第三章 起源演化.ppt

现代科学技术概论 目 录 1. 古今中外描述宇宙的模型 2. 从太阳系到广阔的恒星世界 3．银河系的发现 4．发现河外星系 5．现代宇宙学的诞生 6 宇宙膨胀的发现 7. 宇宙学原理 8 . 宇宙大爆炸模型的产生αβγ 9 . 支持大爆炸理论的证据 10. 宇宙无限说引出的三个佯谬 作业： 简要叙述发现宇宙膨胀的原理及途径。 叙述“哈勃定律”的内容和公式，以及它的作用和意义。 试叙述从现代宇宙理论的创立到宇宙大爆炸模型的建立过程及重要人物。 通过上网浏览搜集关于各种“非标准宇宙模型”的有关资料，你从这些资料能够获得怎样的认识和判断？ 8. 宇宙大爆炸模型的产生αβγ 宇宙大爆炸理论框架仍具有很大的魅力，在观测事实面前大多数人接受了α,β,γ的学说。 宇宙大爆炸模型还预言，早期核反应产生的氦元素应该保留到现在，估计应当占宇宙总物质的1/4；大爆炸的余热现今也还存在，估计温度约在3K左右等，这些预言都被陆续证实。 9．支持大爆炸理论的证据 (1). 宇宙的年龄 根据哈勃定律：大爆炸起点距今约110-180亿年 宇宙年龄不应该超过180亿年 地球和太阳仅45亿年，太年轻了，不具有可比性 根据星系演化理论，老年“红巨星”的数目，可以估算：100亿－160亿年 根据核反应提供的恒星能源的理论，估计银河系最老恒星100－130亿年 (2). 轻元素的丰度 大爆炸使氢和氦质量的丰度比约为75：25 （3）.微波背景辐射 彭齐亚斯和威尔逊发现的3K的微波背景辐射 宇宙蛋：大爆炸结束时宇宙的图像 宇宙微波背景辐射的皱纹 微波背景各向同性，但有微小的差别 10．宇宙无限说引出的三个佯谬 （1）．光度佯谬 如果宇宙无限 恒星大致均匀 天空的光度无限 白天黑夜相同 而现实中的昼夜分明 奥伯斯佯谬 （2）．引力佯谬 如果宇宙无限 无数的恒星 天体之间万有引力 任何方向无限大 撕得粉碎 现实中并非如此 （3）．热寂佯谬 奥地利物理学家克劳修斯无限宇宙的能量是守恒 越来越无序 一切变化将会停止 “永恒的死寂” 一、宇宙篇 太 阳 系 宇宙黑洞 探索地外生命 起源与演化 宇宙篇 什么是宇宙大爆炸？ 关于宇宙的起源人们在认知上又经历了怎样的过程？ 宇宙的起源与演化 1古今中外描述宇宙的模型(1) 天似穹颅，陇盖四野 盖天说 天如鸡子，地如鸡子中黄 1古今中外描述宇宙的模型(2) 浑天说 海浮乌龟，龟负四象，象驮大陆，蟒蛇环绕 古代印度的大象龟蛇说 1古今中外描述宇宙的模型(3) 地球为中心，依次排列月、水、金、日、火、木、土、恒星等九重天” 本轮 均轮 托勒密的地心说 1古今中外描述宇宙的模型(4) 正确反映了太阳系的实际，为以后开普勒总结行星运动定律，伽利略、牛顿建立经典力学体系铺平了道路。 哥白尼的日心说 1古今中外描述宇宙的模型(5) 1古今中外描述宇宙的模型(6) 宣夜说 三国西晋时期的哲学家杨泉还提出了“气生银河，再生众星”的思想。他在《物理论》中写道： 主张宇宙无限以及“气”生万物的思想 “天了无质，仰而瞻之，高远无极， 眼瞀精绝，故苍苍然也”。 “日月众星，自然浮生虚空之中， 其行其止皆须气焉” （晋书·天文志） “日月星宿亦积气中之有光耀者”（列子·天瑞篇）。 “气发而升，精华上浮，宛转随流，名之曰天河，一曰云汉，众星出焉”。 2. 从太阳系到广阔的恒星世界 1718年，哈雷首次指出恒星不动是错误的 1837年，斯特鲁维测定织女星与太阳的距离为165万AU，远远超出太阳系 1912年，勒维特发现造父变星的光变周期与光度之间存在着确定关系，从而创立了一种测量遥远恒星的方法 3．银河系的发现 18世纪中，瑞典的斯维登堡、英国的赖特推测，“银河”是一个大量恒星组成的“磨盘”状体系，太阳系虽在其内，可能并不在中央 赫歇尔家族用大量的系统观测事实发现，“银河是一个盘状旋臂结构的星系”，与今天的结论十分接近。这是天文学上的第二个里程碑 赫歇尔兄妹探测了北半球1083个天区共计11万颗恒星，花费了毕生精力，以致妹妹终生未嫁。 1918年，沙普利在上述基础上得出正确结论： “银河系是一个直径约10万光年的透镜形天体系统，太阳处于离中心近3万光年的一条旋臂里” 3．银河系的发现 小赫歇尔在南非好望角探测了南半球2299个天区共探测统计了70万颗星 3．银河系的发现 哈勃1924年确认，北半球天空肉眼可见的仙女座大星云，是一个远在银河之外、距离我们约220万光年的类似银河系的巨大星系。 4．发现河外星系 直到20世纪初，天文学家还认为宇宙仅限于我们的银河系，最遥远的恒星也只是在银河系的边缘