认识宇宙

认识宇宙
院系：经济与政法学院
专业:国际经济与贸易
班级：国贸1213班
学号：2012104315
姓名：董治佑
辅导老师：夏清华
第一讲：宇宙的概观
Universe（天地万物、万有）
Cosmos（秩序、和谐）
上下四方曰宇
往古来今为宙
过去的人们从有了思想意识后就开始对昼夜交替，流行划过等许多现象思考，所以宇宙这个词汇是全世界各个民族最早创立的词汇之一。

我们人类当前在银河系太阳系中，太阳系也就是地球还有50亿年的寿命。

同时人们对太阳系内的其他的行星都进行了探测，但是由于各种原因，没有发现适合人类生存的星球。

我们人类能生存的行星的基本条件：
1、有且只有一颗太阳
2、距离太远不远不近
3、行星个头不大不小
4、必须有氧气和水
5、必须有臭氧层
6、必须有地磁场
7、早期必须有火山喷发
我们能有这样一个美丽的地球生活实在是不容易，所以我们要学会两句话;
珍爱地球，珍爱生命。

第二讲怎么认识宇宙
在过去的年代肉眼+简单仪器
后来发明了望远镜：地面接受设备+ 空间数据处理太空考察理论研究十二星座的发现
过去的王族都希望把星座放到北方
牛顿发明了反射式的望远镜，口径很大，发现天王星就是用的这个望远镜。

美国夏威夷的凯克望远镜是一种镶嵌式的望远镜，它不是有单个镜片组成的，而是有许多的镜片叠加组成的。

目前世界上口径超过八米的望远镜一共有八台，当今世界上，就目前为止单个镜面最大的望远镜是美国射电望远镜。

而我们中国缺没有一台，同时世界上发达国家正在进行世界超大望远镜的计划。

哈勃望远镜是第一个升空的望远镜，在1990升空的，做出了很大的贡献，美国下一代的望眼镜是杰姆斯*韦伯空间望远镜。

1960年代天文学的四大发现都是射电望远镜的功能：
1、1963年类星体
2、1963年星际分子
3、1964年宇宙微波背景辐射
4、1967年脉冲星（中子星）理论研究：1、辐射物理2、原子核物理 3、引力理论、相对论 4、等离子体物理
5、基本粒子物理
6、凝聚态物理
第三讲
怎样测量宇宙天体：
1. 亮度，分为六个等级1-6，亮度等级越高就越暗
等星的亮度是6等星的100倍数
等星就相当于是晚上看天空蜡烛的亮度
距离也是亮度的很大关系，不同距离是不一样的
2. 天体的温度怎么测量
根据太阳的辐射，根据黑体辐射的维恩定律
天体温度越高，峰值对应得波长就越短，反之越长。

哈佛光谱分类
在望远镜的金光口的地方放上棱镜，可以得到十几条光谱
利用光谱进行分类
O-B-A-F-G-K-M
3恒星的大小
温度作为横坐标
半径处于白直线一定相等
4距离的测量
恒星的视差，利用恒星投影的误差。

3.26光年=1秒差距
利用三角形稳定的方法来测量出距离
太阳到地球的距离是知道的，然后利用视差和视角的关系在结合弧度和太阳到地球的距离，可以测量出距离。

第四讲恒星的一生
最初人们认为恒星的一生是沿赫罗图演化的
1. 收缩说
星云----红巨星----蓝白主序星-----沿主序星演化----红矮星
（但是收缩热能释放只能维持1千万年）
2. 太阳质量的恒星早期演化
进入主星序绝热收缩----元恒星内部的对流层（pp链式反应）
质量越大的恒星，核反应的时间就越慢
3. 小质量恒星中心核反应结果：星云—白巨星—主星序演化—中子
星
大质量恒星中心核反应结果：星云—蓝巨星—主星序演化—中子星太阳质量的恒星主序后的演化轨迹
4. 行星状星云的形成（中心核变成白矮星）
Eg:红超巨星v838演化晚期的物质抛射（2002.5—2004.10）
1. 黑洞（视界以内的区域称为黑洞）黑洞的密度反比于质量的平方
Eg:霍金的理论
由于量子效应，黑洞可以辐射（小黑洞寿命短，大黑洞寿命长）
2. 引力波
两台巨大的引力波干涉仪
引力波激光干涉仪VIRGO（意大利比萨）
第五讲 星系和宇宙（上）
1. 星系的哈勃分类
（1）根据外观可以分为：椭圆星系（巨椭圆星系M87）;漩涡星系
（银河系，棒漩星系）；不规则星系（大小麦哲伦云）
星系的转动曲线（即速度曲线）-----暗物质的证据
1. 星系的转动曲线的平行说明，存在大质量的暗物质量
2. 动力学质量（反应真实质量）与光速质量的比值，即星
系的质光比（远远大于一），是暗物质存在的另一证
据。

（2）根据其活动可以分为
A.活动星系：类星体QSO;赛弗特星系；射电星系；蝎虎座星
系；LINERS;
B.活动星系核（AGN）
PS:活动星系核的主要特点：
a. 星系核的剧烈活动和爆发
b. 根据射电，红外光学和x射线光度变化的时标，估
算各个波段活动区域的大小，通常分为几十光分，
光小时长的光年量级，因此核的活动发生在很小的
范围。

c. 在活动期间所发出的你能量非常大，例如类星体释
放的能量比银河系整个生存期间释放的综合能量还
要大。

2.星系的碰撞与并和 近十几年来发现，星系并不是孤立的，而是频繁发生相互作用。

（1） 星系的碰撞与并和（两个乃至以上）
Eg:“猫和老鼠”，“大星系吞噬小星系”，“车轮星系与入侵
者”，半人马座A射电源
（2） 重要的星系碰撞
星爆星系——星系碰撞诞生大量新恒星
（3） 结论
a. 星系之间的碰撞不是个例，而是在宇宙中普遍发生（例
如银河系也趋于与仙女系碰撞）
b. 两个漩涡星系合并为一个椭圆星系
小星系合并为大星系
——可能是宇宙结构演化的普遍模式
3.本星系
本超星系团——本星系群
星系在大尺度分布上是均匀的
4.宇宙学的基本观测事实
a.星系的大尺度分布是均匀的
b.哈勃关系：离我们越远的星系速度越大
c.宇宙的微波背景辐射——2.7k黑体辐射
d.天体时标：球状星团年龄~100亿年
e.元素丰度：H~75% Hc~25% 重金属元素<1%
第六讲 星系与宇宙（下）
1. 奥尔伯斯佯谬的简单计算
假设条件：（1）宇宙中的恒星无限，均匀分布
（2）恒星的密度基本不变
（3）宇宙是静态的
2.平直空间与弯曲空间
3.伽莫夫理论的要点
(1)把时间倒退回去，宇宙的年龄一定有一个开端
（2）宇宙早期一定经历过一个高温高密度的演化阶段
（3）宇宙年龄约200秒时，温度达到十亿度，会导致核反应发生
宇宙演化的主要阶段
大爆炸——宇宙背景辐射——黑暗时代——第一代恒星——第一代超新星和黑洞——原星系的并和——现代的星系
5. 宇宙早期核合成——轻元素的产生
6. 宇宙大爆炸
（1） 宇宙中两个天体的相对运动速度可以超过光速
（2） 宇宙未来的命运。

7. 宇宙物质的成分：暗物质，暗能量
:暗物质的证据——引力透镜 暗能量的证据——宇宙在加速膨胀
《认识宇宙》学后自己的一点小感悟
过去的人们从有了思想意识后就开始对昼夜交替，流行划过等许多现象思考，而我们现在生活在一个浩瀚而神奇的宇宙之中，这里有无穷无尽的神秘地带等待着去探索，这里有颠覆常理的现象等待着去解释……从天圆地方到地圆天无边；从太阳绕地球转到地球绕太阳转；从地球是宇宙的中心到太阳是宇宙的中心，进而太阳仅是银河系中上千亿颗恒星中一颗很普通的恒星；从光速无限到光速有限；从牛顿时空观到爱因斯坦时空观；从宇宙无限到宇宙大爆炸等，不一枚举。

我们在宇宙中处于怎样的位置，宇宙有没有起源，如果有，它怎样起源
呢？我们人类一直在探索中。

曾经我们最杰出的物理天文学家爱因斯坦利用非欧几何里在1917年提出了一个宇宙模型。

这个模型的空间部分是一个球面，弯曲的空间使得宇宙看起来是有限的，因此可以避免引力变成无限大的问题。

但是爱因斯坦发现，和牛顿的宇宙一样，这个模型里的物质也很难保持静止不动，于是爱因斯坦就在他的广义相对论方程当中加入一个表示斥力的一项：宇宙学常数。

但是这个常数却遭到了数位科学家的质疑，1931年，爱因斯坦访问威尔逊山天文台，哈勃是主人，勒梅特也赶到加州和他们见面。

他们推心置腹的讨论了各自的观点，最终的说法，认为宇宙是从一个原始原子开始，不断分裂膨胀而成的，就如同一颗小小的橡果，长大成为一棵参天的橡树那样，这就是宇宙大爆炸理论的由来，同时爱因斯坦承认引进"宇宙学常数"是他一生最大的失误。

天文望远镜是观测天体的重要手段，可以毫不夸大地说，没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。

随着望远镜在各方面性能的改进和提高，天文学也正经历着巨大的飞跃，迅速推进着人类对宇宙的认识。

随着科技的进步，科学探测工具也在不断的改变，从第一架光学望远镜到射电望远镜诞生的三百多年中，光学望远镜一直是天文观测最重要的工具，需要指出的是，由于当时的望远镜采用单个透镜作为物镜，存在严重的色差，为了获得好的观测效果，需要用曲率非常小的透镜，这势必会造成镜身的加长。

所以在很长的一段时间内，天文学家一直在梦想制作更长的望远镜，许多尝试均以失败告终。

在提高射电观测的角分辨率方面，新一代的大型设备大多数考虑干涉阵的方案；为了进一步提高空间VLBI观测的角分辨率和灵敏度，第二代空间VLBI计划
――ARISE（25米口径）已经提出。

相信这些设备的建成并投入使用将会使射电天文成为天文学的重要研究手段，并会为天文学发展带来巨大帮助。

在这短短的几百万年里人类的发展已达到一种连人类自己都感到震撼的程度，在了解自己的基础上已将自己的目光发展到地球以外的宇宙世界。

人类的发展历程是艰难的，曾经有多少生物和我们站在同一起跑线上，人类以自己顽强的生命力及惊人的创造力最终赢得了这场竞赛的胜利。

这是我们祖先给予我们的宝贵精神财富，活着就要不断奋斗拼搏，否则就将被自然所淘汰，物竞天择，适者生存，这是永恒的真理。

仰望星空，璀璨的繁星，见证了宇宙的浩瀚，我们还不能了解宇宙的全部，但我们跟宇宙一样，都在发展，都在向着更大更远的方向进步，也许宇宙没有尽头，我们的追求也没有尽头，这就是人——生命的奇迹，宇宙的奇迹。

这也是浩瀚的宇宙给予我们的启示！。