物理——宇宙学说

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,宇宙学说,严奕鹏 宗国创,宇,宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约,150,亿年前发生的一次大爆炸形成的。 在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。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，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。 然而，大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释，“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？,宇宙的起源,“大爆炸理论”是伽莫夫于,1946,年创建的。,地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。 托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的圆形轨道上绕地球运转。其中，行星的运动要比太阳、月球复杂些：行星在本轮上运动，而本轮又沿均轮绕地运行。在太阳、月球行星之外，是镶嵌着所有恒星的天球,恒星天。再外面，是推动天体运动的原动天。 地心说是世界上第一个行星体系模型。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩不应抹杀。地心说承认地球是“球形”的，并把行星从恒星中区别出来，着眼于探索和揭示行星的运动规律，这标志着人类对宇宙认识的一大进步。地心说最重要的成就是运用数学计算行星的运行，托勒密还第一次提出“运行轨道”的概念，设计出了一个本轮均轮模型。按照这个模型，人们能够对行星的运动进行定量计算，推测行星所在的位置，这是一个了不起的创造。在一定时期里，依据这个模型可以在一定程度上正确地预测天象，因而在生产实践中也起过一定的作用。,地心说,地心说中的本轮均轮模型，毕竟是托勒密根据有限的观察资料拼凑出来的，他是通过人为地规定本轮、均轮的大小及行星运行速度，才使这个模型和实测结果取得一致。但是，到了中世纪后期，随着观察仪器的不断改进，行星位置和运动的测量越来越精确，观测到的行星实际位置同这个模型的计算结果的偏差，就逐渐显露出来了。 但是，信奉地心说的人们并没有认识到这是由于地心说本身的错误造成的，却用增加本轮的办法来补救地心说。起初这种办法还能勉强应付，后来小本轮增加到八十多个，但仍不能满意地计算出行星的准确位置。这不能不使人怀疑地心说的正确性了。到了,16,世纪，哥白尼在持,H,心地动观的古希腊先辈和同时代学者的基础上，终于创立了“日心说”。从此，地心说便逐渐被淘汰了。,错误的观点,日心说,，,也称为地动说，,是关于天体运动的和地心说相对立的学说，它认为太阳是宇宙的中心，而不是地球。哥白尼提出的日心说，推翻了长期以来居于统治地位的地心说，实现了天文学的根本变革。,1543,年，波兰天文学家哥白尼在临终时发表了一部具有历史意义的著作,天体运行论,，完整地提出了“日心说”理论。这个理论体系认为，太阳是行星系统的中心，一切行星都绕太阳旋转。地球也是一颗行星，它在上面像陀螺一样自转，一面又和其他行星一样围绕太阳转动。 日心说把宇宙的中心从地球挪向太阳，这看上去似乎很简单，实际上却是一项非凡的创举。哥白尼依据大量精确的观测材料，运用当时正在发展中的三角学的成就，分析了行星、太阳、地球之间的关系，计算了行星轨道的相对大小和倾角等，“安排”出一个比较和谐而有秩序的太阳系。这比起已经加到八十余个圈的地心说，不仅在结构上优美和谐得多，而且计算简单。更重要的是，哥白尼的计算与实际观测资料能更好地吻合。因此，日心说最终代替了地心说。,日心说,日心说是一个学说，在证明地球是围绕太阳转的同时，也有错误：,1.,太阳并非宇宙中心，而是太阳系的中心。,2.,地球并非是引力的中心。,3.,天空中看到的任何运动，不全是地球运动引起的。,4.,地球和其他行星的运行轨道是椭圆而不是圆，不做圆周运动。,因为这些错误，所以日心说只能算是学说，而较地心说，却相对好一些。因为它证明了地球是围绕太阳进行公转。,日心说的错误点,在中世纪的欧洲，托勒密的地心说一直占有统治地位。因为地心说符合神权统治理论的需要，它与基督教会所渲染的“上帝创造了人，并把人置于宇宙中心”的说法不谋而合。如果有谁怀疑地心说，那就是亵渎神灵，大逆不道，要受到严厉惩罚。日心说把地球从宇宙中心驱逐出去，显然违背了基督教义，为教会势力所不容。为了捍卫这一学说，不少仁人志士与黑暗的神权统治势力进行了前仆后继地斗争，付出了血的代价。意大利思想家布鲁诺，为了维护日心说，最终被教会用火活活烧死；意大利科学家伽利略，也因为支持日心说而被宗教法庭判处终身监禁；开普勒、牛顿等自然科学家，都为这场斗争作出过重要贡献。,尼古拉,哥白尼积极推动日心说，作为解释行星运动的模型,日心说（下图）与地心说（上图）二者模型之比较,仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想。 大约在,150,亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。,大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的，现在只能从理论研究的基础上，描绘过去远古的宇宙发展史。在这,150,亿年中先后诞生了星系团、星系、我们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等。现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质，形成了当今的宇宙形态，人类就是在这一宇宙演变中诞生的。,宇宙大爆炸,从,1948,年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：,大爆炸开始时， 约,137,亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。,大爆炸前,10-43,秒， 宇宙从量子背景出现。,大爆炸前,10-35,秒， 同一场分解为强力、电弱力和引力。,大爆炸前,10-5,秒，,10,万亿度，质子和中子形成。,大爆炸后,0.01,秒，,1000,亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占,10,亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。,大爆炸后,0.1,秒后，,300,亿度，中子质子比从,1.0,下降到,0.61,。,大爆炸后,1,秒后，,100,亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。,大爆炸后,13.8,秒后，,30,亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。,大爆炸后,35,分钟后，,3,亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。,大爆炸后,30,万年后，,3000,度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。,“天圆地方”,古人把天地未分、浑沌初起之状称为太极，太极生两仪，就划出了阴阳，分出了天地。古人把由众多星体组成的茫茫宇宙称为“天”，把立足其间赖以生存的田土称为“地”，由于日月等天体都是在周而复始、永无休止地运动，好似一个闭合的圆周无始无终；而大地却静悄悄地在那里承载着我们，恰如一个,方形的物体静止稳定，于是,“天圆地方”的概念便由此产,生。,中国对于宇宙起源的看法之一,“盘古开天地”,在天地开辟之前，宇宙不过是混混沌沌的一团气，里面没有光，没有声音。这时候，出了一个盘古氏，用大斧把这一团混沌劈了开来。轻的气往上浮，就成了天；重的气往下沉，就成了地。以后，天每天高出一丈，地每天加厚一丈，盘古氏本人也每天,长高了一丈。这样过了一万八千年，天就,很高很高，地就很厚很厚，盘古氏当然也,成了顶天立地的巨人。,后来，,盘古氏死,了，他的身体的各个,部分就变成了太阳、月亮、星星、高山、河流、草木等等。,中国对于宇宙起源的看法之二,谢谢,