宇宙物理学-宇宙物理学-精选课件(设计).ppt

引力透镜效应 暗物质是不发光的普通物质吗? 人们用多种方法探测可能存在的重子暗物质，表明其不可能大量存在 对星系团的观测表明暗物质约占宇宙总密度的20％，但氘的丰度表明重子物质不可能超过宇宙总密度的5%. 确定宇宙的几何 根据宇宙早期的“声音”，可以确定宇宙几何！ 宇宙是平直的！ 超新星与暗能量的发现 加速的宇宙 和谐宇宙学模型 宇宙之五个时代 Adams Laughlin (1999) t=10n 年 原初时代(primordial era) n6 生星时代(stelliferous era) 6n14 简并时代(degenerate era) 14n39 黑洞时代(black hole era) 39n100 黑暗时代(dark era) 100n 宇宙是怎样变成均匀的? 视界问题 平坦问题 暴胀 (inflation) Guth 为了解决平坦问题和视界问题, 需要暴胀1025 倍以上 宇宙的可观测部分是平直的 混沌暴胀 Linde 宇宙中满足一定条件就会发生暴胀 暴胀处的体积迅速远远超过其它地方 可观测的宇宙只是整个宇宙的一小部分 宇宙是怎样变成不均匀的? 海森堡 根据测不准原理,在微观尺度存在量子涨落 终极理论：大爆炸之前? 世界的本原是弦？ 粒子是弦上的激发 自动包括了引力 世界其实是10维或26维的 如何探测极早期的宇宙 大爆炸之前是什么: 永恒暴胀? 时空概念失效？ 有生于无? 循环宇宙？ 强弱对偶？ ...... 信息藏在密度涨落和引力波中 引力波影响宇宙微波背景的偏振 冷暗物质模型 星系是怎么来的? 大自然给我们的提示星系大尺度结构 Lick North 星系分布图 (1977) CfA 红移巡天发现的“上帝的手指”、“长城”和空洞 暗能量与宇宙的命运 幽灵暗能量 大撕裂 牛顿类比 发现天王星 (Uranus) * William Parsons, 3rd Earl of Rosse, 最大的望远镜，发现螺旋星云 * 什么是暴胀呢？这是宇宙膨胀的一种特殊状态，这时宇宙的膨胀不减速而是加速，宇宙早期在仅仅10-34秒内，宇宙的大小就增加了至少1020倍。在暴胀结束后，宇宙继续膨胀，但膨胀速度逐渐降低，看上去就象标准的大爆炸。 * 宇宙的过去和未来 陈学雷 中国科学院国家天文台 北京天文馆 2009.9.19. 四方上下曰宇，往古来今曰宙 世说新语挑调篇注引尸佼（约390B.C.-330B.C.) 宇宙的概念 《说文》 cosmos (κ?σμο?): order, orderly arrangement universe: from Latin universum, Lucretius (99BC-55BC), uni: one, versum: rotate 关于宇宙历史的三种观点 宇宙创生说 “清阳者薄靡而为天，重浊者凝滞而为地。” 宇宙永恒说 冉求问于仲尼曰：“未有天地可知邪？”仲尼曰：“可。古犹今也。” 宇宙循环说 天开 地成 生物 尧时 宋朝 近代对宇宙的认识 伽利略用望远镜发现银河由很多恒星构成 布鲁诺: 无限宇宙 测定恒星距离 光度法 三角视差法 William Herschel 1785 恒星分布模型 William Herschel 使用的望远镜 Messier (1730-1871) 恒星之外 对星系的认识 Lord Rosses telescope M51 “漩涡” 星系 康德猜想一些星云是与银河系类似的“宇宙岛” 梵高“罗纳河畔的星夜” 元素光谱与天体物理 Fraunhofer (1814) 发现太阳光谱中的暗线 Kirchhoff Bunsen 据此认证了太阳上的元素（1859） Lockyer Janssen (1868) 提出太阳上存在当时未知的元素氦 (helium) Huggins 夫妇观测了大量恒星光谱并确定了其成分和速度 我们在地球上,怎么可能认识宇宙呢？ 关于银河系和旋涡星云的大辩论 Shapley Curtis 太阳在银河系边缘 旋涡星云在银河系内 太阳在银河系中心 旋涡星云是河外星系 小麦哲伦星云中的造父变星 H. S. Leavitt G. Hale Hooker 100inch telescope 哈勃与河外星系 Lundmark 观测的M31新星和亮星 Scheiner 观测M33 光谱 Hubble 观测的造父变星 业余爱好者活动： 星系动物园 人在分类方面往往比计算机更准确, 帮助科学家为一百万个星系分类！ 牛顿宇宙学与奥尔伯斯佯谬 如果宇宙是无限的、永恒的如果恒星均匀分布且始终存在天空的亮度将是无限大 爱因斯坦广义相