宇宙起源概述

史蒂芬霍金
史蒂芬霍金
史蒂芬· 霍金是英国物理 学家，他用毕生精力研究黑 洞普通物理学定理不再适用 的时空领域)和宇宙起源大 爆炸原理。他提出黑洞能发 射辐射(现在叫霍金辐射)的 预言现在已是一个公认的假 说。他的研究工作在科学界 远不及他的畅销书《时间简 史》出名。他这本销售量达 2,500万份的畅销书对量子 物理学和相对论作了大量介 绍。
宇宙的构成
行星间物质 太阳系 银河系 宇 宙 九大行星 地月系
太阳
其它恒星系统……
河外星系……
宇宙
1.概念：
宇宙是广漠空间和存在的各种 天体以及弥漫物质的总称。
2.包括：
宇宙中有上千亿的星系，平均 每个星系又有上千亿的恒星和 各类天体。 宇宙从哪里来？它的 过去是怎样的呢?
我国古代就有宇宙宇宙进化论的观点，早在 春秋战国时期就形成了宇宙生成的论点。 《老子》认为天地万物由“道”生成，提出 “道生一，一生二，二生三，三生万物”的 生成模式。 春秋时期伟大诗人屈原所著《天问》： “上下未形，何由考之？” （天地尚未 成形之前，又从哪里得以产生？） “阴阳三合，何本何化？ ” （阴阳参合 而生宇宙，哪是本体哪是演变？） “圜则九重，孰营度之？”（天的体制 传为九重。有谁曾去环绕量度？）
4、经典宇宙模型 牛顿最早用经典力学方法和欧几里得几何观 念建立了绝对的无限的宇宙体系。
5、相对论宇宙模型 爱因斯坦1915年11月发表了广义相对论，指 出空间和时间不能脱离物质单独存在，建立起了 有限无边的四维宇宙模型。
6、大爆炸理论模型 在膨胀宇宙的观念下，1932年勒梅特提出了 宇宙是由一个极端高温高压状态下的“”原始原 子“突发膨胀产生的，这一理论启发了伽莫夫， 并于1948年和他的学生发表了《宇宙的演化》建 立了宇宙大爆炸理论模型。
哈勃发现了什么？
——标志现代宇宙论的诞生
1. 他在1922～1924年期间发现，星云并非都在银 河系内，在银河系之外存在许多其它的星系，宇 宙比人类想象的要大许多。 2. 星系看起来都在远离我们而去，且距离越远，远 离的速度越快，星系间的距离在不断地扩大。这 一结论意义深远，因为一直以来，天文学家都认 为宇宙是静止的，而现在发现宇宙并不是静止不 变的。
有关宇宙创始的神话故事
盘古开天辟地
女娲补天
三国时徐整著的《三五历纪》就 记载了盘古“开天辟地”的神话： 唯有天地时 混沌状如鸡子 盘古生其中一万八千岁 天地开辟 阳清为天 阴浊为地
圣经中，就描绘了上帝用7天创作世界的故事。
你还知道哪些有关创始的神话故事？
为什么古代人会对宇宙有这样的认识？
• 古代观察天空的工具仅仅是眼睛，而现代 科学家能借助更先进的科技手段对宇宙的 起源进行更深入的研究，才发现了许多关 于宇宙起源的证据。 所以说人类对自然界的认识水平是和当时 的科学技术发展水平相适应的。
我们银河诞生(50亿年)
宇宙持续膨胀中
大胆猜测：宇宙的将来
永远膨胀下去，不断地扩大，我们将看 到所有星系的星球老化、死亡，剩下我们 孤零零的，在一片黑暗当中。 或者会塌缩而在大挤压处终结
史蒂芬· 霍金，广泛尊崇为继爱因斯坦之后最 杰出的科学家。黑洞理论和“大爆炸”理论的创 立人，著名的《时间简史》的作者。 17岁的霍金患病后只能永远坐在轮椅上并且 失去了语言能力，这位全身只有三个手指能动的 残疾人，却依靠惊人的毅力完成了一系列惊人的 关于大爆炸和黑洞的理论。
1942年1月8日，出生于英国的牛津。1962年，在 牛津大学完成物理学学位课程，搬到剑桥大学攻读研 究生。霍金被诊断患有运动神经元疾病。 1965年，被授予博士学位。他的研究表明：用来 解释黑洞崩溃的数学方程式，也可以解释从一个点开 始膨涨的宇宙。1970年，霍金研究黑洞的特性。他预 言，来自黑洞(现在叫霍金辐射)的射线辐射及黑洞的 表面积永远也不会减少。1974年，被选为皇家学会会 员。他继续证明，黑洞有温度，黑洞发出热辐射，以 及气化导致质量减少。1980年，任剑桥大学数学鲁卡 斯教授(艾萨克· 牛顿曾任此职)。1988年，出版《时 间简史》，Baidu Nhomakorabea为关于量子物理学与相对论最畅销的书。 1996年至今，继续在剑桥大学工作。
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介绍几种宇宙模型
1、古代中国宇宙模型观： 古代中国，关于宇宙的结构主要有 盖天说：天圆如张盖，地方如棋局 浑天说：天是蛋壳，地是蛋黄，天地为双层 结构 宣夜说：根本不存在有形质的天。日月星辰 自由漂浮在太空之中。天色苍苍是因为它“高远 无极”。
2、古代希腊和罗马关于宇宙原本的学说 水是宇宙万物本源--泰勒斯 宇宙做外层是永不熄灭的天火说--毕达哥拉斯 多层水晶球说--亚里士多德 地球中心说--托勒密 3、中世纪西方宇宙学说 中世纪后，宇宙学被纳入经院哲学体系，知 道文艺复兴时代后期哥白尼根据长期的天文观测 写出《天体运行论》提出日心说。布鲁诺进一步 认为太阳也不是宇宙的中心，宇宙是无限的，不 存在任何中心。
7、标准宇宙模型 20多年以后，由于宇宙微波背景辐射被证实， 再加上核物理学的深入发展，使大爆炸模型大放 异彩，成为人们公认的标准宇宙模型。
古代观察天空的工具是眼睛，现在的科学家呢？
哈勃太空望远镜在离地球表面580千米高空的轨道 上运行，重达1.1万千克，镜面直径达240厘米。
天文望远镜和射电望远镜
NGC7742星云
哈 勃 眼 中 的 宇 宙
哈勃太空望远镜还看到了什么？
发现1、所有的星系都在远离我们而去。 发现2、星系离我们越远，运动的速度越快；
发现3、星系间的距离在不断地扩大
难道地球是宇宙的中心？
一、大爆炸理论
勒梅特于1931年创建
宇 宙 大 爆 炸
2、大爆炸理论主要观点
大约150亿年前，我们所处的宇宙全部以 粒子的形式、极高的温度、极大的密度，被挤 压在一个“原始火球” 中。
大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀， 温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所 有星系、恒星、行星乃至生命。
“在所存物质和 能量聚集在一点 上”之前到底存 在着什么东西？
大爆炸 (一开始)
•这是宇宙诞生千分之一毫微秒时 情況
(1)大爆炸制造 等量的能量与反 物质 (2)每十亿个反 物质粒子中会有 一个转变成物质 粒子。
(3)物质与反物质互相湮灭。 (4)結果：反物质摧毀了宇宙 中99.9999999%的物质。
第一批原子开始形成(3分钟)
•(5)少数残余的物质粒子以三个一组形成 质子和中子，然后再和电子形成原子。
氢和氦(3分钟)
气体云团(10万年)
星星出现(10亿年)
6、原子冷却、结合成恒星、银河并演化 成我们今日所知的宇宙。