第二节热大爆炸宇宙模型

课件25张PPT。我们从哪里来？
宇宙是什么样的？ 从西方的海龟驮大陆，到中国的天圆地方，诞生了远古的神话和宗教。 托勒密的天球模型认为地球是宇宙的中心，天上的太阳和其他行星绕着地球在不同层次的同心球面上运行，最高层的星星们则保持不动。 这是个粗糙但有效的宇宙模型，更关键的是，符合基督教关于人间和天堂的描述。 现代天文学的开创要从哥白尼等算起，借助更先进的光学望远镜，伽利略终于发现地球并非宇宙中心，地球和其他行星是围绕着太阳运转的。 再到十七世纪，开普勒、胡克等人继续为太阳系勾勒大概的轮廓。最终伟大的牛顿建立了完美的经典力学大厦，其在天文学中的威望在发现冥王星后达到顶峰。 那时人们确信宇宙间所有的规律都已发现殆尽，所有星系的运动都可纳入牛顿力学的体系中。这一时期人们相信宇宙是无限广大和永恒的存在，也许这使人有某种安全感。但是用牛顿力学解释宇宙有个致命的疑问，如果万有引力是正确的，为什么星系不会因为万有引力聚拢到一起？ 无论宇宙有没有一个中心，只要时间足够长，星系总会慢慢靠拢，最后碰撞、毁灭。这给现代天文学提出了挑战，但是即使是当时最具有革命精神的人，也无法想象今后的颠覆性的发现。 我们如何能得知太阳和遥远星星的信息？ 现代天文学的武器： 较近的天体可以用三角测距法测量，以地球围绕太阳公转的轨道直径上两点为三角形两顶点，测量天体的视角差来计算天体的距离。 大多数恒星用三角方法根本测不出来，说明其距离真是相当的远。 科学家发现一种特殊的星体叫“造父变星”，其发光强弱周期性变化，且周期与其绝对亮度有比例关系。 在地球上测定其亮度变化周期，可以得到其绝对发光强度作为“标准烛光”，再与地球上观察到的视觉亮度比较，由近亮远暗的原理，可以推算它的距离。 用这种方法测知，银河系的直径约10万光年，银河系有约2000亿颗恒星！恒星如此遥远意味着我们每晚看到的银河星光都是恒星数万年前发出的光线，我们是真正生活在“历史的天空下”。 然而天上还有很多星团，极其黯淡，根本无法发现其中的造父变星。怎么办？可以用哈勃定律，红移量和距离成正比来计算距离， 哈勃的发现揭开了大爆炸宇宙理论的巨大帷幕。 §1-2、热大爆炸宇宙模型 最初的宇宙没有空间和时间，温度极高，在100
亿度以上。物质密度也相当大。宇宙间只有中子、
质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的
物质。全部的物质和能量集中在一点 ——“奇点”。
现在观测到的宇宙开始于150亿年一次大爆炸。大
爆炸使物质四散飞出，整个体系在不断膨胀，温度
很快下降，当温度降到10亿度左右时，化学元素开
始形成。当温度进一步下降到 100万度后，早期形
成化学元素的过程结束。当温度降到几千度时，辐
射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成
气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我
们今天看到的宇宙。 宇宙形成的理论之一 —大爆炸宇宙论一、宇宙的起源1、宇宙起源于150亿年前的热大爆炸2、宇宙大爆炸是没有中心的爆炸3、伽莫夫提出了热大爆炸宇宙理论热大爆炸宇宙模型
二、热大爆炸的证据---微波背景辐射 微波背景辐射为宇宙起源于热大
爆炸提供了证据，3K（-270℃ ）就是
热大爆炸留下的余温。三、宇宙的演化:快速阅读课本,找出:
①复合原子核出现的时间
②原子出现的时间
③星系和恒星出现的时间
④太阳和地球诞生的时间三、宇宙的演化大爆炸→ 出现复合原子核（3分钟）→ 出现原子（100万年）→ 出现恒星和星系（10亿年）→ 太阳和地球诞生（100亿年）大爆炸宇宙产生示意图四、宇宙的将来 1、宇宙的将来是由现在观察到的宇宙中物质的多少（宇宙密度）决定的。 2、如果宇宙密度大于4.5×1027 ㎏/m3，
宇宙将会收缩，最终回到高温高密状态； 如果宇宙密度小于4.5×1027 ㎏/m3 ，
宇宙将永远膨胀下去，最终消亡在接近绝对零度的冷寂世界中。 3、科学家发现：
宇宙不仅在膨胀，
而且在加速膨胀，
因此，宇宙很可能永
远膨胀下去。宇宙的命运史蒂芬 ? 霍金 霍金预言宇宙的两种结局：
1、会永远的膨胀下去。
2、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。热大爆炸理论还有许多未解之谜：暗物质是什么？ 暗能量又是什么？ 黑洞内部发生了什么？ 可能在我们的宇宙中也时时刻刻由于能量涨落在产生新的婴儿宇宙，就像天空中漂浮着的热气球。 那里的物理规律和我们的世界完全不同。我们也许有可能观察到这样的宇宙存在。宇宙的过去、将来、未来到底如何？这块领地
有待我们未来一代
去开发、耕耘！ 1、宇宙是＿ ＿＿和其中存在的 ＿＿＿＿以及＿＿＿＿的总称。宇宙是＿ ＿＿＿。它处于不断的＿ ＿和＿ ＿中。 2、宇宙中有上千亿的＿＿＿，平均每一星系又约有上千亿的＿＿及＿＿＿＿＿。广漠空间练习 各种
天体弥漫物质物质世界运动　星系　各类天体发展恒星 3、宇宙诞生于 (　　)
A、公元4004年以前
B、上下不过五千年
C、38亿 年以前
D、150亿年以前D 4、有关宇宙的起源的说法，得不到科学支持的说法是 (　　　)
A、大约在150亿年前，我们所处的这个宇宙是被挤压在一起的一个“原始火球”
B、宇宙就是在这个大火球发生的一次大爆炸中诞生的
C、宇宙是相当近的过去创生的，十七世纪时邬谢尔主教算出宇宙诞生的日期是公元前4004年
D、大爆炸理论尚不能确切地解释宇宙在“原始火球”之前到底存在着什么东西C 5、史蒂芬·霍金的宇宙无边界设想是现代宇宙学的重要基石之一，这种设想的主要内容是：第一，宇宙是＿ ＿＿，它没有“外面”;
第二，宇宙不是可以任意赋予初始条件和边界的一般系统 。霍金预言宇宙有两种结局：一是它可以＿＿ ＿＿＿＿；二是它会塌缩而在＿ ＿＿＿＿终结。无边的永远膨胀下去大挤压处谢 谢 ！