《宇宙的未来》课件

宇宙的未来Z m “宇宙有开端吗？如果有的话，在此之前发生过 什么？宇宙从何处来，又往何处去？”史蒂芬·霍金“即便把我关在果壳里， 仍然自以为无限空间之王！” 哈姆雷特莎士比亚轮椅上的传奇科学家江泽民会见霍金史蒂芬.霍金1942年1月8 日出生于英国的牛津，这是一 个特殊的日子，现代科学的奠 基人伽利略正是逝世于300年 前的同一天。 霍金在牛津大学毕业后即 到剑桥大学读研究生，这时被诊断患了“卢伽雷病”，不久，就完全瘫痪 了。1985年，霍金又因肺炎进行了穿气管手 术，此后，他完全不能说话，依靠安装在轮 椅上的一个小对话机和语言合成器与人进行 交谈；看书必须依赖一种翻书页的机器，读 文献时需要请人将每一页都摊在大桌子上，然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般 地逐页阅读 霍金正是在这种一般人难以置信的艰难 中，成为世界公认的引力物理科学巨人。霍 金在剑桥大学任牛顿曾担任过的卢卡逊数学 讲座教授之职，他的黑洞蒸发理论和量子宇 宙论不仅震动了自然科学界，并且对哲学和 宗教也有深远影响。 从宇宙大爆炸的起点到黑洞辐射机制， 霍金对量子宇宙论的发展作出了杰出的贡献 。他的目标是解决从牛顿以来一直困扰人类 的“第一推力”问题。他的宇宙模型是一个封闭的无边界的有限的四维时空， 宇宙的演化完全取决于物理定律。 霍金坚信，关于宇宙的起源和命运 的基本思想可以不用数学来陈述，而且 没有受过专业训练的人也能理解。他曾 在通俗演讲里，生动地向听众解释“利 用光速，从黑洞进去，从白洞到宇宙另一区域去作时空旅行”的 设计，是有趣的科学幻想，而现实却是难 以做到的简明道理。经过数年的辛勤写作 和修改，于1988年4月正式出版宇宙论科 普著作时间简史。书中引导读者遨游 外层空间奇异领域，对遥远星系、黑洞、 夸克、大统一理论、“带味”粒子和“自旋” 的粒子、反物质、“时间箭头”等进行探索 。时间简史，已用33种文字发行了 550万册，如今在西方，自称受过教育的 人若没有读过这本书，会被人看不起。 医生曾诊断身患绝症的霍金只能活两年， 他之所以能支持到今天并取得卓越成就， 最主要的是他具有强烈的使命感和极其坚 强的意志。霍金的一生，是人类意志力的 记录，是科学精神创造的奇迹。 这是美国 宇航局海 盗号环绕 器拍摄的 火星全球 照片。图 中可以清 晰地看到 巨大的“水 手谷”。水 手谷长约 4000公里 ，深度约8 公里火星表面火星表面的景色。这是由着陆在火星表面的探路 者号探测器拍摄的。远处可见名为“双子峰”的火 星山峰这是位于北天天龙星座的行星状星云 NGC 6543，俗称“猫眼星云”。距地球约3000光年沙漏星 云 ”MyCn 18距地 球约 8000光 年。它 是一个 年轻的 行星状 星云这是著名的“指环星云”M57。这个行星状星云 的直径约是1光年，距地球约1000光年，位于 天琴座这是距地球约3000光年的“蛋形星云” 。其中央 的恒星与太阳类似，它成为一颗红巨星还不到 一百年这是著名的“蟹状星云”。“蟹状星云”是一颗 1054年爆发的超新星的遗迹，距地球约6500光 年阅读文章 · 赏析归纳（1-6 ）先表明预言宇宙的信心1. 这部分先说明什么？2. 这篇讲演的主题是预言宇宙的未来, 为什么开篇（1-5）先罗列了一些巫师 们预言屡屡失败的尴尬的事件？通过对比说明巫师们的预 言缺乏科学根据，只是一些模 棱两可的判断，而真正的技巧 在于解释。这与科学家的预言 有很大的区别。2. 作者认为，科学家预言宇宙的未来，必须摆脱哪些思想局限？分析阻碍预言的东西1. 这部分说明什么情况？阅读文章 · 赏析归纳（7-11）思想局限有四个方面1 我们只了解正常情况下物体的 科学定律，不知道制约在极端 条件下的精确定律，故不能预 言宇宙的未来。（7-8）2 我们受到时间尺度的制约，故 不能预言宇宙的未来。（9）43我们毁坏和消灭环境能力的增长 比利用这种能力的智慧的增长快 得多，故不能预言宇宙的未来。 （10）我们不能肯定星球在轨道上的微 小扰动长期积累会产生怎样的变 化，故不能预言宇宙的未来 （11）作者认为科学家可以预言宇宙的 未来的根据是什么？指出可预言的科学依据阅读文章 · 赏析归纳（12-13）1. 这部分是写什么的？1. 我们观察到的从外空间各个方向来的 微波幅射背景的温度极其接近，这表明宇 宙的膨胀是平滑而非混沌的。（12）2. 我们根据地球在太阳系中的地位以 及其所属的星系中的地位，推断出任何 其他星系的任何背景亦相同，故可确定 在大尺度下宇宙的行为是简单的，可以 预言 。 （13）2. 作者是如何描绘宇宙未来的 样子的呢？阅读文章 · 赏析归纳（14-21）描绘宇宙未来具体景象1. 这一部分如何概括？大爆炸形成宇宙的膨胀。如果 宇宙的密度大于某个临界值， 吸引力将最终使膨胀停止并使 宇宙开始重新收缩，最终宇宙 就会坍缩到一个具有无限密度 的奇性的大挤压，时间本身就 会在大挤压处终结。大挤压之 后的存在是不能预言的。如宇宙密度小于该临界值，宇宙 就不会坍缩，它会继续永远膨胀下去 ，星系们会继续以恒常速度相互离开 。现在的宇宙正在膨胀 ,至少在100亿 年内不会停止。（1419）在大约100亿年以后，宇宙中大多数 恒星都已把燃料耗尽，似太阳质量的恒 星，不是变成白矮星就是变成中子星， 具有更大质量的恒星会变成黑洞。这些 宇宙残留物继续绕着银河系中心每100亿 年转一圈，它们互相碰撞，使一些被抛 到星系外面去，余下的会渐渐在中心附 近稳定下来，最终汇聚在一起，形成一 个巨大的黑洞。最后这个黑洞可能在10 的90次方年的时间蒸发掉（ 2021）在对宇宙的未来的预言中， 存在哪些不确定的因素？阅读文章 · 赏析归纳（22-25）影响预言的不确定因素1. 这部分说明什么情况？有两个一是可能存在当前我们未 知的暗物质，它们会影响大爆 炸后一秒钟内宇宙的初始密度 ，从而影响对宇宙最终坍缩时 间的确定（22、23）二是对宇宙的初始密度的确定有着不同的认识：一是按 照人择原理去确定，一是按照 暴涨理论去确定。二者有较大 差距（24-25）阅读文章 · 赏析归纳（26）1. 最后一部分做什么？对全文进行小结 2. 总结的要点是什么？人们可以预言未来，但宇宙的未 来是坍缩还是无限膨胀，尚难定论。 因为宇宙现有密度似乎非常接近于把 坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度 。小结全文思路结构1-6：先表明预言宇宙的信心 7-11：再分析阻碍预言的东西12-13：指出可预言的科学依据14-21：描绘宇宙未来具体景象22-25： 影响预言的不确定因素 26：最后对全文进行下小结作为一篇关于宇宙未来的演讲词，本文 的大量篇幅是较为严肃的科学话题，运用了 好多专业术语，容易使人感到沉闷。但是霍 金的聪明之处在于他运用了许多幽默风趣的 语言，使得这样一篇旨在说明科学道理的学 术演讲，让人能够在一种轻松愉快的气氛中 认真听下去。这样的语言是很多的，例如：“ 幸运的是，数人名看来要花 语言艺术风格小结这篇演讲词的语言特点怎样？ 幽默风趣很长的时间。”“你在实际上不可能预测出 来数字，否则的话，物理学家就会在赌场 发财。”“即便宇宙将要坍缩，我可以满怀 信心地预言，它至少在一百亿年内不会停 止膨胀。我预料那时自己不会留在世上被 证明是错的。”“如果暴涨理论是正确的， 则宇宙实际上是处在刀锋上。所以我正是 继承那些巫师或预言者的良好传统，两方 下赌注，以保万无一失。” 再见！