宇宙的起源与演化(50张ppt)

20世纪上半叶在恒星层次认识宇宙
宇宙起源理论（三大理论：Big-bang theory;
Expanding universe, Steady-state theory）和 恒星演化理论的建立（恒星天文学、恒星物理 学、恒星演化理论、恒星光谱学）;
20世纪下半叶在星系层次认识宇宙 所有电磁波段的观测：大型的光学望远镜、红外望远 镜、射电望远镜（90年代哈勃望远镜的运作），观测 尺度达150亿光年（超出银河系！）；观测地点发展 到高空（U2飞机）、太空、月亮、宇宙探测器（免 受地球的影响）；60年代阿波罗登月计划的实现， 90年代火星探险计划的实施;21世纪的木卫大撞击（9 次间隔8小时的连续撞击，相当5000亿颗广岛原子 弹）、卫星木星登陆、行走、250公斤铜弹（20km/s) 深度撞击6km直径的坦普尔1号彗星(30km/s)——>人 类走出地球，进入太空； 理论：提出了许多宇宙模型：大爆炸宇宙模型、稳恒 态宇宙模型、等级式宇宙模型）
哥白尼（Nicholas Copernicus,1473～1543）
天体运行的轨道，已记录到70多个（行星－游 荡者） 按照托勒密的方法计算编制的历书，屡屡出现 差错 随着他对这个体系了解的增多，他对这个体系 愈来愈怀疑。 不是太阳围着地球转，而是地球围着太阳转。
哥白尼（Nicholas Copernicus,1473～1543）
第二讲： 宇宙的起源与演化
宇宙(universe) 是天地万物，是物质世界。” 四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地” 。 “宇”是空间的概念，是无边无际的；“宙”是 时间的概念，是无始无终的。宇宙是无限的空间 和无限的时间的统一。 当代最大的光学望远镜已可观测到200亿l.y.(光 年)的遥远目标（1 l.y.≈9.46×1012 km），这 就是现今人类所能观测到的宇宙部分。
希腊天文学家托勒密（Claudius Ptolemy, 90？～168）
补充了行星在被称为均轮轨道上围绕地球转
动时，同时也在自己的、被称本轮的较小的 圆形轨道上转动等内容。 亚里士多德 - 托勒密的地球中心说，被人们 奉为真理，长达十几个世纪。在一般人的感 觉中，太阳真是好像在围着地球转（据美国 1997年调查，在该国，仍有27%的人不知道地 球是在围着太阳转）
伽里略
意大利物理学家、天文学家伽里略亲自动手制作了第一架天


文望远镜，并不断加以改进。伽里略利用他的望远镜发现了 月球表面的环形山、金星/月相、木星的卫星、太阳黑子，发 现了茫茫银河由无数个恒星所组成。 伽利略对运动基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了 详尽研究并给出了严格的数学表达式。 伽利略曾非正式地提出过惯性定律（见牛顿运动定律）和外 力作用下物体的运动规律，这为牛顿正式提出运动第一、第 二定律奠定了基础。 伽利略还提出过合力定律，抛射体运动规律，并确立了伽利 略相对性原理. 伽利略还有一个重要贡献，就是他引进了动量的概念。
《天体运行论》中宣布：太阳在万物的中心
统驭着；在这座最美好的神庙里，另外还有 什么更好的地点安置这个发光体，使它能一 下子照亮这个宇宙呢？
（拉丁文，流传不广）。
布鲁诺
1583年在牛津大学作一系列讲演
1584年他又提出宇宙无限的观念，认为宇宙是
统一的、物质的、无限的和永恒的。在太阳系以 后还有无以数计的天体世界。人类所看到的只是 无限宇宙中极为渺小的一部分，地球只不过是无 限宇宙中一粒小小的尘埃。 1591年布鲁诺被骗回意大利，9年后，1600年2 月17日，在罗马的闹市繁花广场上，他被绑在火 刑柱上活活烧死。
开普勒（Johannes Kepler， 1571～1630）
行星都是沿“ 椭圆形”轨道围绕太阳旋转的
行星轨道都位于同一个好像圆盘的“平面”（黄
道面）上，太阳和行星的联线在相等的时间内扫 过相等的面积 行星轨道平均半径（以地球与太阳的距离为1） 的三次方与公转周期（以地球年为单位）的平方 成正比
17世纪掌握了行星层次天体运动规律： 观测：伽里略（Galileo,1564-1642，意大利力学的奠 基人）望远镜（1609）、牛顿(Newton,1642-1727)望 远镜(1672,)； 理论：伽里略力学体系、开普勒（Kepler, 德国， 1571-1630）三定律(每一行星以椭圆运动，太阳在一 个焦点上；从太阳出发的半径矢量在相同的时间内扫 多相同的面积；行星在轨道上运行的时间的平方正比 于其长轴的三次方)，牛顿（1642-1727，英国，早期 是朴素的唯物主义，晚期为神学服务，研究“第一推 动力”，“一切行星都在某种外来的第一推动力…; 在开普勒三定律基础上提出万有引力”；……发现了 天王星和冥王星，精确测量各行星的轨道、各行星卫 星的位置和轨道、彗星的位置和轨道；发现了出许多 小行星。
一、人类对宇宙认识的4个基本阶段（层次） 16世纪前，地心学说－－日心学说 ； 17世纪掌握了行星层次天体运动规律： 20世纪上半叶在恒星层次认识宇宙： 20世纪下半叶在星系层次认识宇宙。
16世纪前，地心学托勒密 进一步发展而逐渐建立和完善 起来。 月球、水星、金星、太阳、火 星、木星和土星分别在七个天 层里围绕地球转动，其外为恒 星天层；最外边 的原动力天层
二、宇宙起源问题
1、宇宙起源理论
三大学说：Big-bang theory; Expanding
universe, Steady-state theory
稳恒宇宙学说
1948英国Bondi(邦迪，1919-)、Hoyle(藿伊
耳，1905-)、Gold(哥尔德，1920-)提出；宇 宙大范围内稳定不变，物质的空时间分布是 均匀和各向均匀和各向同性的；在膨胀中， 密度要变小，为了保持密度不变，必须有新 物质从虚无中不断创生。 这违反了许多的普适守恒定律。