明日报》（ 2015年09月13日06版）日前，著名英国物理学家史蒂芬·霍金在瑞典斯德哥尔摩皇家理工学院介绍了他关于黑洞研究的一项最新理论。
根据他的理论，物质坠入黑洞并非代表终结，信息或许能逃离黑洞，甚至进入另一空间。
这一理论一经提出就引起了媒体和民众的广泛关注，国外网友甚至直呼此理论“打开了新世界的大门”。
没有人去过黑洞，但是关于黑洞的争论在物理学界却由来已久。
作为黑洞理论的重要研究学者，霍金关于黑洞的每一次发言都是学界的焦点。
《三体》一书获得了国际上的成功和认可，《星际穿越》也是全球热卖的电影，这些都说明，人类关于宇宙的每一次畅想、每一步探索都振奋人心，魅力无穷。
霍金的新理论主要与黑洞的“信息悖论”有关。
“信息悖论”长期以来困扰着从事黑洞研究的科学家们。
这一悖论的核心观点是：在大质量恒星坍缩形成黑洞时，信息包含在黑洞之中。
由于黑洞不能永远存在，那么在它最终消失的时候，黑洞内部的信息也会随之消逝。
然而，这却与量子物理学原理相悖。
根据物理学界普遍承认的量子物理学原理，物理学家们一般认为，信息是不可能丢失的。
同理，黑洞的消失应该也不会造成信息的丢失。
这样一来，两个理论就产生了矛盾。
对于被吸入黑洞的信息去向何方，学界困扰多时。
如果这个明显的悖论得不到合理的解释，现存的一些基础的物理学原理就会崩塌。
霍金教授提到，如果黑洞与量子物理学中信息守恒原则相背离，那么我们对于时间本身的认知也会分崩离析。
1.恼人的“信息悖论”霍金的最新理论为“信息悖论”的解决提供了一个新的出口。
他指出：“我认为，信息并非如此前所设想的那样存储在黑洞的内部，而是在黑洞的边界，即所谓的视界上（视界线即黑洞的边界，在此边界以内的光都无法逃离）。
”我们一般认为，光是不能从黑洞中逃脱出来的，但从理论上讲，黑洞并不是全黑的。
黑洞会释放能量，这被称为“霍金辐射”。
“霍金辐射”理论认为，会有一些粒子从黑洞的视界线中散射出来。
幼儿园教案科学关于黑洞
幼儿园教案科学关于黑洞教学主题：黑洞教学对象：幼儿园小班教学目标：1.能够初步了解黑洞的定义以及由何而来。
2.知道黑洞是一种因为质量巨大的天体所展现出的特殊状态。
3.学习黑洞是对于学习宇宙结构、性质和演变历史很重要的一种天体。
4. 扩展孩子的科学知识和想象力，培养他们对科学的兴趣。
教学重难点：重点：初步了解黑洞的定义以及由何而来。
难点：了解黑洞是对于学习宇宙结构、性质和演变历史很重要的一种天体。
教学方法：情景教学法，讲解法、实验法教学过程：1.讲解黑洞概念及相关知识（1）引出科学知识背景：“你们是否见过宇宙？宇宙中有很多神奇的事情，比如黑洞。
”（2）学习黑洞的概念：黑洞是由质量巨大的物体形成的，空间弯曲严重，而它的形态有很多变化，被称为“活生生的天体”，是我们大家了解和认识宇宙中的一个重要天体。
（3）讲解黑洞的形成：黑洞的形成主要是因为一颗质量巨大的恒星（超过25倍太阳质量）在死亡后，它会猛烈爆炸并喷射出等离子体，剩下的物质会受到引力作用，形成黑洞。
2.实验：演示黑洞的形成过程（1）准备材料：一张纸，两个小球，其中一个小球较大且重，另一个小球较小且轻。
（2）在纸张中心放置较重的小球，让较大的小球围绕较重的小球旋转，呈现出星体寿命结束之后的爆炸和引力作用来形成黑洞的过程。
3.活动：黑洞探索（1）在图片上展示黑洞的特点，与幼儿交流黑洞的形态，激发幼儿的兴趣。
（2）放映一段黑洞相关的视频，让幼儿在观看过程中更深入地了解黑洞的过程和特点。
4.游戏：黑洞的饮食（1）由老师扮演一个太空人，其他幼儿担当小星球。
（2）老师将星球扔进被标记为黑洞的桶，让幼儿体验黑洞的饮食过程，并了解它的大量质量和引力作用。
（3）游戏进一步加深幼儿对黑洞的认知和认识。
5.互动：与幼儿讨论学习黑洞给我们带来了什么启示，扩展幼儿宇宙科学知识面。
教学反思：本节课采用了情景教学法，在丰富科学动画、实验室演示以及互动游戏等学习方法中进行了深入了解，灵活地引出教学主题，为幼儿打开了博大精深的宇宙世界之门，进一步培养了幼儿的科学兴趣，拓展了幼儿科学知识面。
霍金的黑洞理论
霍金的黑洞理论霍金（Stephen Hawking）是20世纪最伟大的物理学家之一，他对黑洞的研究成果被誉为物理学史上的里程碑。
在霍金的研究中，黑洞理论占据了重要的位置，他的贡献不仅深刻影响了现代物理学的发展，也改变了人们对宇宙的认识。
本文将介绍霍金的黑洞理论，探讨其原理和影响。
一、黑洞的定义黑洞是宇宙中一种极为神秘的天体，它的引力极其强大，甚至连光都无法逃脱。
在经典物理学中，黑洞被定义为一种引力极强的天体，其引力场非常强大，甚至连光都无法逃逸。
黑洞的边界被称为“事件视界”，在这个边界内的物体将无法逃脱黑洞的吞噬。
二、霍金辐射理论霍金在20世纪70年代提出了著名的霍金辐射理论，这一理论颠覆了人们对黑洞的传统认识。
根据经典物理学的理论，黑洞是绝对不会发出任何东西的，它只会吞噬一切。
然而，霍金的辐射理论却指出，黑洞并非完全“黑暗”，它会以一种微弱的辐射形式向外释放能量，这种辐射被称为“霍金辐射”。
霍金辐射的产生是由于量子力学效应在黑洞的事件视界附近发生的结果。
根据量子力学的原理，虚空中会不时产生一对粒子和反粒子，这些粒子会在极短的时间内相互湮灭。
然而，当这一对粒子产生在黑洞的事件视界附近时，其中一个粒子可能被黑洞吞噬，而另一个粒子则逃逸出去，这就形成了霍金辐射。
霍金辐射的发现对物理学界产生了巨大的影响，它揭示了黑洞并非绝对“黑暗”，而是会释放能量。
这一发现不仅挑战了传统的物理学观念，也为人们对宇宙的认识提供了新的视角。
三、黑洞信息悖论霍金的黑洞理论还引发了著名的“黑洞信息悖论”。
根据量子力学的原理，信息是不会消失的，即使物体被吞噬到黑洞内部，信息也应该得以保存。
然而，根据经典物理学的观点，黑洞会将一切吞噬，信息也将永远消失。
霍金曾提出，黑洞会将吞噬的信息“湮灭”，即信息会永远消失在黑洞内部，这一观点引发了激烈的争论。
一些物理学家认为，信息的湮灭违反了量子力学的基本原理，因此提出了各种假设和理论来解决这一悖论。
广义相对论与黑洞理论
广义相对论与黑洞理论引言：广义相对论是爱因斯坦在20世纪初提出的一种物理学理论，它描述了重力的本质和行为。
而黑洞理论是广义相对论的自然结果，它探讨了空间的弯曲和重力的极端情况。
广义相对论和黑洞理论在现代天体物理学和宇宙学领域扮演着重要的角色。
本文将探讨广义相对论和黑洞理论的基本概念、原理以及其在现代科学中的应用。
一、广义相对论的基本原理广义相对论提出了一种新的物理学框架，用于描述重力。
它认为重力是由质量和能量弯曲时空而产生的现象。
相对论中的时空被看作是一个四维的弯曲几何空间，通常称为时空流形。
物体在弯曲的时空中沿着最陡峭下降的路径移动，这条路径被称为测地线。
而这条测地线的曲率是由物体周围的质量和能量分布所决定的。
因此，重力可以被看作是物体沿着测地线所受到的效应。
二、黑洞的定义黑洞是广义相对论的一个重要预测，它是一种极度弯曲的时空区域，其重力场异常强大，以至于连光都无法逃逸。
黑洞最明显的特点就是其事件视界，即黑洞表面的边界，超过该界限的物体无法逃脱黑洞的引力。
黑洞可以有不同的质量和自转速度，而这些特性决定了其外部的形状和性质。
黑洞的质量非常大，通常以太阳质量为单位进行衡量，同时也有超大质量黑洞和微黑洞等不同尺度的黑洞。
三、黑洞的形成黑洞的形成通常需要一个超过一定质量阈值的恒星。
当恒星燃烧殆尽，并抵消不了内部的重力时，它会发生坍缩，形成一个密度无限大、体积无限小的点，即黑洞的奇点。
黑洞的形成过程非常复杂，通常涉及到恒星内部核反应、核燃料消耗和引力坍缩等复杂物理过程。
四、黑洞的性质和特点黑洞是物质坍缩到无限密度和无限曲率的极限情况，因此具有独特的性质和特点。
其中最显著的特点是黑洞的引力非常强大，以及事件视界的存在。
黑洞内部的奇点无法被观测，因为它们被黑洞的引力场所包围。
黑洞的自转速度也可以影响其形态和物理性质，例如其外部的时空曲率和引力势能。
五、黑洞的探索和应用黑洞是宇宙中最奇特和神秘的天体之一，对于科学家来说，探索黑洞的性质和行为具有重要意义。
科普讲座活动记录
科普讲座活动记录科普讲座是一种普及科学知识、增进公众科学素养的重要形式之一。
通过讲解、演示等多种方式，科普讲座可以让听众了解到科学领域中的前沿知识和热点问题，并促进大众对科学的兴趣和理解。
下面将对一场科普讲座活动进行记录和总结。
时间：2022年3月15日下午2点-4点地点：某市科技馆会议厅主题：探索宇宙奥秘——黑洞的起源与演化活动开始前，会议厅内座无虚席，观众众多。
主办方在会场入口处发放了活动手册，介绍了黑洞的基本概念，并提供了让人们更深入了解宇宙的相关书籍推荐。
活动正式开始时，主讲人李教授走上讲台，掌声雷动。
1.黑洞的定义与形成（20分钟）李教授首先向听众介绍了黑洞的基本概念。
他解释说，黑洞是一种质量极为巨大而体积极小的天体，它的引力极强，连光都无法逃离。
他还通过演示和模型图为观众展示了黑洞形成的过程，强化了其抽象的概念。
2.黑洞的特性与分类（30分钟）通过精心制作的幻灯片，李教授详细介绍了黑洞的特性和不同类型。
他讲述了Schwarzschild黑洞、Kerr黑洞和Kerr-Newman黑洞等几种常见的黑洞类型，解释了它们的形态、旋转、电荷等特性，并指出了它们在宇宙中的分布和重要性。
3.黑洞的演化与影响（40分钟）接下来，李教授向观众介绍了黑洞的演化过程。
他以引人入胜的方式讲述了恒星坍缩、超新星爆炸和超大质量黑洞的形成等关键环节，并通过实验数据和成果展示了黑洞对周围物质和宇宙的影响，这让观众们仿佛置身于宇宙的浩瀚之中。
4.解答观众提问（20分钟）在演讲结束前，李教授为观众留出了时间提问。
观众们踊跃提问，李教授一一解答，让大家对黑洞及相关知识有了更深入的了解。
活动结束时，全场爆发出热烈的掌声。
观众们纷纷表示通过此次科普讲座活动，对黑洞这一神秘的天体有了更深入的认识，同时也对宇宙的奥秘产生了更浓厚的兴趣。
此次讲座不仅普及了科学知识，也激发了大众对科学的热爱和求知欲。
科普讲座活动的开展对于推动科学传播和普及科学素养具有重要意义。
高三物理一轮复习第四章第4讲万有引力定律及其应用课件
第二十一页，共三十六页。
1．[估算天体质量] (2018·浙江 4 月选考)土星最大的卫星叫“泰坦”(如图)，每 16 天绕
土 则卫星 土星一 星绕周 的土， 质星其 量运公 约动转 为，轨(土B道星半的) 径引约力为提供1.2卫×星10做6 圆km周，运已动知的引向力心常力量，G设＝土6星.67质×量10为－11MN，·mG2RM/k2mg2，
约为( C )
代入可得 ρ≈5×1015 kg/m3，故 C 正确．
A．5×109 kg/m3
B．5×1012 kg/m3
C．5×1015 kg/m3
D．5×1018 kg/m3
12/9/2021
第二十三页，共三十六页。
3大“．工慧[天程眼体建”质设卫量捷星和报的密频向度传心的，加综“速合慧度计眼大算”]小卫为习星近a邀＝平游(2主T太π席)空2 在r．＝2“40Tπ1慧228r，眼年选”新于项年贺2A0词1正7中确年提；6到根月，据1科5G日技M在创r2m酒新＝泉、m重卫4Tπ22r
第十四页，共三十六页。
(1)在赤道上：GMRm2 ＝mg1＋mω2R. (2)在两极上：GMRm2 ＝mg2. (3)在一般位置：万有引力 GMRm2 等于重力 mg 与向心力 F 向的矢量和． 越靠近南北两极 g 值越大，由于物体随地球自转所需的向心力较小，常认为万有引 力近似等于重力，即GRM2m＝mg.
12/9/2021
第十七页，共三十六页。
2．[万有引力定律的应用] (2018·高考北京卷)若想检验“使月球绕地球运动的力”与 若“使想苹检果验落“地使的月力球”绕遵地循球同运样动的的规力律”，与在已“知使月苹地果距落离地约的为力地”球遵半循径同60样倍的的规情律况—下—，万需有
拓展训练《黑洞》(项目讲解)
黑洞操作步骤开场：经过前面的轻松环节后，接下来进入一个比较严肃的环节。
首先，我要求大家做出一个承诺，每一个人都要参与进来，能不能做到？我相信大家都是一个诚信的人，一个能承担责任的人，是还是不是？能做到的请举手示意一下。
讲解：这个项目的名称叫穿越电网，还有一个名字叫突围。
此项目源于二战时期，一次真实的事例。
盟军的小分队在执行任务时被俘，关在战俘营，结果他们通过协作从战俘营里成功穿越电网，全体安全逃生。
相应，今天我们也来体验这个项目。
那么，首先我想问一下各位，对战俘有怎样的了解？1.我们想象一下，战俘营里的环境：没有自由，阴暗、狭小、拥挤的空间，四面高墙，高墙上还架着高压电网，不断地有士兵端着钢枪巡逻，没有安全，生命时刻受到威胁。
2.战俘受日内瓦公约保护，国际法律规定不允许杀战俘。
3.战俘的处境：二战时期德军和日军根本不把战俘当人对待，不仅不给战俘饭吃，还随意屠杀战俘。
德国人怎样对待犹太人的，日本人是怎样对待中国人的。
4.假设一下，我们抓到战俘了，我们会怎样对他？我记得上一次做这个项目中，有一个学员问我，要看战俘是日本人还是美国人，我说这有区别吗？他回答说如果要是日本人就杀，是美国人就得手下留情。
5.我记得全几年放得一部很火热的国产电影《集结号》，当谷子李的指导员被国民党的炮弹炸成两节，最后胜利国民党投降时，谷子李让国民党兵拿起放下的枪，再一一将他们击毙。
6.再假设我们是一个突击队，在执行任务时，遇到狙击手，一声枪响有战友被击毙，当你们判断出枪声的来源时，身边又一名战友被击毙，这个时候你们绕过狙击手的背后将他俘虏，狙击放下枪说不打了我投降，此时身边躺着的两位战友血还未干，还在说临终遗言。
这个时候你能平静下跟对方狙击手说，放心，你不要害怕，我们不会杀你吗？7.我想问一下各位，如果此时的你们被关在战俘营，假设这个战俘营里的电网孔够大，我们想不想突围出去，想不想回家。
任务：首先选出一名总指挥，有谁愿意来承担这个角色，1分钟内选出一名总指挥。
霍金的黑洞理论
霍金的黑洞理论黑洞是宇宙中最神秘、最具有吸引力的天体之一。
它的存在和性质一直以来都是天文学家和物理学家们关注的焦点。
而霍金的黑洞理论，更是为我们揭示了黑洞的奥秘，让我们对宇宙的认识更加深入和全面。
一、黑洞的定义和特征黑洞是一种极为紧凑的天体，它的质量非常大，但体积却非常小，因此具有极高的密度。
黑洞的特征之一是它具有极强的引力，甚至连光也无法逃离它的吸引力。
这也是为什么它被称为“黑洞”，因为它无法发出或反射光线，所以在我们的观测中是看不到的。
二、霍金的贡献霍金是英国著名的理论物理学家，他对黑洞的研究和理论贡献巨大。
他的黑洞理论主要包括两个方面：黑洞辐射和黑洞信息悖论。
1. 黑洞辐射霍金提出了黑洞辐射的理论，也被称为“霍金辐射”。
根据他的理论，黑洞并不是完全不发光的，而是会发出一种特殊的辐射，这种辐射被称为“霍金辐射”。
霍金辐射的产生是由于黑洞周围的虚粒子对的产生和湮灭，其中有一部分虚粒子逃离了黑洞的引力，从而形成了辐射。
这个理论的提出，打破了以往对黑洞的认识，也为黑洞的研究提供了新的思路。
2. 黑洞信息悖论霍金的另一个重要贡献是对黑洞信息悖论的研究。
根据传统的物理学理论，黑洞会吞噬一切物质和信息，而且这些信息将永远消失。
然而，霍金提出了一个观点，即黑洞并不会完全摧毁物质和信息，而是会以一种特殊的方式保存下来。
这个观点引起了广泛的争议和讨论，也为黑洞信息悖论的解决提供了新的思路。
三、黑洞的研究和应用霍金的黑洞理论不仅仅是理论上的突破，还对实际的观测和应用产生了重要的影响。
1. 观测黑洞根据霍金的理论，科学家们开始尝试观测黑洞的辐射。
虽然黑洞本身是无法直接观测到的，但通过观测黑洞周围的辐射，可以间接地推断出黑洞的存在和性质。
这为黑洞的观测和研究提供了新的方法和手段。
2. 研究宇宙演化黑洞是宇宙中最重要的天体之一，它对宇宙的演化和结构起着重要的作用。
通过研究黑洞的形成、生命周期和相互作用，可以更好地理解宇宙的演化和结构。
第4讲 万有引力定律与航天
6.4×106
m/s
＝7.9×103 m/s。 方法二：由 mg＝mvR21得
v1＝ gR＝ 9.8×6.4×106 m/s＝7.9× 103 m/s。 第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速
度，此时它的运行周期最短，Tmin＝2π Rg＝5 075 s≈85 min。
2．宇宙速度与运动轨迹的关系 (1)v 发＝7.9 km/s 时，卫星绕地球做匀速圆周运动。 (2)7.9 km/s＜v 发＜11.2 km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。 (3)11.2 km/s≤ v 发＜16.7 km/s，卫星绕太阳做椭圆运动。 (4)v 发≥16.7 km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
二、万有引力定律 1．内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线
上，引力的大小与物体的质量 m1 和 m2 的 乘积成正比、与它们之间 距离 r 的 二次方 成反比。
2．表达式：F＝Gmr1m2 2，G 为引力常量，其值为 G＝6.67×10－11N·m2/kg2。
3．适用条件：(1)公式适用于 质点 间的相互作用。当两个物体
解析：近地轨道卫星的轨道半径稍大于地球半径，由万有引力提供向心力，可
得 GMr2m＝mvr2，解得线速度 v＝
GrM，由于地球静止轨道卫星的轨道半径大
于近地轨道卫星的轨道半径，所以地球静止轨道卫星的线速度较小，选项 B 错
误；由万有引力提供向心力，可得 GMr2m＝mr2Tπ2，解得周期 T＝2π GrM3 ，所
答案：D
对点清
1. 四个分析 “四个分析”是指分析人造卫星的加速度、线速度、角速度和周期与轨道半
径的关系。
GMr2m＝mmmωvar→22→r→av＝ω＝G＝rM2
第四讲 中国城市史
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自11世纪开始，西欧商业进入复兴时期。复兴有两个策源地：一 个是欧洲南部，即威尼斯和南意大利；一个是欧洲北部，位于大西洋 沿岸的弗兰德尔。 A威尼斯和南意大利 威尼斯成为亚德里亚海和阿尔比斯山脚下的拜占庭文明的孤哨。 10世纪，在威尼斯的影响下，伦巴第开始出现商业生活，并迅速扩 张到附近城市。 1096年第一次十字军东侵，标志着伊斯兰教在基督教的持续反击下 最后退却了。十字军的结果就是结束了伊斯兰对地中海的控制。 B北方的尼德兰 10世纪，斯堪的纳维亚人在英伦、法兰西海岸建立起殖民地，逐渐 放弃战争，而转向了贸易。
三 西欧城市的历史
• 西欧城市兴起的综合分析 • 10世纪垦殖运动与10-11世纪农业技术大发展，农业生 产力显著提高，农业产品的剩余日渐增多。 • 农业发展、促进了手工业的进步，导致商业的发展。 • 《剑桥中世纪史》：权利的分散是城镇兴起的重要因素 。 • 城市的兴起是逃亡的农奴、商人，封建主等各阶层的合 力的结果。封建领主提供一些优惠条件，如提供建立住房、 店铺的地点，颁布特许状或优惠条例等等，竭力引诱农奴 逃亡到自己的领地上来建立城市。
二 城市化的动力与制约
• 注意：动力与制约 • 1.动力 经济方面原因，例如工商业的发展，海外贸 易，地理与交通条件，其中尤其注重工业 发展。 一个普遍性的观点：近代欧洲城市化是工业 革命的产儿。
二 城市化的动力与制约
• 1.动力 • 秦代咸阳全盛时期人口60万，最大可能达 到百万。汉代长安人口25万，唐代长安人 口60万，北宋开封人口140万，明清北京人 口80万。 • 11世纪欧洲的工商业城市人口不超过10万。 欧洲人口超百万的城市是19世纪初期英格 兰的伦敦。 • 政治的或军事的动力
x4第四讲 广义相对论简介
用严格的数学语言来表述， 用严格的数学语言来表述，局域惯性系是一个无限 小的区域。实际上这样的空间是相当大的， 小的区域。实际上这样的空间是相当大的，只要把 引力场强g看作常量的区域都成立。 引力场强 看作常量的区域都成立。 看作常量的区域都成立
5、广义相对论的惯性定律 在局惯系内,物体不受力,则维持原状态。 在局惯系内,物体不受力,则维持原状态。
引力场中光速变慢
引力红移 物质光谱周期变长，频率发生变化 物质光谱周期变长，
24
广义相对论的可观测光的引力频移效应
设
r 处发光频率为 ν1 r 处接收到的频率为 ν 2 1 2
2 M G 1− c2r 1 −1 = G 1− 2 M 2 cr 2
1 2
频 移
ω
) ds
P′
S 系：即实验室系
S ′ 系：与盘边缘
P′
点相连的局惯系
研究的问题： 研究的问题： 测量一段弧的长度及圆周长
19
由洛仑兹变换
可得
2
ω
) ds
(rω) ds′ ) ) d = 1− s 2 c
注意到
r = r′ ∆s = 2π r ∆s′ ≠ 2π r′
P′
结论
根据等效原理 转动参考系等效为引 r 2 ˆ 力场 引力场强是 g = rω r 愈强弯曲愈烈
结论： 惯性力可以“抵消” 结论： 惯性力可以“抵消”引力
自由下降的参考系 等效 惯性系
7
结论 在这样两个参考系中得到的力学规律相同 在引力场中的某一时空点自由下落的参考系 和惯性系等效
讨论
局域等效 等效并非等同
g
以该点的 引力强度 自由降落 远离引力 场的 自由空间
霍金的黑洞理论
霍金的黑洞理论黑洞是宇宙中最神秘、最具吸引力的天体之一。
而霍金的黑洞理论则是对黑洞性质的深入研究和解释。
本文将介绍霍金的黑洞理论的基本概念、原理以及对宇宙学和物理学的重要影响。
一、黑洞的基本概念黑洞是一种极为紧密且强大的天体，它的引力非常强大，甚至连光也无法逃脱。
黑洞的形成是由于恒星在耗尽燃料后发生坍缩，形成极为紧密的物质团块。
根据质量的不同，黑洞可以分为恒星质量黑洞和超大质量黑洞。
二、霍金的黑洞理论的原理霍金的黑洞理论是基于量子力学和广义相对论的结合，他提出了黑洞辐射的概念，即“霍金辐射”。
根据他的理论，黑洞并非完全黑暗，而是会发出微弱的辐射。
这种辐射是由于黑洞周围的虚粒子对的产生和湮灭所引起的。
三、霍金辐射的原理根据量子力学的原理，虚粒子对可以在真空中的短暂存在。
当这些虚粒子对在黑洞附近产生时，其中一个粒子可能会被黑洞吸收，而另一个则逃逸到外部空间。
这个逃逸的粒子就是霍金辐射。
由于黑洞吸收了一个粒子，它的质量会减小，从而导致黑洞的蒸发。
四、霍金辐射的影响霍金辐射的发现对宇宙学和物理学产生了重要的影响。
首先，它改变了人们对黑洞的认识。
以前人们认为黑洞是完全吸收一切的，但霍金辐射的发现表明黑洞也会发出物质。
其次，霍金辐射也对宇宙学的起源和演化提供了新的思路。
它使得人们能够研究黑洞的演化过程，了解宇宙的起源和发展。
此外，霍金辐射还对量子引力理论的发展产生了重要影响，为人们探索统一理论提供了新的线索。
五、未来的研究方向尽管霍金的黑洞理论已经取得了重要的突破，但仍然有许多问题有待解决。
例如，如何解释黑洞内部的物质状态以及黑洞的信息丢失问题等。
未来的研究将继续深入探索黑洞的性质和行为，以及黑洞与宇宙学、量子力学之间的关系。
总结：霍金的黑洞理论是对黑洞性质的深入研究和解释。
他的理论提出了黑洞辐射的概念，即“霍金辐射”，改变了人们对黑洞的认识。
霍金辐射的发现对宇宙学和物理学产生了重要的影响，为人们研究宇宙的起源和演化提供了新的思路。
广义相对论课件
广义相对论课件广义相对论课件概念介绍黑洞爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出；而多大质量的恒星会塌陷为黑洞则是印裔物理学家钱德拉塞卡的功劳——钱德拉塞卡极限（白矮星的质量上限）。
引力透像有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。
光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象，这使得人们能够观察到处于遥远位置的同一个天体的多个成像。
引力波广义相对论还预言了引力波的存在（爱因斯坦于1918年写的论文《论引力波》），现已被直接观测所证实。
此外,广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。
[2]时空关系19世纪末由于牛顿力学和（苏格兰数学家）麦克斯韦（1831~1879年）电磁理论趋于完善，一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束”，但当人们运用伽利略变换解释光的传播等问题时，发现一系列尖锐矛盾，对经典时空观产生疑问。
爱因斯坦对这些问题，提出物理学中新的时空观，建立了可与光速相比拟的高速运动物体的规律，创立相对论。
狭义相对论提出两条基本原理。
（1）光速不变原理：即在任何惯性系中，真空中光速c都相同，为299,792,458m/s，与光源及观察者的运动状况无关。
（2）狭义相对性原理：是指物理学的基本定律乃至自然规律，对所有惯性参考系来说都相同。
爱因斯坦的第二种相对性理论（1916年）。
该理论认为引力是由空间——时间弯曲的几何效应（也就是，不仅考虑空间中的点之间，而是考虑在空间和时间中的点之间距离的几何）的畸变引起的，因而引力场影响时间和距离的测量。
[3]万有引力广义相对论：是一种关于万有引力本质的理论。
爱因斯坦曾经一度试图把万有引力定律纳入相对论的框架，几经失败后，他终于认识到，狭义相对论容纳不了万有引力定律。
于是，他将狭义相对性原理推广到广义相对性，又利用在局部惯性系中万有引力与惯性力等效的原理，建立了用弯曲时空的黎曼几何描述引力的广义相对论理论。
黑洞天文演讲稿范文
大家好！今天，我非常荣幸能够站在这里，与大家共同探讨一个神秘而令人着迷的宇宙现象——黑洞。
黑洞，这个宇宙中最神秘的存在之一，一直是天文学界研究的热点。
接下来，我将带领大家走进黑洞的世界，一起领略它的神奇魅力。
首先，让我们来了解一下什么是黑洞。
黑洞是一种极度密集的天体，其质量极大，但体积却非常小。
根据爱因斯坦的广义相对论，黑洞的引力场如此强大，以至于连光线也无法逃脱。
因此，我们无法直接观测到黑洞，只能通过其周围的星体和气体运动来推断其存在。
黑洞的形成有多种途径。
其中，恒星演化末期的一种可能结果是形成黑洞。
当一颗恒星耗尽其核燃料，核心塌缩，引力将恒星物质压缩成一个密度极高的点，即所谓的奇点。
这个奇点周围形成了一个事件视界，一旦物体或辐射进入这个边界，就无法逃脱黑洞的引力束缚。
黑洞的存在对宇宙的研究具有重要意义。
首先，黑洞是研究引力物理的绝佳对象。
爱因斯坦的广义相对论预言了黑洞的存在，而黑洞的观测和研究有助于验证这一理论的正确性。
其次，黑洞是宇宙演化的重要参与者。
它们可以通过吞噬周围的物质来增长，同时也会喷射出能量和物质，对宇宙的演化产生重要影响。
近年来，天文学家在黑洞观测方面取得了重大突破。
2019年，事件视界望远镜（EHT）项目发布了人类历史上第一张黑洞的照片，这是人类首次直接观测到黑洞的真实面貌。
这张照片揭示了黑洞周围的一个明亮环状结构，被称为“吸积盘”。
吸积盘中的物质在高速旋转的过程中，受到黑洞强大引力的拉伸，温度升高，发出强烈的辐射。
黑洞的研究对于我们理解宇宙的奥秘具有重要意义。
以下是我要分享的几个关键点：1. 黑洞揭示了宇宙的极端条件。
黑洞的存在表明，在宇宙中存在着极端的物理现象，如极端的密度、极端的引力等。
2. 黑洞是宇宙演化的关键。
黑洞通过吞噬物质和喷射能量，对宇宙的化学元素分布和星系演化产生重要影响。
3. 黑洞是引力物理研究的突破口。
黑洞的研究有助于我们更好地理解广义相对论，以及宇宙中的其他极端现象。
宇宙黑洞的演化与弦理论的联系
宇宙黑洞的演化与弦理论的联系黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，其巨大质量和强大引力场使其成为科学界的研究热点。
而弦理论则是物理学中的一种理论框架，试图统一量子力学和相对论，进而解释宇宙的起源和演化。
本文将探讨宇宙黑洞的演化与弦理论的联系，从不同角度解读这一宇宙奥秘。
首先，我们来了解一下黑洞的基本概念和演化过程。
黑洞是由恒星在其寿命结束时发生引力坍缩形成的。
当恒星的质量超过一定极限，引力将无法抵抗坍缩，形成一个密度极高、引力极强的区域，即黑洞。
黑洞具有奇点、事件视界和人为视界三个重要特征。
奇点是黑洞中心的一个极点，其密度和引力无限大；事件视界是黑洞的表面，从这个表面向外发射的辐射是黑洞的特征；人为视界是人类观测黑洞的极限，超出这个范围，我们无法获取黑洞的信息。
然而，黑洞并非永恒不变的存在，它们也会经历演化过程。
根据哈金辐射理论，黑洞会通过辐射损失质量，最终蒸发消失。
这一理论的提出揭示了黑洞与量子力学之间的联系。
而弦理论则更进一步，试图解释黑洞的信息丢失问题。
根据弦理论，黑洞的辐射中可能携带了黑洞原初状态的信息，这一点与传统观点相悖。
弦理论认为，黑洞并非信息的终结，而是信息的转换和传递。
这一观点为黑洞信息丢失问题提供了新的思路。
此外，弦理论还提供了解释黑洞演化的新视角。
根据弦理论，宇宙中的基本粒子不是点状的，而是由一维弦状物体组成。
这些弦状物体的振动模式决定了粒子的性质。
当弦状物体受到极强引力时，其振动模式将发生变化，从而改变了粒子的性质。
这一现象也可以解释黑洞吞噬物质后产生的辐射。
弦理论认为，黑洞吞噬物质后，物质的信息被转化为弦状物体的振动模式，最终以辐射的形式释放出来。
然而，弦理论目前还存在一些困难和未解之谜。
其中之一就是弦理论的实验验证问题。
由于弦的尺度极小，远远小于目前实验技术的分辨率，我们无法直接观测到弦的存在。
这使得弦理论的验证变得困难重重。
另外，弦理论还没有给出黑洞内部结构的具体描述，这也是一个待解决的问题。
谁提出关于黑洞理论的概念
谁提出关于黑洞理论的概念黑洞理论的概念最早可以追溯到18世纪末，由英国天文学家约翰·密查尔（John Michell）和皮埃尔- 西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）提出。
他们通过理论推测，如果一个物体的质量足够大，密度足够高，那么它会对周围的光和物质产生极大的引力，甚至连光也无法逃脱。
这个物体被称为“黑星”，可以看作是对现代黑洞理论的初步构想。
然而，直到20世纪，黑洞理论才真正开始被认真研究和论证。
在广义相对论的基础上，黑洞理论得到了更深入的发展与解释。
广义相对论由阿尔伯特·爱因斯坦于1915年提出，它提供了解释引力的独特视角。
根据广义相对论的理论推导，质量足够大、密度足够高的物体会对周围的时空产生弯曲，形成一个引力漩涡。
如果物体的质量超过了某个临界值，它的引力将无法抗拒，最终会形成一个无法逃逸的“事件视界”，也就是黑洞的边界。
在20世纪初期，德国天文学家卡尔·施瓦西尔德（Karl Schwarzschild）第一次解出了描述黑洞的方程式，并根据这个方程推导出了一种现今被称为“施瓦西尔德半径”的概念。
施瓦西尔德半径表示了一个物体或天体变成黑洞所需要的半径。
这一发现标志着对黑洞理论的现代研究的开端。
在接下来的几十年里，许多科学家都为黑洞理论作出了重要的贡献。
其中最著名的是斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）和基普·索恩（Kip Thorne）。
霍金提出了黑洞不仅吞噬物质，还蒸发的概念，这被称为“霍金辐射”。
这表明黑洞并不是绝对不可逃逸的，它会通过量子效应慢慢失去质量和能量，最终消失。
而索恩和他的团队则提出了黑洞会产生引力波的概念，并于2015年成功地探测到来自两个黑洞合并引发的引力波，这对于证实黑洞理论的正确性具有重要意义。
当前，黑洞理论已经成为现代天体物理学的重要组成部分，它不仅在理论研究上发挥重要作用，也被广泛应用于解释天体现象、研究宇宙结构和演化等方面。
黑洞无毛定理
黑洞无毛定理黑洞无毛定理是一个深奥而又有趣的物理理论，主要讨论的是物质通过黑洞传输的可能性。
它的基本思想是：无论什么物质都不能从黑洞的口进入，否则它会消失而不可返回。
这就是所谓的“无毛定理”，也就是说，一切物质都不能通过黑洞从一端进入另一端。
自20世纪70年代以来，黑洞无毛定理一直被研究。
在当时，它只是一种想法，此后不断地进行了数学研究与实验演示，支持越来越多的证据。
数学家和科学家们对这一理论有了更多的认识，并试图利用它来解释物质通过黑洞从一端传到另一端的行为，并研究它们如何与外部宇宙互相影响。
首先，要更好地理解黑洞无毛定理，我们必须先理解黑洞的定义。
黑洞是由重力单位构成的物理实体，它具有强大的抽吸能力。
它是一个无边界的引力场，其重力强度可以使所有的物质都被吸入，接近它的时候重力会变得越来越强，从而创造出“黑洞”的吸引力。
另外，黑洞无毛定理也提出了一个重要论点，即物质不可能穿过黑洞，在黑洞里没有物质。
关于这一点，科学家们发现，由于黑洞的重力势能太大而导致物质的性质改变，以致不存在黑洞的内部。
因此，它们不可能从黑洞的口进入，并且不可能离开，否则物质就会崩溃，失去所有的能量。
因此，这就是所谓的“黑洞无毛定理”：物质不可能从一端进入黑洞，也不可能从另一端出来。
有许多科学家通过实验演示和理论分析支持这一定律，并将它应用于物质通过黑洞不可反向传播的模型研究。
黑洞无毛定理也被用于研究宇宙的形成和演化，特别是宇宙的有限性和膨胀的原因。
它的最终目的是理解宇宙的起源和演化，以及它们会如何影响我们的未来。
此外，对黑洞无毛定理的研究也在向着新的领域发展。
近期的研究表明，物理学家可以通过这一原理来研究宇宙中的其他物质，以及物质如何影响宇宙的发展和变化。
总而言之，黑洞无毛定理是一个深奥而又有趣的物理理论，它提供了一种理解黑洞行为和物质传输的方法。
它对科学家来说非常有用，可以帮助我们更好地理解宇宙，以及它们在我们的世界中所起到的作用。
老庄的“熔炉理论”与霍金的“黑洞理论”
Ｎ ． ｏ５ Ｇｅ ｅ ａ ｏ ２ ｏ ｎ ｒｌ Ｎ ． ０
老 的 “ 炉 理论 ＂ 囊 “ 、 庄 熔 与 的 黑 ？ 乍 艺 甄 同理论 ＂
张松 辉 周 晓露 ，
（ 湖南大学 岳麓书 院， 湖南 长沙 ４ ０ ８ ） １０ ２
摘 要 ： 霍金于 ２ ０ ０ ４年对 自己的黑洞理 论进 行修正 ， 为万物进 入黑 洞后， 认 经若 干年 的演 变， 重新开始 新的 会
年， 霍金宣 布发 现黑 洞辐 射 ， 这就 是他 对 宇 宙起 源 学 现 ， 其理 论基 础是 相 同的 。 霍金 经过 ３ ０年 的思 考 ， 对这 种 “ 物有 去无 回” 万 与老庄 的 “ 炉理 论 ” 极 为 相 似 了 ， 至 可 以说 极 熔 就 甚 为一 致 。我们 可 以把 两种理 论作 以下 比较 ：
一
路与 老庄 的 “ 炉 理论 ” 为 相 似 。换 句 话 说 ， 似 熔 极 类 霍金 “ 洞 理 论 ” 思 想 ， 在 数 千 年 的先 秦 时 代 ， 黑 的 远
已被老庄 提 出 。
把老子的这一理论 叫作 “ 橐莆理论 ” 老子》 。《 一书
是用格 言 式 的语 言 写 成 的 ， 以 阐述 比较 简 单 ， 所 而
２ 周晓露（９１ ）女 ， ． １８ 一 ， 湖南衡 阳人 ， 湖南大学岳麓 书院博士 研究生。
２ ７
维普资讯
可 能 会 变 为 某 种 动 物 。 出 炉—— 回 炉—— 再 出
客 观地指 出 ， 霍金 的黑 洞 理论 “ 少 实证 ”，仅 仅 是 缺 “
一
炉—— 再 回炉 ， 如此往 返 循环 ， 生不 已。我 们不 妨 生 把庄 子 的这 一理 论 叫做 “ 炉理 论 ” 熔 。 比老 子 的 比喻更 生动 形 象 ）我 们把 老庄 的这 一 思想 ， 统称 为“ 炉理论 ” 熔 。 其 次我 们 看 霍 金 的 “ 洞 理 论 ” 黑 。史 蒂 芬 ·霍 金 是 “ 史 以 来 最 杰 出 的 科 学 家 之 一 ” ３ ， １７ 有 ［］ “ ９４ 的重要 贡 献 之 一 的 ‘ 金 辐 射 ’ 霍金 以 数 学 计 算 霍 。 都 会被其 吞噬 而永 远无 法逃逸 。黑 洞形 成后 就 开 始 向外 辐射 能 量 ， 终 将 因 为 质 量 消 失 殆 尽 而 消 失 。 最 但是 一旦黑 洞 消失 ， 些 黑 洞 内部 的信 息 也 就 不 知 那 去 向” “ 的关 于 ‘ 宙 起 源 于大 爆 炸 ， 将终 结 于 ，他 宇 并 黑洞 ’ 的论 断 被 科 学 界 广 泛 接 受 ” 。按 照 霍 金 的 这
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开普勒的解读
Salve, umbistineum geminatum Martia proles.
伽利略的谜底
Altissimum planetam tergemium observavi
50年后 休琴士发表了另一个密语 三年后 自己揭谜：
土星的附属物是光环
伽利略的认罪声明
“我，伽利略，七十岁，跪在您，最杰出最尊 敬的红衣主教和全世界基督徒国家反对异端堕落的 宗教法庭庭长面前，面对着福音书，用我自己的手 按着它宣誓……完全放弃我认为太阳是中心并且不动 这一虚妄的观点，绝不以任何方式坚持 、辩解和教 授上述荒诞无稽的学说……我以一颗真诚的心和诚实 的信用，发誓公开放弃、诅咒并嫌恶上述的谬见和 异端邪说……此外，如果我知道任何人是异教徒或怀 疑任何人是异教徒的话，我一定向宗教法庭或向当 地宗教法庭法官和大主教检举告发。而且我发誓并 保证，我一定履行并完全遵守宗教法庭现在或将来 加诸于我的全部赎罪苦行。”
（亚当斯和勒维叶）
万有引力常数G的测定
卡文迪什（H. Cavendish,17ห้องสมุดไป่ตู้8）
卡文迪什实验室的建立
（W. Cavendish, 剑桥校长，1871）
第一任实验室主任：麦克斯韦
走下神坛的牛顿
牛顿 VS 惠更斯
光的微粒说与波动说
牛顿 VS 胡克
万有引力定律的发现权
牛顿
VS
弗莱姆斯梯德
第四讲 探索宇宙的历程
赵峥 北京师范大学物理系
什么是宇宙？
四方上下曰宇 古往今来曰宙 《淮南子•原道训》
宇：空间 宙：时间 宇宙就是时间、空间和物质的总 称。
一、中心火——毕达哥拉斯的宇宙 二、地心说 三、哥白尼与日心说 四、伽利略与土星的光环 五、开普勒——行星运动三定律 六、牛顿与万有引力
伏尔泰 1694年生 原名：弗朗索瓦· 玛丽· 阿鲁埃
伏尔泰个子矮小，其貌不扬，语言尖刻， 生活轻浮，充满叛逆精神。写的剧本在巴黎常 演不衰，尖刻语言直指教会和王公贵族。 “神父并不像你想的那么聪明，我们无知 才以为他们有学问。” “应该相信，只相信自己的眼睛，让眼睛 成为我们的上帝和圣经。”
谢谢！
我没有显赫的门第，但我 的门第将因为我而显赫。 ——伏尔泰
流亡英国，见到牛顿葬礼，会见牛顿亲戚
私奔，《英国书简》，西雷庄园 《风俗论》
夏特莱夫人翻译《自然哲学之数学原理》 伏尔泰作序 路易十六：就是这两个人（卢梭和伏尔泰） 搞垮了法国
牛顿
1642年生
18岁 剑桥三一学院（上帝、耶稣、圣灵） 23岁 毕业，瘟疫 23~25岁 在乡下躲避瘟疫 “牛顿的丰收年” 26岁 卢卡斯讲座教授（巴罗让贤） 30岁 皇家学会会员
天文数据的使用
牛顿
VS
莱布尼兹
微积分的发现权
牛顿
VS
莱布尼兹
对时间与空间的认识
牛顿： 存在脱离物质和运动的绝对空间与绝对时间。 莱布尼兹： 根本不存在绝对空间与绝对时间，空间是相对的， 时间也是相对的。时间不过是相继发生的现象的罗列 ，空间不过是物体和现象存在有序性的表现方式。
“我站在巨人的肩上”
五、开普勒—行星运动三定律
第谷改进后的地心宇宙模型
开普勒：《宇宙的秘密》
“发现了上帝创造宇宙时的思路” “上帝精通几何！”
正6面体外接球——土星轨道
正6面体内切球——木星轨道
正4面体外接球
正4面体内切球——火星轨道
正12面体外接球
正12面体内切球——地球轨道 正20面体外接球 正20面体内切球——金星轨道 正8面体外接球 正8面体内切球——水星轨道
宗教改革
（马丁· 路德，1517） 赎罪卷；95条指控；萨克森选帝侯
文艺复兴
（但丁、达· 芬奇、莎士比亚，1300~1600）
中国的四大发明传入欧洲 造纸，印刷，火药，指南针以及炼丹术
印度的十进位制和“阿拉伯数字”传入欧洲 十字军东征，从巴格达带回希腊文明
我们应当观察各种发明的威力、效能与后果，
这是预告资产阶级社会到来的三大发明，火药
把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建
立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的说
来变成了科学复兴的手段，变成对精神发展创造必
要前提的最强大的杠杆。
——马克思
哥白尼知道
古代的“中心火”和“日心说”
修改后的地心说：水星和金星绕着太阳
转动
哥白尼提出日心说
一、中心火 ——毕达哥拉斯的宇宙
泰勒斯（前584年）首次预报日全食
毕达哥拉斯
勾股定理（商高定理） 三角形三内角之和是180度 大地是一个球 宇宙模型：“中心火”与“对地”
二、地心说
亚历士多德（前300多年）
强调经验、观察 不承认存在“中心火”与“对地” 地心宇宙
月下世界——土、水、火、气 月上世界——以太
45岁 《自然哲学之数学原理》
绝对时空，惯性系，质量 相对性原理 力学三定律 万有引力定律 叠加原理（平行四边形法则）
65岁
《光学》
万有引力定律的提出
（牛顿与胡克的不愉快关系） 牛顿、胡克、哈雷都知道： 开普勒第三定律 力与距离平方成反比 问题：力与距离平方成反比 ？开普勒第一、第二定律
万有引力定律的成就 潮汐现象 哈雷彗星 海王星的发现
最显著的例子便是印刷术、火药和指南针……这三
种发明都曾改变了整个世界的全部面貌和状态！第 一种在知识传播的文献方面，第二种在战争上，第 三种在航海上，并且随着这些发明的利用又引起了 无数的变迁。由此看来，世界上没有一个帝国，没
有一个教派，没有一个星宿比这三种发明对于人类
发生过更大的力量与影响了！ ——弗朗西斯•培根
第谷的遗愿： 授权开普勒使用自己的资料 但必须用地心说，不能用日心说 观测完1000颗恒星， 制定鲁道夫星表 “一定要尊重观测事实” “希望我没有虚度此生”
开普勒 抓住火星轨道观测与理论的8分偏差： 第一定律： 行星绕日的轨道是一个椭圆 太阳位于椭圆的一个焦点上 第二定律: 矢经在单位时间内扫过的面积相等 ——角动量守恒
第三定律：
行星绕日运动周期的平方 与轨道半长轴的立方成正比
T a
2
3
开普勒用26年心血完成
“鲁道夫星表”
此表被天文学家和航海家用了
100多年！
大 地 收 容 我 的 俗 身
上 天 赐 予 我 灵 魂
如 今 又 量 地 深
我 欲 测 天 高
六．牛顿与万有引力
苹果落地的故事 （最早见于伏尔泰1738的书 <<牛顿的哲学>>）
1543年，《天体运行论》 “献给最神圣的教皇， 保罗三世陛下”
我对地心说进行了长期思考，上帝为我们 创造了美好而协调的宇宙，哲学家们（指地心 说的提出者和拥护者）却不能提出正确的理论 来描述，对此我感到十分气愤。……因此，我 不得不去阅读更多的哲学著作，看看有没有与 传统理论（地心说）不同的假说。终于，我在 古希腊的一些著作中发现了地球运动的观点。 这就启发我也来运用这种观点。……我终于发 现，如果认为地球和行星都围绕太阳运动，一 切就变得简单而清楚了。 ——哥白尼《天体运行论》
“我觉得自己只不过像个在海 边玩耍的小孩，时而发现一块 光滑的石子，时而发现一个美 丽的贝壳，但真理的广阔海洋， 却还在我的面前有待发现”
1727年牛顿逝世
安葬于维斯特明斯教堂
参考书：
《物理学与人类文明十六讲》，高教社 《探究宇宙的秘密》（探究上帝的秘密） ，北 师大出版社 《相对论百问》，北师大出版社
人们正在注意一个突然走红的天文学家， 他力图证明地球围绕着太阳转，而不是太阳和 诸星绕着地球转。这个蠢材竟然想把天文学翻 个底朝天。 ——马丁•路德
布鲁诺：
恒星是遥远的太阳 宇宙是无限的
四、伽利略与土星光环
望远镜： 太阳的黑子 月亮的环形山 木星的卫星 土星的光环
密语
Smaismrmielmepoetaleumibuvnenugttaviras
前200多年
阿历斯塔克——最早的日心说
前100多年
托勒密的地心说
地心说战胜日心说
得到教会支持，统治西方1500年
中世纪修改后的地心说
三、哥白尼与日心说
背景：
地理大发现
郑和下西洋（1405~1433） 哥伦布（意、西）发现新大陆（1492） 达伽马（葡）绕过好望角到印度（1498） 亚美利哥（意）认识到新大陆不是印度（1503） 麦哲伦（葡、西）环球航行（1519~1522）