中國科技大學地球科學概論2學習課件

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1、第二章 宇宙演化 宇宙尸佼的宇宙:四方上下,宇 古往今來,宙民歌的宇宙:天似穹廬,籠罩四野霍金的宇宙:無邊界有限宇宙馬克思的宇宙:時空無限 1. 盤古開天,創(chuàng)世紀與無中生有 傳說與神話 宗教將神話加工成教義 圣經(jīng)開宗明義: “起初,神創(chuàng)造天地,地是空虛混沌,淵面黑暗?!薄吧裾f要有光就有了光,神看光是好的,就把光暗分開了。神稱光為晝,暗為夜。有晚上,有早晨,這是頭一日?!?空氣,海,地,太陽,眾星,大魚,飛鳥 牲畜,昆蟲和野獸,第七日 人 易 關(guān)于宇宙我們都知道了 陰陽兩儀變化闡釋宇宙萬物的變化法則:無極生太極,太極生兩儀兩儀生四象,四象生八卦,以至無窮 (見下頁圖) 我什么都知道了 程伊川:陰

2、陽分離就不再有道,形成陰陽 的因才是正道。 陰陽是氣 形而下; 道是形成陰陽的理 形而上。朱熹:無極而太極。 太極是陰陽的因,是無極。老子:無,以無為有道; “無”中生有 裂變 演化 2. 宇宙觀與宇宙學的兩類時空 假定:宇宙是有起源的,是有限的 問題:? 回答:宇宙是無限的,在時空兩個方面 被打擊的教會和教會的打擊 如哥白尼,伽利略,布魯諾 上帝在科學的宇宙中找到了自己的地盤“無產(chǎn)階級”將宇宙學當成了活靶子 它與奧德斯丁站在了一起。 科學的傲慢不能校正常識的偏見。* 我的宇宙觀:宇宙是時空無限的* 我們目及的宇宙:有限無邊? 宇宙學家可以把目及的宇宙一直追溯到時間的地點,把全部的物質(zhì)反演回這

3、個起點所在的空間。 3. 科學對宇宙的認識過程v 宇宙或創(chuàng)世以來沒有改變過 無限的宇宙從來都是如此v “變”證據(jù)在積累,19世紀以來 地質(zhì)學證明:巖石的形成,化石 Boltzmann的熱力學第二定律: “宇宙中無序度的總量(由熵測量)隨時間增加”,宇宙只能運行有限的時間。 否則:無序!恒溫-穩(wěn)衡態(tài)宇宙的提法 穩(wěn)衡態(tài)宇宙論 宇宙空間中,由連續(xù)產(chǎn)生的物質(zhì)將會形成新的星系,每5千億年在一升體積內(nèi)將創(chuàng)造出一個氫原子。 困難:1. 萬有引力-引力佯繆 牛頓的哲學思考:一個無限的恒星集合不會落到一起。因為不存在可供它們落下去的中心。 2. 光度佯繆(奧爾勃斯佯繆) 恒定不變的宇宙存在很多困難,但是直到二十

4、世紀初葉,誰也沒有想過:“宇宙也許是隨時間演化的”。牛頓,愛因斯坦也不例外。 牛頓的引力場:空間 愛因斯坦(1905)狹義相對論:時間空間(背景),時空中的宇宙事件。 1915年,廣義相對論引入一個新概念:“引力不僅僅是在一個固定的時空背景里作用的力,引力還是由在時空中物質(zhì)和能量引起的時空畸變?!薄拔镔|(zhì)的運動可以彎曲時空”。 時空中的炮彈,行星,光線; 宇宙彎曲-宇宙失衡 宇宙中項-永遠持續(xù)下去的靜態(tài)宇 宙模型 弗里德曼證明了: 相對論 膨脹的宇宙 哈勃的發(fā)現(xiàn),大爆炸宇宙模型 4. 哈勃發(fā)現(xiàn)了非穩(wěn)衡宇宙 紅移(見圖) 多普勒效應(yīng)1929年,24個星系,d已知 V=Kd ; V=Hod Ho =

5、150km/秒.千萬光年 5. 2.7K的發(fā)現(xiàn)1925年,貝爾實驗室 央斯基 最大的無線電干擾-射電輻射源 射電天文學 3萬個射電源 “類星體,脈沖星,3K,星際有機分子譜線”普:R.H迪克60年代尋找5K. 1962年,彭齊亞斯,威爾遜 1964年,排除噪聲 1965年 1978年獲諾貝爾物理學獎 v “他們的發(fā)現(xiàn)是一項根本性的發(fā)現(xiàn),它使人們很有可能得到關(guān)于很久以前-在宇宙形成時-所發(fā)生的宇宙變化過程的信息?!眝 意外-偶然-必然 6. He的豐度 預言:天體He豐度為宇宙 成分的26% 7. 天體年齡 8. 宇宙事件 宇宙的時間歷程 9. 宇宙的結(jié)局 “凡是形成的東西都是要滅亡的?!?宇宙

6、有起源,宇宙有終結(jié);“杞人憂天” 預言并非都是騙局 關(guān)鍵是宇宙的平均密度 取決于將行星系拉回來的引力的大小 引力取決于:宇宙中物質(zhì)總量,宇宙半徑 宇宙也會衰老 哥白尼原理 宇宙中沒有任何一點具有優(yōu)越性,所有的位置都是平權(quán)的。 有限的無邊宇宙沒有中心。 上帝在科學的宇宙中找到了自己的地盤“無產(chǎn)階級”將宇宙學當成了活靶子 它與奧德斯丁站在了一起。 科學的傲慢不能校正常識的偏見。* 我的宇宙觀:宇宙是時空無限的* 我們目及的宇宙:有限無邊? 宇宙學家可以把目及的宇宙一直追溯到時間的地點,把全部的物質(zhì)反演回這個起點所在的空間。 3. 科學對宇宙的認識過程v 宇宙或創(chuàng)世以來沒有改變過 無限的宇宙從來都是如此v “變”證據(jù)在積累,19世紀以來 地質(zhì)學證明:巖石的形成,化石 Boltzmann的熱力學第二定律: “宇宙中無序度的總量(由熵測量)隨時間增加”,宇宙只能運行有限的時間。 否則:無序!恒溫-穩(wěn)衡態(tài)宇宙的提法 4. 哈勃發(fā)現(xiàn)了非穩(wěn)衡宇宙 紅移(見圖) 多普勒效應(yīng)1929年,24個星系,d已知 V=Kd ; V=Hod Ho =150km/秒.千萬光年 v “他們的發(fā)現(xiàn)是一項根本性的發(fā)現(xiàn),它使人們很有可能得到關(guān)于很久以前-在宇宙形成時-所發(fā)生的宇宙變化過程的信息?!眝 意外-偶然-必然 8. 宇宙事件

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