基督信仰与物理学.ppt

大纲§一、科学是什么§二、物理学与科学的关系§三、物理学与圣经的关系§四、物理大师的故事§五、总结一、科学是什么§(1)、名词来源§据说文解字，科，会意字：“从禾从斗，斗者量也”；故“科学”一词乃取“测量之学问”之义为名§从唐朝到近代以前，“科学”作为“科举之学”的略语，“科学”一词虽在汉语典籍中偶有出现，但大多指“科举之学” 最早使用“科学”一词之人似可溯及到唐末的罗衮§“科学”一词由近代日本学界初用于对译英文中的“Science”及其它欧洲语言中的相应词汇，欧洲语言中该词来源于拉丁文“Scientia”，意为“知识”、“学问”，在近代侧重关于自然的学问§在日本幕府末期到明治时期，“科学”是专门的“个别学问”，有的在以“分科的学问”的意义被使用着§明治元年，福泽谕吉执笔的日本最初的科学入门书《穷理图解》出版同时，明治时代“science”这个语言进入日本的时候，日本启蒙思想家西周使用“科学”作为译词§甲午海战以后，中国掀起了学习近代西方科技的高潮，清末主要通过近代化之路上走在前面的日本学习近代科学技术许多人认为，中国最早使用“科学”一词的学者大概是康有为他出版的《日本书目志》中就列举了《科学入门》、《科学之原理》等书目。

辛亥革命时期，中国人使用“科学”一词的频率逐渐增多，出现了“科学”与“格致”两词并存的局面在中华民国时期，通过中国科学社的科学传播活动，“科学”一词才取代“格致”§在中国，教科书上一般将科学分为自然科学（或称为理科）和社会科学（或称为文科）而诸如心理学、哲学（有别于科学）在中国与自然科学、社会科学等概念被认为存在划分不清、界限模糊的情况因而“科学”一词常被模糊地使用工程学科称为工科，理科和工科合成理工科，而文科和理科又合称文理科§（2）、“科学”一词的意思§1.科举之学 宋 陈亮 《送叔祖主筠州高要簿序》：“自科学之兴，世之为士者往往困於一日之程文，甚至於老死而或不遇§2. 反映自然、社会、思维等的客观规律的分科知识体系 毛泽东 《在中国共产党全国代表会议上的讲话》：“人们必须通过对现象的分析和研究，才能了解到事物的本质，因此需要有科学 公刘 《太阳的家乡》：“这种悲惨的情况，不是我一个人的力量所能改变的，根本问题是要办教育，叫人们接受科学§3. 特指自然科学 曹禺《北京人》第二幕：“白吃，白喝，白住，研究科学，研究美术，研究文学，研究他们每个人所喜欢的，为 中国 ，为人类谋幸福　　§4. 合乎科学的；合理的。

丁玲 《莎菲女士的日记》：“我不相信恋爱是如此的理智，如此的科学 柯岩 《奇异的书简·船长》：“多么精细，多么科学！完全是科学家的逻辑！”§根据现代汉语词典(中国社会科学院语言研究所词典编辑室，1978年)，科学被解释为：1、反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系2、合乎科学（精神、方法等）的§从准确、可验证性并能达到普遍公认的角度讲，科学一词指自然科学广义的科学又包含了科技及社会学§(3)、科学的分类§按研究对象的不同可分为自然科学、社会科学和思维科学，以及总结和贯穿于三个领域的哲学和数学§按与实践的不同联系可分为理论科学、技术科学、应用科学等§按人类对自然规律利用的直接程度，科学可分为自然科学和实验科学两类§按是否适合用于人类目标来看，科学又可分为广义科学、窄义科学两类§（4）、科学研究的方法§经典的科学方法有两大类，即实验方法和理性方法，具体的说主要就是归纳法和演绎法§一、归纳法§将特殊陈述上升为一般陈述（或定律定理原理）的方法经验科学来源于观察和实验，把大量的原始记录归并为很少的定律定理，形成秩序井然的知识体系，这就是经验科学形成的过程可见怎样的归纳是有效的、可靠的，这是经验科学要研究的最重要的问题。

自从严格意义上的科学延生以来，从未停止过这方面的探索和争论§二、演绎法§应用一般陈述（或公理定律定理原理）导出特殊陈述或从一种陈述导出另一种陈述的方法在演绎论证中，普遍性结论是依据，而个别性结论是论点演绎推理与归纳推理相反，它反映了论据与论点之间由一般到个别的逻辑关系§演绎推理的主要形式是三段论，即大前提、小前提和结论大前提是一般事理；小前提是论证的个别事物；结论就是论点用演绎法进行论证，必须符合演绎推理的形式§（5）、科学的主要特征§对于科学的核心特征或者说所谓科学精神，随着人类的进步，有不同的观点，目前一般认为科学具有如下特征：§理性客观：从事科学研究一般不以“神”、“鬼”、“上帝”为前提（一些科学家仍会信仰宗教，但是"科学"本身是理性思维的结果），一切以客观事实的观察为基础，通常科学家会设计实验并控制各种变因来保证实验的准确性，以及解释理论的能力§可证伪：这是来自卡尔·波普尔的观点，人类其实无法知道一门学问里的理论是否一定正确，但若这门学问有部份有错误时，人们可以严谨明确的证明这部分的错误，的确是错的，那这门学问就算是合乎科学的学问§存在一个适用范围：也就是说任何理论都有适用的范围，任何理论的预测结果都只在一定的精度范围内是正确的。

例如：牛顿万有引力定律在一定精度下是正确的，广义相对论和量子理论在极小极端引力情况下失效，也就是在这种情况下适用精度无限扩大，无法得出有意义结论不过不少科学家们仍然努力寻找与探索是否有某种理论可以囊括所有自然现象，虽然哥德尔定理否定了公理系统实现这一目标的可能性§普遍必然性：科学理论来自于实践，也必须回到实践，它必须能够解释其适用范围内的已知的所有事实 §（6）、科学的分支§一、自然科学§空间科学（太空科学）§地球科学§环境科学§生命科学§化学§物理学§二、社会科学§人类学§经济学§心理学§地理学§语言学§政治学§社会学§三、应用科学§认知科学§计算机科学§工程学§健康学二、物理学与科学的关系§ §物理学（物理学（PhysicsPhysics）是一种自然科学，主要研究的是物质，在时空中物质的运）是一种自然科学，主要研究的是物质，在时空中物质的运动，和所有相关概念，包括能量和作用力动，和所有相关概念，包括能量和作用力更广义地说，物理学是对于大自然的研究分析，目的是为了要明白宇宙的行为　　§物理学是最古老的学术之一在过去两千年，物理学与哲学，化学等经常被混淆在一起，相提并论直到十六世纪之后才单独成为一门现代科学。

§在物理学的领域中，研究的是宇宙的基本组成要素：物质、能量、空间、时间及它们的相互作用；借由被分析的基本定律与法则来完整了解这个系统物理在经典时代是由与它极相像的自然哲学的研究所组成的，直到十九世纪物理才从哲学中分离出来成为一门实证科学§物理学与其他许多自然科学息息相关，如数学、化学、生物、天文和地质等特别是数学和化学化学与某些物理学领域的关系深远，如量子力学、热力学和电磁学，而数学是物理的基本工具，也就是物理依赖着数学　　§现在，物理学已成为自然科学中最基础的学科之一物理理论通常是以数学的形式表达出来经过大量严格的实验验证的物理学规律被称为物理定律然而如同其他很多自然科学理论一样，这些定律不能被证明，其正确性只能靠着反复的实验来检验§物理学的影响深远，这是因为物理学的突破时常会造成新科技的出现，物理学的新点子很容易会引起其它学术领域产生共鸣例如，在电磁学的进展，直接地导致像电视，电脑，家用电器等等新产品，大幅度地提升了整个社会的生活水平；核裂变的成功，使得核能发电不再是梦想§（1）、物理学的发展阶段§物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的，它经历了漫长的发展过程纵观物理学的发展史，根据它不同阶段的特点，大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。

§I、 物理学萌芽时期§在古代，人们对自然界的认识主要依靠直接的观察，和在此基础上进行的直觉的、思辨性总结，来把握自然现象的一般性质，因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测§那时，物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的在这个时期，首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学，如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等§在《墨经》中，有力的概念(“力，形之所以奋也”)的记述；光学方面，积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识《墨经》上关于光学知识的记载就有八条在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述，并且对光的折射现象也作了一定的研究电磁学方面，发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象，并在此基础上发明了指南针声学方面，由于音乐的发展和乐器的创造，积累了不少乐律、共鸣方面的知识物质结构和相互作用方面，提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设　　§在这个时期，观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法，但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法例如，我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验，以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。

§总之，从远古直到中世纪欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪末，由于生产的发展，虽然积累了不少物理知识，也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验，但是这些都还称不上系统的自然科学研究在这个时期，物理学尚处在萌芽阶段§2、 经典物理学时期§十五世纪末叶，基督教的改教运动促进了资本积累，主义生产关系的产生，促进了生产和技术的大发展近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了§系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中，导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”§牛顿力学体系的建立，标志着近代物理学的诞生整个十八世纪，物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段新的科学思想、方法和理论，得到了传播、完善和扩展§牛顿力学完成了解析化工作，建立了分析力学；光学、热学和静电学也完成了奠基性工作，成为物理学的几门基础学科人们以力学的模型去认识各种物理现象，使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想§到了十九世纪，物理学获得了迅速和重要的发展，各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现，新数学方法被广泛引进物理学，相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系，使经典物理学臻于完善。

§3、 现代物理学时期§十九世纪末叶，物理学上一系列重大发现，使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机，从而引起了现代物理学革命由于生产技术的发展，精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况，研究对象由低速到高速，由宏观到微观，深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部，对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识，产生了重大的变革§相对论和量子力学的建立，克服了经典物理学的危机，完成了从经典物理学到现代物理学的转变，使物理学的理论基础发生了质的飞跃，改变了人们的物理世界图景§1927年以后，量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学，得到了迅速的发展物理学向其它学科领域的推进，产生了一系列物理学的新部门和边缘学科，并为现代科学技术提供了新思路和新方法现代物理学的发展，引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化，对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化现在越来越多的事实表明，物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面，正酝酿着新的重大突破现代物理学的理论成果应用于实践，出现了象原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。

这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命，促进生产的发展而随着生产和新技术的发展，又反过来有力地促进物理学的发展这就是物理学的发展与生产发展的辩证关系§物理学的分类简介§●牛顿力学(Mechanics)与理论力学(Rational mechanics)研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律§●电磁学(Electromagnetism)与电动力学(Electrodynamics)研究电磁现象，物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律§●热力学(Thermodynamics)与统计力学(Statistical mechanics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现§●相对论(Relativity)研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律§●量子力学(Quantum mechanics)研究微观物质运动现象以及基本运动规律§此外，还有：粒子物理学、原子核物理学、原子与分子物理学、固体物理学、凝聚态物理学、激光物理学、等离子体物理学、地球物理学、生物物理学、天体物理学等等§研究领域§物理学研究的领域可分为下列四大方面：§1.凝聚态物理——研究物质宏观性质，这些物相内包含极大数目的组元，且组员间相互作用极强。

最熟悉的凝聚态相是固体和液体，它们由原子间的键和电磁力所形成更多的凝聚态相包括超流和波色-爱因斯坦凝聚态（在十分低温时，某些原子系统内发现）；某些材料中导电电子呈现的超导相；原子点阵中出现的铁磁和反铁磁相凝聚态物理一直是最大的的研究领域历史上，它由固体物理生长出来1967年由菲立普·安德森最早提出，采用此名§2.原子，分子和光学物理——研究原子尺寸或几个原子结构范围内，物质-物质和光-物质的相互作用这三个领域是密切相关的因为它们使用类似的方法和有关的能量标度它们都包括经典和量子的处理方法；从微观的角度处理问题原子物理处理原子的壳层，集中在原子和离子的量子控制；冷却和诱捕；低温碰撞动力学；准确测量基本常数；电子在结构动力学方面的集体效应原子物理受核的影晌但如核分裂，核合成等核内部现象则属高能物理 分子物理集中在多原子结构以及它们，内外部和物质及光的相互作用，这里的光学物理只研究光的基本特性及光与物质在微观领域的相互作用§3.高能/粒子物理——粒子物理研究物质和能量的基本组元及它们间的相互作用；也可称为高能物理因为许多基本粒子在自然界不存在，只在粒子加速器中与其它粒子高能碰撞下才出现据基本粒子的相互作用标准模型描述，有12种已知物质的基本粒子模型（夸克和轻粒子）。

它们通过强，弱和电磁基本力相互作用标准模型还预言一种希格斯-波色粒子存在注：希格斯玻色子（Higgs boson），别称上帝粒子（God particle），是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子它是标准模型中最后一种未被发现的粒子它可以帮助解析为何其它粒子会有质量2013年10月8日，诺贝尔物理学奖在瑞典揭晓，比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯因希格斯玻色子的理论预言获奖§4.天体物理——天体物理和天文学是物理的理论和方法用到研究星体的结构和演变，太阳系的起源，以及宇宙的相关问题因为天体物理的范围宽它用了物理的许多原理包括力学，电磁学，统计力学，热力学和量子力学1931年卡尔发现了天体发出的无线电讯号开始了无线电天文学天文学的前沿已被空间探索所扩展地球大气的干扰使观察空间需用红外，超紫外，伽玛射线和x-射线物理宇宙论研究在宇宙的大范围内宇宙的形成和演变爱因斯坦的相对论在现代宇宙理论中起了中心的作用20世纪早期哈勃从图中发现了宇宙在膨胀，促进了宇宙的稳定状态论和大爆炸之间的讨论1964年宇宙微波背景的发现，证明了大爆炸理论可能是正确的大爆炸模型建立在二个理论框架上：爱因斯坦的广义相对论和宇宙论原理。

宇宙论已建立了ACDM宇宙演变模型；它包括宇宙的膨胀，黑能量和黑物质 从费米伽玛-射线望运镜的新数据和现有宇宙模型的改进，可期待出现许多可能性和发现尤其是今后数年内，围绕黑物质方面可能有许多发现§物理学史§伽利略·伽利雷（1564年-1642年）人类现代物理学的创始人，奠定了人类现代物理科学的发展基础§1900-1926年 建立了量子力学§1926年 建立了费米狄拉克统计§1927年 建立了布洛赫波的理论§1928年 索末菲提出能带的猜想§1929年 派尔斯提出禁带、空穴的概念，同年贝特提出了费米面的概念§1947年贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱发明了晶体管，标志着信息时代的开始§1957年 皮帕得测量了第一个费米面超晶格材料纳米材料光子§1958年杰克.基尔比发明了集成电路§20世纪70年代出现了大规模集成电路§物理学六大性质§1.真理性：物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘，反映出物质运动的客观规律§2.和谐统一性：神秘的太空中天体的运动，在开普勒三定律的描绘下，显出多么的和谐有序物理学上的几次大统一，也显示出美的感觉牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。

麦克斯韦电磁理论的建立，又使电和磁实现了统一爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了§3.简洁性：物理规律的数学语言，体现了物理的简洁明快性如：牛顿第二定律，爱因斯坦的质能方程，法拉第电磁感应定律§4.对称性：对称一般指物体形状的对称性，深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性如：物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等§5.预测性：正确的物理理论，不仅能解释当时已发现的物理现象，更能预测当时无法探测到的物理现象例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在，卢瑟福预言中子的存在，菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑，狄拉克预言电子的存在§6.精巧性：物理实验具有精巧性，设计方法的巧妙，使得物理现象更加明显§物理与物理技术的关系：§● 热机的发明和使用，提供了第一种模式：技术—— 物理—— 技术§● 电气化的进程，提供了第二种模式：物理—— 技术—— 物理§当今物理学和科学技术的关系两种模式并存，相互交叉，相互促进“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。

例如：核能的利用、激光器的产生、层析成像技术(CT)、超导电子技术、粒子散射实验、X 射线的发现、受激辐射理论、低温超导微观理论、电子计算机的诞生几乎所有的重大新(高)技术领域的创立，事先都在物理学中经过长期的酝酿§物理学的方法和科学态度：提出命题 → 理论解释 → 理论预言 → 实验验证 →修改理论§现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学，它的产生过程如下：§①物理命题一般是从新的观测事实或实验事实中提炼出来，或从已有原理中推演出来；§②首先尝试用已知理论对命题作解释、逻辑推理和数学演算如现有理论不能完美解释，需修改原有模型或提出全新的理论模型；§④新理论模型必须提出预言，并且预言能够为实验所证实；§⑤一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则，当一个理论与实验事实不符时，它就面临着被修改或被推翻§怎样学习物理学？§著名物理学家费曼说：科学是一种方法，它教导人们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，了解到了什么程度，如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则；如何思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象？§著名物理学家爱因斯坦说：发展独立思考和独立判断的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把专业知识放在首位.如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立思考和工作，他必定会找到自己的道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化 。

§学习的观点：从整体上逻辑地，协调地学习物理学，了解物理学中各个分支之间的相互联系§物理学的本质：物理学并不研究自然界现象的机制（或者根本不能研究），我们只能在某些现象中感受自然界的规则，并试图以这些规则来解释自然界所发生任何的事情我们有限的智力总试图在理解自然，并试图改变自然，这是物理学，甚至是所有自然科学共同追求的目标§以物理学为基础的相关科学：化学，天文学，自然地理学等物理学的地位三、物理学与圣经的关系§1、宇宙之起源§2、宇宙宏观之大§3、粒子微观之小§4、天体运动之精准§5、天体之复杂程度§6、物理规律之稳定1、宇宙的起源——宇宙有一个开始§圣经的观点：宇宙有一个开始§创世记1：1节：“起初，神创造天地§代上:16:26、诗96：5：外邦的神都属虚无，惟独耶和华创造诸天§1929年，美国天文学家哈勃提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说这是一个具有里程碑意义的发现不管你往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去换言之，宇宙正在不断膨胀这意味着，在早先星体相互之间更加靠近事实上，似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻，它们刚好在同一地方，所以哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙无限紧密。

注1：Edwin Powell Hubble§爱德温·鲍威尔·哈勃（Edwin Powell Hubble，1889年11月20日－1953年9月28日），美国著名的天文学家证实了银河系外其他星系的存在，并发现了大多数星系都存在红移的现象，建立了哈勃定律，是宇宙膨胀的有力证据（参见大爆炸理论）哈勃是公认的星系天文学创始人和观测宇宙学的开拓者并被天文学界尊称为星系天文学之父为纪念哈勃的贡献，小行星2069、月球上的哈勃环形山以及哈勃太空望远镜均以他的名字来命名Hubble Space Telescope§哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope，缩写为HST），就是以天文学家爱德温·哈勃（Edwin Powell Hubble）为名，在轨道上环绕着地球的望远镜它的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处-影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器它已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识哈勃的哈勃超深空视场是天文学家曾获得的最深入（最敏锐的）的光学影像。

注2：多普勒效应§辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 (蓝移(blue shift))在运动的波源后面，产生相反的效应波长变得较长，频率变得较低 (红移 (red shift))波源的速度越高，所产生的效应越大根据光波红 /蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度除非波源的速度非常接近光速，否则多普勒位移的程度一般都很小所有波动现象 (包括光波) 都存在多普勒效应奥地利物理学家多普勒奥地利物理学家多普勒（1803——1853）多普勒效应是指由于波源和观察者之间多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，它是奥地利物理学家多普勒化的现象，它是奥地利物理学家多普勒在在18421842年发现的．年发现的． 练习 单位时间内单位时间内观察者数得的观察者数得的人数与实际通人数与实际通过的人数相同过的人数相同单位时间内观单位时间内观察者数得的人察者数得的人数变多单位时间内观单位时间内观察者数得的人察者数得的人数变少。

数变少多普勒效应的应用多普勒效应的应用多多普普勒勒天天气气雷雷达达 多普勒颈脑血液测速仪多普勒颈脑血液测速仪 多普勒水流测速仪多普勒水流测速仪美国美国AH-64“阿帕奇阿帕奇”直升机直升机 多普勒导航系统多普勒导航系统法国幻影法国幻影2000战斗机战斗机GPSGPS技术( (多普勒频移观测法) 注3：光谱红移§辐射指的是能量以波或是次原子粒子移动的型态传送，天体具有一定波长的辐射§根据多普勒效应，辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 (蓝移(blue shift))在运动的波源后面，产生相反的效应波长变得较长，频率变得较低 (红移 (red shift))波源的速度越高，所产生的效应越大根据光波红 /蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度光谱红移说明宇宙在膨胀根据多普勒效应，远离我们的星球发出的光线波长会变大，而红色光波长较大，我们在地面上观察到星球的光线会变红，这就是光谱红移现象，光谱红移说明宇宙在膨胀宇宙大爆炸的发现历程§最直接的证据来自对遥远星系光线特征的研究二十世纪20年代，天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）研究了维斯托·斯里弗（Vesto Slipher）所作的观测。

他注意到，远星系的颜色比近星系的要稍红些哈勃仔细测量了这种红化，并作了一张图他发现，这种红化是系统性的，星系离我们越远，它就显得越红§光的颜色与它的波长有关在白光光谱中蓝光位于短波端，红光位于长波端遥远星系的红化意味着它们的光波波长已稍微变长了在仔细测定许多星系光谱中特征谱线的位置后，哈勃证实了这个效应他认为，光波变长是由于宇宙正在膨胀的结果哈勃的这个重大发现奠定了现代宇宙学的基础微波辐射§早在四十年代末，大爆炸宇宙论的鼻祖伽莫夫认为，我们的宇宙正沐浴在早期高温宇宙的残余辐射中，其温度约为6K正如一个火炉虽然不再有火了，还可以冒一点热气§1964年，美国贝尔公司年轻的工程师－彭齐亚斯和威尔逊，在调试他们那巨大的喇叭形天线时，出乎意料地接收到一种无线电干扰噪声，各个方向上信号的强度都一样，而且历时数月而无变化§难道是仪器本生有毛病吗？或者是栖息在天线上的鸽子引起的？他们把天线拆开重新组装，依然接收到那种无法解释的噪声这种噪声的波长在微波波段，对应于有效温度为3.5K的黑体辐射出的电磁波（它的谱与达到某种热平衡态的熔炉内的发光情况精确相符，这种辐射就是物理学家说熟知的"黑体辐射"）他们分析后认为，这种噪声肯定不是来自人造卫星，也不可能来自太阳、银河系或某个河外星系射电源，因为在转动天线时，噪声强度始终不变。

§后来，经过进一步测量和计算得出辐射温度是2.7K，一般称之为3K宇宙微波背景辐射这一发现，使许多从事大爆炸宇宙论研究的科学家们获得了极大的鼓舞因为彭齐亚斯和威尔逊等人的观测竟与理论预言的温度如此接近，正是对宇宙大爆炸论的一个非常有力的支持！这是继1929年哈勃发现星系谱线红移后的又一个重大的天文发现§宇宙微波背景辐射的发现，为观测宇宙开辟了一个新领域，也为各种宇宙模型提供了一个新的观测约束，它因此被列为20世纪60年代天文学四大发现之一彭齐亚斯和威尔逊于1978年获得了诺贝尔物理学奖瑞典科学院在颁奖决定中指出：这一发现，使我们能够获得很久以前宇宙创生时期所发生的宇宙过程的信息美国贝尔实验室简介§贝尔实验室美国总部位于新泽西默里·希尔的，这里是很多发明创造和科学突破的诞生地§贝尔实验室或贝尔实验室，最初是贝尔系统内从事包括交换机，电缆，半导体等电信相关技术的研究开发机构贝尔实验室是公认的当今通信界最具创造性的研发机构，在全球拥有10000多 名科学家和工程师，为朗讯科技公司及朗讯客户提供高技术的服务与支持§1925年1月1日，当时AT&T总裁，华特·基佛德（Walter Gifford）收购了西方电子公司的研究部门，成立一个叫做“贝尔实验室公司”的独立实体，后改称贝尔实验室。

AT&T和西方电子各拥有该公司的50%的股权今天，它是朗讯科技公司的研究开发部门贝尔实验室承担的任务是提供技术以创建世界上最先进的电信系统 贝尔实验室自成立以来共推出27，000多项专利，平均每个工作日推出4项专利在二三十年代，贝尔实验室的研究人员推出了远距离电视传输和数字计算机，领导了有声电影和人工喉的开发两项信息时代的重要发明-晶体管和信息论都是贝尔实验室在40年代研究出来的贝尔实验室在50和60年代的重大发明有太阳能电池，激光的理论和通信卫星贝尔实验室美国总部发现宇宙微波背景辐射人类历史上第一个晶体管验证电子波动性二、宇宙之大§人用肉眼来看星空，不过有六千个小星但若用美国巴洛马山上五公尺直径的望远镜来看，则可看到三百万个银河系，每个银河系约有恒星五百万，大多数比太阳大万倍，光度强千倍太阳系之大§太阳系内包括九大行星，约四十卫星，三万小游星，无数小流星；地球直径为七千九百哩，但是土星比地球大九十三倍，木星比地球大一千二百七十九倍，太阳则比地球大一百三十万倍；地球距离太阳九千三百万哩天空的伟大§夜间看见天空有些微星，似灭不灭的在空中闪烁，这些皆是恒星，比太阳还大距离地球最近的一个，名叫半人马座比邻星。

光的速度每秒钟三十万公里，可绕地球八周昴星的光射到地球要走四年四个月，体积比太阳大二十万倍天狼星距离地球八个半光年北极星距离地球四十又半光年半人马座比邻星天狼星银河星系的伟大§银河系由无数星球集合而成因为距离太远，肉眼只见白光一片但银河不过是天空中三百万个银河星系中的一个而已宇宙到底有多大？至今还无法测度奇妙的转动§星球运行的秩序、角度、速度，各循轨道，丝毫不乱百年以前即可算出某二星应于某年某月某日某时某分在某处会合§地球虽大，只是太阳系的一部分；太阳系又是银河系的一部分；银河系又是整个天体的一部分地球带着月亮以每秒三十公里的速度绕着太阳旋转太阳带着地球等九行星，以每年一千五百亿哩之速度，在轨道上绕着昴星旋转昴星又绕着不知名的中心旋转；不知名的中心又绕着天体的中心旋转无数光辉灿烂的星系，在太空之中旋转前进你看伟大不伟大呢？宇宙的浩瀚规律真是使我们叹为观止哪哪个个走走得得更更准准？？三、粒子之小§假定我们从一个针头上每一秒钟拿去一百万个原子，需要两亿五千三百万年，才能将所有的原子拿完原子虽然如此微小，但是每一个原子又像一个太阳系，当中有一个核心，四周绕着若干电子，以惊人的速度围着核心转个不休。

我们觉得一块铁一块铜，是不动的，其实不然，一切的物质都在动的状态中一粒用显微镜无法看见的原子，却具有出乎人意料之外的威力浩瀚却精准的宇宙显明有一位创造者§创:1:1 起初，神创造天地§伯:38:3 你能系住昴星的结吗？能解开参星的带吗？§摩:5:8 要寻求那造昴星和参星，使死荫变为晨光，使白日变为黑夜，命海水来浇在地上的―耶和华是他的名；§宇宙太复杂了，以至于科学家需要大量的精力也仅仅知道冰山一角研究者花费心血不能理解这个宇宙，我们就可以知道，那位宇宙的创造者，他智慧的伟大是我们无法想象的。