中科大宇宙学专题讲座：人类对宇宙的认识.pptVIP

1922年，前苏联科学家弗里德曼应用不加宇宙项的场方程，得到了一个动态宇宙模型：宇宙可能是膨胀的，也可能是收缩的，或者是脉动的。 假设：（1）宇宙是各向同性的， （2）宇宙是均匀的 。 动态宇宙模型 1927年，比利时勒梅特得到类似的 膨胀宇宙模型。 静态宇宙 动态宇宙 20世纪20年代 发现：多数星系发出的光谱发生红移。 说明：多数星系在向我们远离的方向上退行。 星系推行 红移示意图 天文学家观测到所有遥远星系正在远离银河系 哈勃定律 哈勃定律（ 1929年）： 河外星系的红移大小正比于它们 离开银河系中心的距离。（河外星系的退行速度（V）与它们离我们的距离成正比）即 ： V=HR H：哈勃常数71公里/（秒·百万秒差距） 宇宙学中最重要的实验定律 宇宙大爆炸理论 1948年伽莫夫等人，结合当时核物理的知识，提出了宇宙大爆炸理论，认为今天看到的宇宙膨胀逆着时间追溯回去，则宇宙起源于高温高密的“原始火球”的大爆炸。在爆炸开始几分钟里元素从辐射和核粒子的原初混合物中形成。 大爆炸理论的依据 （1）宇宙的年龄 (2)星系红移 （3）宇宙微波背景辐射（首要证据） （4）宇宙元素的丰度 1950年，伽莫夫研究了宇宙的早期（最初十万年）。提出了一切星系形成前的宇宙是均匀的高温高密气体的观念，今天宇宙是演化产生的。 反对者讥讽地称它为大爆炸理论， 并斥之为伪科学。 一个新科学理论要被人们普遍接受， 　　必须提出关键性的预言， 　 等待将来的观测来证实或证伪． 大爆炸理论关键预言就是： 宇宙背景辐射 遗留的光子没有热碰撞， 但它依然随宇宙膨胀而降温。 伽莫夫估出它今天温度应低于10 K. 其主要辐射在射电和微波波段。 大爆炸后约38万年，宇宙温度降到约4000K，质子能俘获电子而形成中性的氢原子，从大爆炸中产生的光子开始自由运动而充满宇宙空间 背景辐射是早期宇宙留下的遗迹， 问题在于它是否确实存在。 65年， Bell电话公司 彭齐亚斯、威尔逊 意外地在4070MHz上发现了一种背景信号，温度为3K. 意外---偶然----必然 多余的天线温度 * * 人类对宇宙的认识 浙江省教育厅教研室 一、历史回顾 宇宙是什么？ 宇宙有多大？ 宇宙从哪里来？ …… 四方上下曰宇，古往来今曰宙 ——宇宙就是空间与时间 易： 无极生太极，太极生两仪 两仪生四象，四象生八卦，以至无穷 柏拉图主义:用匀速圆周运动来描述 天体的运动 亚里斯多德对地球处于宇宙中心的论证 托勒密体系(地心说) 《天体运动论》 （1543年） 影响有限 少数数学家接受了哥白尼的学说. 一些著名学者如弗朗西斯·培根等明确表示反对地动说。 1616年教廷裁定：哥白尼学说是“错谬的和完全违背圣经的”。 影响如何? 有证据吗? 恒星周年视差 （1838年贝塞尔,1822年教庭裁定太阳是行星系的中心) 地球自转，抛体落点偏西 （17世纪，伽利略） 迟到的证据! 伽利略的贡献 两架伽利略望远镜，现藏佛罗伦萨博物馆。 《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》 大自然和它的规律， 隐匿在黑暗中。 上帝说， “让牛顿去吧！” 一切便都分明。 ——普柏 牛顿的无限宇宙 在1687年,《自然哲学的数学原理》 “天—地”的统一 绝对的时间和空间 牛顿的无限宇宙模型： 宇宙是无限无边的。宇宙空间均匀分布着无限多的天体，相互之间与万有引力联系 牛顿宇宙稳定吗？ 宇宙无限吗？ 有限宇宙 无限宇宙 万有引力与无限宇宙的矛盾 引力佯谬 （西里格，1895年指出引力无限大问题） 光度佯谬 （奥伯斯，1826年指出的夜黑问题） 狭义相对论如果我不发现， 5年之内就会有人发现。 广义相对论如果我不发现，