人教版高中语文必修五课件：第13课宇宙的未来 课件（共37 张PPT）

宇宙的未来
霍 金
自读点拨
? 本文是史蒂芬·霍金1991年1月在剑桥大学的一次演讲录。
这篇演讲，从古代巫师的预言，谈到近代宗教的预言，然后过渡到自己对宇宙未来的预言，结构严谨，重点突出。作者运用天体物理学理论，对宇宙未来作出了两种预测，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。“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，而时间就会在大挤压处终结。”可“现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开
来的临界密度”，所以两种结果都有可能。
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本文专业性强，欧化语言明显，阅读起来非常吃
力，难读、难懂。高考试卷上的科技说明文、科技论
文只有三四段，考生读起来已经非常吃力，而这里却
有整整26段，是前者的六七倍。
宇宙的未来
霍 金
自读要求
1.能读懂本演讲录的内容。
2.学习本文生动、幽默的演讲风格。
3.感受科学精神，增进科学素养。
自读程序
总的原则：多次自读，逐层领悟
逐个落实学习重点。具体如下：

1.初读，总体感知。
?结合注释，通读全文，总体感知。
?读后能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.再读，提炼要点。
?要求比上一次读得细一些，边读边给课文分段，明确作者讲了几层意思，并提炼出要点。提炼要点的方法是：或者摘录文中的语句，或者用自己的语言组织。
明确：要点依次为：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。
3.三读，探究内涵。
?要求比上一次读得更深入，能对某些语句的内涵进行分析，也能对作者的某个观点进行评析，或者对作者的整个科学思想进行阐述分析。
问题设置
Q1.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”?
明确：“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”。
Q2.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”?
明确：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”。
Q3.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?
明确：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。
Q4.对宇宙未来的预言，关键是要弄清宇宙的什么问题?
明确：“对宇宙未来的预言，其关键问题在于：平均密度是多少。”
Q5.作者认为宇宙的未来会是怎样的?
?明确：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。”
自读思考?
T1.根据作者的论述，我们目前所能看到的宇宙物质最多是“临界值”的百分之一，似乎不足以使宇宙坍缩。然而作者又指出，“也许存在足够的暗物质，使宇宙最终坍缩”。宇宙中存在暗物质的证据是什么? 作者又举了哪两种假说，说明现在的宇宙密度可能就在临界状态?
明确：宇宙中存在暗物质“一个证据来自于螺旋星系”，“必须存在某种看不见的物质形式，其引力吸引足以把这些旋转的星系牢牢抓住”；“另一个证据来自于星系团”，“要不是引力吸引把星系抓到一起，这些星系团就会飞散开去……所以，在星系团中我们观测到的星系以外必须存在额外的暗物质”。
作者为了说明现在的宇宙密度可能就在临界状态，列举了两种假说，“一种是所谓的人择原理”，另一种是“极早期宇宙的暴涨理论”。
T2.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。”
?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： ①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。
T3.这篇文章语言幽默风趣，在说明科学道理的同时，创造出一种轻松愉快的气氛，体现了演讲词的特点。试举出三个例子，分析其表达效果。
明确：例如：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。
T4.下面这段话引自霍金2002年8月15日在浙江大学的公众演讲《膜的新奇世界》，读后请用其中的原句提炼本段的要点，并同课文做比较阅读，说说霍金在介绍深奥理论时喜欢采用什么方式来让听众听明白?
? “按照我的意见，膜世界启始的更远为吸引人的解释是，它作为真空中的起伏而自发产生。膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成。水液体中包含亿万个H2O分子，它们在最靠近的邻居之间耦合，并且挤在一起。当水被加热上去，分子运动得更加快，并且相互弹开。这些碰撞偶然赋予分子如此高的速度，使得它们中的一群能摆脱它们的键，形成热水围绕着的蒸气小泡泡。泡泡将以随机的方式长大或缩小，这时液体中来的更多的分子参与到蒸气中去，或者相反的过程。大多数小蒸气泡将会重新塌缩成液体，但是有一些会长大到一定的临界尺度，超过该尺度泡泡几乎肯定会继续成长。我们在沸腾时观察到的正是这些巨大的膨胀的泡泡。”
明确：这是迁移运用题。体现本段要点的句子是“膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成。”作者喜欢用比喻的方式将深奥的理论说得通俗易懂。
?T5.课文中霍金对宇宙未来的预言，你怎么
看?请你们发表有创见的观点，只要态度科学，
能自圆其说即可。
T6.霍金的中国学生吴忠超教授这样介绍史蒂芬·霍金：在相对论和引力论领域，霍金是继爱因斯坦之后最伟大的代表人物。他的第一项工作是和彭罗斯一起证明了广义相对论的奇性定理；第二项工作是创立了黑洞物理理论，其中有黑洞的无毛定理和黑洞视界面积增加定理；第三项工作是研究极早期宇宙和宇宙的创生，其量子宇宙学使人们单独地从科学定律即能预言出宇宙中的一切。而他所有这些成就都是在他患卢伽雷病(肌肉萎缩性侧面硬化病)后的40年间所做的。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。
? 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。
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那么你呢?你怎么看待霍金?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”。你又怎样看待这一现象?
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霍金：轮椅上的勇士
霍金是谁？他是一个大脑，一个神话，一个当代最杰出的理论物理学家，一个科学名义下的巨人……或许，他只是一个坐着轮椅，挑战命运的勇士。
　　---智慧的大脑诞生了
　　史蒂芬·霍金，出生于1942年1月8日，这个时候他的家乡伦敦正笼罩在希特勒的狂轰滥炸中。
　　霍金和他的妹妹在伦敦附近的几个小镇度过了自己的童年。　　 不过霍金一家在古板保守的小镇上的确显得与众不同。霍金的父母都受过正规的大学教育。他的父亲是一位从事热带病研究的医学家，母亲则从事过许多职业。小镇的居民经常会惊异地看到霍金一家人驾驶着一辆破旧的二手车穿过街道奔向郊外──汽车在当时尚未进入英国市民家庭。然而这辆古怪的车子却拓展了霍金一家自由活动的天地。
　　霍金热衷于搞清楚一切事情的来龙去脉，因此当他看到一件新奇的东西时总喜欢把它拆开，把每个零件的结构都弄个明白──不过他往往很难再把它装回原样，因为他的手脚远不如头脑那样灵活，甚至写出来的字在班上也是有名的潦草。 　
霍金在17岁时进入牛津大学学习物理。他仍旧不是一个用功的学生，而这种态度与当时其他同学是一致的，这是战后出现的青年人迷惘时期——他们对一切厌倦，觉得没有任何值得努力追求的东西。霍金在学校里与同学们一同游荡、喝酒、参加赛船俱乐部，如果事情这样发展下去，那么他很可能成为一个庸庸碌碌的职员或教师。然而，病魔出现了。
　　----病魔出现了
　　从童年时代起，运动从来就不是霍金的长项，几乎所有的球类活动他都不行。
　　到牛津的第三年，霍金注意到自己变得更笨拙了，有一两回没有任何原因地跌倒。一次，他不知何故从楼梯上突然跌下来，当即昏迷，差一点死去。
　　直到1962年霍金在剑桥读研究生后，他的母亲才注意到儿子的异常状况。刚过完21岁生日的霍金在医院里住了两个星期，经过各种各样的检查，他被确诊患上了“卢伽雷氏症”，即运动神经细胞萎缩症。
　　大夫对他说，他的身体会越来越不听使唤，只有心脏、肺和大脑还能运转，到最后，心和肺也会失效。霍金被“宣判”只剩两年的
生命。那是在1963年。
　　起初，这种病恶化得相当迅速。这对霍金的打击是可想而知的，他几乎放弃了一切学习和研究，因为他认为自己不可能活到完成硕士论文的那一天。然而，一个女子出现了。
　　-一个女子出现了
　　她叫简·瓦尔德。
　　1962年的夏天，简通过朋友，认识了走路笨拙、脚步踉跄的霍金，后来又发生了几次偶遇。于是，他们碰到了爱情。
但是，他们的爱情却多了一丝苦涩。霍金对自己的病感到无望，因此不打算建立长期稳定的关系。他们之间总是存在着一个第三者———死神。
　　然而，爱情的力量却无法抗拒。第二年7月14日，简和霍金结了婚。
　　多年之后，简在自己的回忆录《音乐移动群星》中写道：“我非常爱他，任何东西都不能阻止我和他结婚，我愿意为他做饭、洗衣、购物和收拾家务，放弃我自己以前的远大志向。”
　　与简的订婚使霍金的生活发生了真正的变化。为了结婚，他需要一份工作，为了得到工作，就需要一个博士学位。因此，他开始
了一生中的第一次用功。令他十分惊讶的是，他发现自己很喜欢研究。爱情有了圆满的结局。然而，轮椅出现了。
　　---轮椅出现了
　　霍金的病情渐渐加重。1970年，在学术上声誉日隆的霍金已无法自己走动，他开始使用轮椅。直到今天，他再也没离开它。
　　永远坐进轮椅的霍金，极其顽强地工作和生活着。
　　1991年3月，霍金在一次坐轮椅回柏林公寓，过马路时被小汽车撞倒，左臂骨折，头被划破，缝了13针，但48小时后，他又回到办公室投入工作。
又有一次，他和友人去乡间别墅，上坡时拐弯过急，轮椅向后倾倒，不料这位引力大师却被地球引力翻倒在灌木丛中。
　　虽然身体的残疾日益严重，霍金却力图像普通人一样生活，完成自己所能做的任何事情。他甚至是活泼好动的──这听来有点好笑，在他已经完全无法移动之后，他仍然坚持用惟一可以活动的手指驱动着轮椅在前往办公室的路上“横冲直撞”；在莫斯科的饭店中，他建议大家来跳舞，他在大厅里转动轮椅的身影真是一大奇景；当他与查尔斯王子会晤时，旋转自己的轮椅来炫耀，结果轧到了查尔斯王子的脚趾头。
当然，霍金也尝到过“自由”行动的恶果，这位量子引力的大师级人物，多次在微弱的地球引力左右下，跌下轮椅，幸运的是，每一次他都顽强地重新“站”起来。
　　1985年，霍金动了一次穿气管手术，从此完全失去了说话的能力。他就是在这样的情况下，极其艰难地写出了著名的《时间简史》，探索着宇宙的起源。霍金取得巨大成功，但生活的现实取代了爱情的浪漫，他和简的婚姻走到了尽头。
　　-来自直觉的启示：黑洞不黑
　　霍金的研究对象是宇宙，但他对观测天文从不感兴趣，只有几次用望远镜观测过。与传统的实验、观测等科学方法相比，霍金的方法是靠直觉。
“黑洞不黑”这一伟大成就就来源于一个闪念。在1970年11月的一个夜晚，霍金在慢慢爬上床时开始思考黑洞的问题。他突然意识到，黑洞应该是有温度的，这样它就会释放辐射。也就是说，黑洞其实并不那么黑。
　　这一闪念在经过3年的思考后形成了完整的理论。1973年11月，霍金正式向世界宣布，黑洞不断地辐射出X光、伽马射线等，这就是有名的“霍金辐射”。而在此之前，人们认为黑洞只吞不吐。
　
从宇宙大爆炸的奇点到黑洞辐射机制，霍金对量子宇宙论的发展做出了杰出的贡献。霍金获得1988年的沃尔夫物理奖。
　　---畅销书之王：《时间简史》
　　霍金的科普著作《时间简史———从大爆炸到黑洞》在全世界的销量已经高达2500万册，从1988年出版以来一直雄踞畅销书榜，创下了畅销书的一个世界纪录。在这本书里，霍金力图以普通人能理解的方式来讲解黑洞、宇宙的起源和命运、黑洞和时间旅行等。
　　在《时间简史》一书的开头，霍金指出：“有人告诉我，我在书中每写一个方程式，都将使销量减半。于是我决定不写什么方程。不过在书的末尾，我还是写进一个方程，爱因斯坦的著名方程E=mc2。我希望此举不致吓跑一半我的潜在读者。”现在看来，霍金完全是多虑了。

?霍金因疾病被困于轮椅上，只能靠语音合成器讲话，却思考着宇宙学最前沿的问题。《果壳里的宇宙》书名源自莎士比亚戏剧《哈姆雷特》的台词：“我即使被关在果壳之中，仍自以为无限空间之王。”对霍金来说，这句话再合适不过了。
课外作业
1.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》。
2.阅读霍金的名著《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)。