人教版高中语文必修五第四单元第13课《宇宙的未来》教案

宇宙的未来
教学目标
1、了解有关宇宙学的一些知识，激发学生对宇宙奥秘的探索热情。

2、提炼本文的要点，增强概括能力；探究本文的内涵，增强分析能力。

3、了解演讲稿的一些特点。

并体会其幽默的语言风格，提高思维和语言表达能力。

课时安排
1课时
教学步骤
一、导入新课
在当今世界的自然科学领域，能够和爱因斯坦比肩的人物恐怕应当首推史蒂芬·霍金了，他不但做出了辉煌的科学成就，其坚强的意志品质也深深地感染着我们，我们今天就来学习他1991年1月在剑桥大学的一次演讲的演说辞——《宇宙的未来》（板书课题）。

二、作者简介
史蒂芬·霍金是继阿尔伯特·爱因斯坦之后最杰出的物理学家。

霍金1942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、物理学和宇宙学。

1963年，霍金经诊断得了“卢伽雷氏症”，即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，霍金又开始了他的宇宙学研究。

在科学史上有许多残疾科学家，但是像霍金这样残疾到这种程度的则绝无仅有——21岁就患病，几十年被禁锢在特制的轮椅上，全身只有三个手指能活动，不能讲话，与人交谈要靠计算机合成语言，有了新的想法也只能通过三个手指“敲击”进语言合成器里保存……可就是这样一个重度残疾的人，却把研究的目标直指浩瀚的宇宙。

霍金后来在相对论、“大爆炸”和黑洞等领域取得了突出的研究成果。

霍金1988年出版的宇宙学著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的畅销书。

霍金被确诊患病已三十多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理论研究，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，这也是牛顿爵士曾担任过的职位。

在《果壳中的宇宙》一书中，霍金引用了莎士比亚戏剧《哈姆雷特》里一句充满诗意的台词：“我即使被关在果壳里，仍自以为是无限空间之王!”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“果壳”中的那个挑战命运的不屈的灵魂。

他曾说：“只要有智慧和精神在，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。

”在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗•罗素，一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。

三、整体感知
1、通读全文，思考：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。

2、给课文分段，明确作者讲了几层意思，并提炼出要点。

（提炼要点的方法：或者摘录文中的语句，或者用自己的语言组织。

）
（1）分析思路：
在讲演的开头，作者就指出，预言将来是非常困难的，预言宇宙的将来尤其困难。

虽然如此，科学家对此仍然满怀信心。

课文第2段，作者却话题一转，考察起预言的历史。

提及预言，人们会不由自主地想到古代的巫术。

女巫用“毒药或火山溢出的气体”把自己“弄得精神恍惚”，不过是为了增加一点儿神秘色彩，“而真正的技巧在于解释”。

近代宗教预言也是这样，不断用新的解释来掩饰预言的失败，如“首先要数出获救者名单”等。

那么，科学家的预言是不是也像古代的预言家一样是一时的“骗术”呢？作者指出，“科学预言也许并不比那些巫师或预言家的更可靠些”，比如对天气预报、对“极端条件下物体的精确的定律”，以及对大脑的工作机制等，都还缺乏准确的判断。

但是，“宇宙在非常大的尺度下的未来”，还是可以预言的。

宇宙中的局部运动也许会出现混沌状态，但宇宙在大尺度上是可以预测的。

宇宙正在高速膨胀，其他星系正在飞速离我们远去。

宇宙微波背景辐射证明了宇宙的膨胀大体上“是平滑的而非混沌的”，因为如果宇宙的膨胀率和平均密度不均匀，来自宇宙各个方向的宇宙微波背景辐射温度就不会如此一致。

“这表明，宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的。

因此我们可以预言宇宙遥远的未来。

”
从目前的情况看，宇宙中星系之间的距离在增大，但是星系之间的引力吸引有可能降低膨胀率。

“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。

”“大挤压”和“大爆炸”前的状态相似，“具有无限密度”，“物理定律在这种状态下失效”。

这样，预言宇宙的未来，“关键问题在于：平均密度是多少？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”。

但是，计算宇宙的平均密度并不容易。

把我们现在能看到的恒星质量加起来，还不到临界值的百分之一；即使加上“气体云的质量”，最多达到临界值的百分之一。

但是，我们能不能据此
得出宇宙将永远膨胀下去的结论呢？还不能。

因为宇宙中还存在许多暗物质，这些暗物质我们肉
眼看不见，不能直接观测到。

黑洞就是这类暗物质，它是超大恒星死亡的产物。

霍金对黑洞的解释是：“空间一时间的一个区域，因为那儿的引力是如此之强，以至于任何东西甚至光都不能从该处逃逸出来。

”（见《时间简史》一书所附《小辞典》）我们虽然看不见黑洞的存在，但可以通过观察螺旋星系和星系团来判断它们的存在：能使大质量的星系或星系团绕之旋转的东西，其质量一定比这些星系和星系团大得多。

作者指出，根据现在的观测研究，将这些暗物质估算在内，“仍然只达到要使宇宙重新坍缩的临界质量的百分之十左右”。

于是有人择原理和暴涨理论为之说，前者假设有多个宇宙共存，而我们所能理解的只是身处其中的一个；后者认为宇宙可能采取一种非常规的方式突变，从一个微小的尺度很快达到临界状态。

归根到底，宇宙的未来只有两种命运：继续膨胀，或可能收缩。

这取决于宇宙现有的密度，所以，科学家在没有称算出宇宙的重量之前，不得不承认“宇宙实际上是处在刀锋上”，所以要继承巫师或预言家的传统：“两方下赌注，以保万无一失。

”
（2）【概括要点】
①科学家有信心预言未来。

②巫师的预言模棱两可，宗教的预言屡测屡败。

③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。

④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，取决于宇宙的平均密度。

⑤宇宙现在的密度非常接近于把坍缩和膨胀区分开来的临界点上，所以两种可能都会发生。

小结
作者先从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，引出话题，说明从科学的角度谈论宇宙的未来是非常严肃的事，科学有别于宗教的地方是它的求实精神。

探讨宇宙是继续膨胀还是有可能收缩是这篇讲演的主体部分，计算宇宙的密度又是这一主体部分的关键，有关宇宙中物质密度临界值的探讨，则把问题引向深入。

最后，介绍两种新的理论——人择原理和暴涨理论，则体现了科学界最新的探索。

作者从可见物质谈到暗物质，从成熟的理论谈到科学的假说，把问题讲得透彻明白。

最后没有做出一个明确的预言，恰恰说明了他严谨的科学态度。

四、细部揣摩
1、再读课文，思考：
（1）作者在第8段中为什么说“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预言遥远的未来”?为什么第10段又说“尽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”?
（2）为什么科学“不能预言人类社会的未来”，却“可以预言宇宙遥远的未来”?
（3）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?
（4）对宇宙未来的预言，关键是要弄清宇宙的什么问题?
（5）作者认为宇宙的未来会是怎样的?
【明确】
（1）“因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质”，“方程可能是不稳定的”；同样，“制约大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的结果”。

（2）因为前者是混沌的，不确定的；而“宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来”。

（3）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会的预言注定就是荒唐的。

（4）“对宇宙未来的预言，其关键问题在于：平均密度是多少。

”
（5）会有两种可能：“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。

”
2、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说明了什么道理?
①“例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，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“即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”。

②“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，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢?人们可以同样地讲，它是完全不同的生命。

”
【明确】用这个比喻形象地说明宇宙在大挤压处终结后，并不是任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。

总结比喻的作用：用比喻的方式将深奥的理论说得通俗易懂。

五、语言特色
这篇讲演在语言上具有怎样的特点？
【明确】讲演是面对面的交流，这种交流又是单向度的，如果不注意讲演的语言艺术，就达不到最佳的表达效果。

这篇讲演，除了推理严谨外，语言幽默也是其突出的特点。

幽默的语言创造出一种轻松愉快的气氛，更具有亲和力，使所阐发的事理更容易为听众接受。

如：
①“……这些日期使股票市场下泻。

虽然它使我百思不解，为何世界的终结会使人愿意用股票来换钱，假定你在世界末日什么也带不走的话。

”这句话让人在笑声中悟到人类自身的某些缺陷和某些思维误区。

②“据说，1844年是第二次回归的开始，但是首先要数出获救者名单。

只有数完了名单，审判日才降临到那些不列在名单上的人。

幸运的是，数人名看来要花很长的时间。

”这句话幽默中含着揶揄和讽刺，揭露了宗教预言师的荒谬，表现了对方屡测屡败却又想方设法自圆其说的尴尬与可笑。

③“如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。

所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。

”听众明知作者做的是科学的预言，和巫师他们完全不同，可作者却有意将自己降为他们的同类，一是说明自己恰好也有两种预测，二是顺势又对他们进行嘲讽。

这种智慧的表达既带来了轻松愉悦的气氛，又大大增加了自己与听众的亲和力。

④谈到轮赌盘的旋转具有混沌性质，作者说即使是物理学家也不能计算出它“出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财”，这就生动地说明了什么是混沌现象；
⑤文章最后一句话：“所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。

”兼有讽刺与幽默，对宇宙未来命运的判断采取了审慎态度。

六、推荐阅读
《时间简史》
《果壳中的宇宙》(2002年8月霍金在浙江大学的公众演讲《膜的新奇世界》就选自其中)。

七、布置作业
十年前，一家青少年调查机构调查出我国中学生最崇拜的人物是歌星刘德华、影星刘晓庆、球星贝利，“三星高照”。

去年一项英国青少年民意调查显示，青少年心目中的偶像人物中，英国橄榄球世界杯英雄人物约翰尼·威金森、英国数学家斯蒂芬·霍金、足球明星贝克汉姆名列前三。

在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗•罗素——一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。

那么你呢?你怎么看待霍金?仿照本文幽默风趣的语言风格，写一个演讲片段，题目是《霍金·明星·我》。