演化的自然《科学》第六册第一章教材分析.ppt

三、进化的证据 1、比较解剖学证据： 比较解剖学：是指系统比较不同类群生物器官结构及其与功能相关变化的规律的科学。 （1）痕迹器官：高等动物保留某些退化的器官痕迹。（2）同源器官：不同动物，某一器官形态和功能不同，而其来源和基本结构相同。（3）同功器官：不同动物，某一器官形态和功能类似，而其起源和结构不同。（4）过渡类型动物： 2、胚胎学证据：胚胎学：是指研究个体发育过程及其建立器官机制的科学。 多细胞动物胚胎发育的早期主要阶段极为相似，后来才越来越不相同。分类地位相差较远的动物，差别越大。 3、古生物学证据： 古生物学：是指研究各个地质年代保存在沉积岩中生物遗骸或遗迹（化石）的科学。 （1）顺序规律：各类生物在地层中出现有一定规律，即从简单到复杂，从低等到高等，从水生到陆生，不断发展。 （2）过渡类型：有许多过渡类型的化石动物，可说明动物之间的亲源关系。 宇宙中氦元素的丰度 自然界有100多种元素，其中原子量最小的元素是氢，在氢的原子核中只有1个质子，第2号元素是氦，在氦的原子核中有2个质子和2个中子。不同的元素在自然界中的含量是不同的。科学家们通常用一类元素在被测样品中的百分含量表示这类元素在样品中的多寡。这类元素的百分含量也就是它的丰度。科学家们还发现，自然界中含量最丰富的元素是氢，约占宇宙原子总数的93％，占宇宙物质质量的76％，其次是氦，约占宇宙原子总数的7％，占宇宙物质质量的23％。相比之下，其他元素的数量少得可怜，而且元素原子量越大，一般来说它的丰度也就越小。事实上，氦以后的元素加在一起也只占宇宙物质质量的1％。目前在宇宙各个方位各个区域观测到的氦丰度都在23％左右。这一观测结果很难用恒星演化理论的元素生成来解释。因为按照在恒星演化过程中诞生元素的理论，氦元素只能出现在恒星演化的主序星阶段和红巨星阶段，而且大量的氦元素应当出现在主序星阶段后期和红巨星阶段的初期，没有恒星的区域就应该没有什么氦元素，即使有氦元素，在数量上也是微乎其微的。所以我们可以认为，氦元素的丰度在宇宙的每个地方都大致相同而且达到23％那样大，必然和宇宙的行为有关，必然和宇宙的起源有关，氦丰度必定包含着与宇宙起源有关的信息。事实上，科学家们利用热大爆炸宇宙模型给出的宇宙演化理论，经过精确计算，得到宇宙的氦丰度值恰好等于23％，还得出今天观测到的氦丰度在宇宙早期就形成的结论(宇宙大爆炸后的第189秒后形成)。所以我们说，氦丰度的观测事实与热大爆炸宇宙理论计算非常一致。 3．宇宙演化简史 地球上出现生命 3K 150亿年 太阳诞生 100亿年 电子和原子核结合成为原子 3000K 100万年 宇宙从辐射为主转向以实物为主 4000K 1万年 光子、中微子、反中微子、少量电子、氢原子核、氦原子核，不再处在热平衡 0．1 3×108K 34分41秒 形成氦原子核，宇宙中幸存的中子全部被结合到氦原子核中(质子占质子与中子总数的87％) 9×108K 3分47秒 电子和正电子脱离热平衡，质子占质子与中子总数的83％ 3×109K 13．83秒 中微子和反中微子脱离热平衡。在质子和中子的总数中质子占76％ 3．8x105 1×1010K 1．10秒 光子、电子、正电子、中微子、反中微子和质子及中子(但质子数要增加一些，占质子与中子总数的62％)，它们都处在热平衡中 3x107 3×1010K 0．12秒 光子、电子、正电子、中微子、反中微子和少量质子及中子，它们都处在热平衡中 3．8x109 10×1011K 0．01秒 宇宙内容物 密 度 (宇宙密度下降到 水密度的倍数) 温 度 (宇宙温度下降到) 时 刻 (大爆炸后的) 关于宇宙将来 宇宙既然有过去就一定会有将业。宇宙的将来是由现在观测到的宇宙中物质的多少——正确地说是由现在观测到的宇宙密度决定的。宇宙密度越大，宇宙的引力就越强。如果宇宙密度大于4.5×10-27kg·m-3（大约每立方米三个中子或质子），宇宙的膨胀会由于引力的作用而停下来，转而开始收缩，最终回到高温高密的状态。如果宇宙密度小于或等于4.5×10-27kg·m-3，宇宙将永远膨胀下去，宇宙的温度也将越来越低，最终消亡在接近绝对零度的冷寂世界中。 遗憾的是直到今天，科学家还无法给出宇宙密度的确切数值。现在观测到的宇宙密度虽然不大，但是宇宙中还存在我们无法看见的各种各样暗物质，所以宇宙密度的数值可以比目前测量值大。不过，在20世纪的最后两年里，科学家发现宇宙不仅在膨胀，而且是在加速膨胀，因此宇宙很有可能永远膨胀下去。 从托勒密到哥白尼（地心说与日心说的历史进步性与局限性） ???? 早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了地心说，即认为地球位于宇宙的中心。公元140年，古希腊天文