自然物質(zhì)系統(tǒng)的演化發(fā)展第五講

自然物質(zhì)系統(tǒng)的演化發(fā)展第五講第五講自然物質(zhì)系統(tǒng)的演化發(fā)展一、自然物質(zhì)系統(tǒng)的演化過程二、演化與自組織三、自然物質(zhì)系統(tǒng)演化的方向性四、自然物質(zhì)系統(tǒng)演化的規(guī)律五、自然物質(zhì)系統(tǒng)中的人類宇宙圖景的演化一宇宙圖象的歷史發(fā)展二大爆炸學(xué)說的提出1建立大爆炸學(xué)說的依據(jù)2大爆炸學(xué)說的建立3大爆炸學(xué)說的證據(jù)4存在的問題《淮南子·齊俗訓(xùn)》：往古來今謂之宙，四方上下謂之宇。張衡《靈憲》：宇之表無極，宙之端無窮。王勃《滕王閣序》：天高地迥，覺宇宙之無窮；興盡悲來，識盈虛之有數(shù)。古希臘的阿爾基塔：能否伸出手杖。布魯諾：手伸出天球外。洛克：手能否伸出身體之外。楊慎《升奄集·辨天外之說》：天有極乎？極之外何物也？天無極乎？凡有形必有極?？档碌亩杀撤矗赫}：世界在時間上有開端，在空間方面也有界限。反題：世界沒有開始，在空間方面也沒有界限，它在時間和空間兩方面都是無限的。宇宙學(xué)佯謬牛頓認(rèn)為：宇宙若是有限的，由于萬有引力的作用，必然會坍縮，因此宇宙是無限的。光度佯謬：1820年，奧爾伯斯（Olbers）指出，如果宇宙是無限的，那么就有無限多的恒星，宇宙的背景就應(yīng)該是亮的。引力佯謬：1894年西利格爾（Seeliger）指出，在宇宙空間的每一點，引力勢都無限大，任何物質(zhì)都受到無限大的力的作用，因而每個物體都要獲得無限大的加速度和速度。1917年，愛因斯坦建立“有限無界”宇宙模型。為保持宇宙的穩(wěn)定，引入一個“宇宙項”，以其所具有的斥力與引力相平衡。這是一個靜態(tài)的宇宙模型。1922年，弗里德曼得出了非靜態(tài)的宇宙模型。

河外星系的譜線紅移：河外星系中的恒星的光譜與銀河系一樣具有吸收的特征線族，但這些線族都向光譜的紅端移動。多普勒效應(yīng)：聲源迎面而來，聲音的頻率變高，聲源遠(yuǎn)離時，聲音的頻率變低。用多普勒效應(yīng)解釋紅移，表明河外星系退行。哈勃定律：V=DH星系退行的速度與距離成正比。1927年，勒梅特提出膨脹宇宙模型1948年，伽莫夫提出宇宙大爆炸假說將元素的生成與宇宙的誕生聯(lián)系在一起。從10－2秒起描述，爆炸后3分鐘，質(zhì)子與電子結(jié)合成氫。20世紀(jì)80年代，提出暴脹宇宙論，從10－46秒開始描述。10億1個正粒子,10億個反粒子。英國理論物理學(xué)家史蒂芬·霍金提出宇宙起源是無中生有。大爆炸加暴脹，稱為標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型按大爆炸和暴脹宇宙論的觀點，形成后的宇宙經(jīng)歷以下幾個演化階段：1、基本粒子形成階段2、輻射階段或核合成階段3、實物階段恒星演化經(jīng)歷四個階段：引力收縮階段；主序星階段；紅巨星階段；脈沖和高密階段1氦豐度宇宙中各星體的氦含量大約為30%2宇宙的年齡大爆炸宇宙論與哈勃定律推得宇宙年齡為100億年——200億年。33K微波背景輻射1964年，彭齊亞斯，威爾遜在實驗室中發(fā)現(xiàn)并測定宇宙背景輻射，溫度大約為2.7k。

大爆炸學(xué)說遇到的問題1出現(xiàn)譜線藍(lán)移現(xiàn)象2反物質(zhì)、暗物質(zhì)3膨脹與密度4膨脹與收縮5原始狀態(tài)地球的演化一、地球內(nèi)部圈層的形成和演化二、地球外部圈層的形成和演化三、地殼運動地殼活動的三部曲：大陸飄移假說、海底擴(kuò)張學(xué)說、板塊構(gòu)造理論。

引力勢能反應(yīng)加快冷起源溫度升高超過鐵的熔點

放射性蛻變

物質(zhì)熔融分化鐵、鎳重元素下沉地核硅酸鹽上浮地幔引力與斥力作用更輕元素從地幔分離地殼

COCO2大氣從地球原始大氣NH3

紫外線內(nèi)部逸出CH4光合作用

H2OO2O2增加氧化作用

N2

大氣圈

H2O

水圈1912年，魏格納（A.L.Wegener）提出大陸漂移假說提出大陸漂移學(xué)說的依據(jù)：1大西洋兩岸的古生物化石和現(xiàn)存的生物種群之間存在著親緣關(guān)系。2大西洋兩岸地質(zhì)構(gòu)造的巖層相同，海岸線相似，山脈古代褶皺方向一致。3極地存在熱帶植物和熱帶沙漠遺跡，赤道附近和南半球發(fā)現(xiàn)冰川遺跡。魏格納

AlfredLotharWegenar

1880－19301915年出版了《海陸的起源》提出了板塊學(xué)說。1930年11月1日，他50歲生日那天，在格陵蘭領(lǐng)隊探險遇難。大西洋兩岸明顯的對稱性1915年，德國氣象學(xué)家魏格納發(fā)表了一篇關(guān)于大陸飄移的學(xué)說，表述說：現(xiàn)有的這些大陸最開始是由一片超大陸（聯(lián)合古陸）分解而成，由于缺乏有利證據(jù)，40多年來他的理論一直不為人所接受。

板塊移動圖大陸漂移學(xué)說存在的缺陷1大陸漂移的動力機(jī)制是地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力和潮汐摩擦力2認(rèn)為海洋是平坦的硅鎂層，而當(dāng)時人們對海洋幾乎一無所知支持大陸漂移學(xué)說的新的科學(xué)事實

1古地磁學(xué)研究

2海洋中脊山脈的發(fā)現(xiàn)

3對海洋地震震中的研究取得實質(zhì)性

突破

20世紀(jì)50年代，古地磁學(xué)的研究。1954年，布萊克特認(rèn)為自第三疊紀(jì)以來，英格蘭順時針方向轉(zhuǎn)了30o，并且向北移動了一個相當(dāng)大的距離。侏羅紀(jì)以來印度半島每年以幾厘米的速度向北移動了7000公里。蘭康(S.K.Runcon)小組測定了歐洲從前寒武紀(jì)以來的每一地質(zhì)時期的古地磁北極的位置，把它們順序連接起來，畫出了“磁極游動曲線”。然后畫出北美大陸的“磁極游動曲線”。比較歐洲和北美大陸的兩條“磁極游動曲線”，雖然形狀基本相似，但在經(jīng)度上差30o。如果把美洲大陸向東移動30o，讓這兩條曲線重合，大西洋就會消失，美洲大陸和歐洲大陸就連在一起。1965年，用計算機(jī)將大西洋兩岸大陸拼合1969年，用計算機(jī)將南極洲、大洋州和印度拼合

1960年美科學(xué)家H·赫斯提出海底擴(kuò)張學(xué)說大洋中有一條裂谷，地幔中炙熱的熔巖從這個裂縫中溢出，到達(dá)頂部后向兩側(cè)分流，有的流入海底，有的深入大陸，把大陸向外推，使海底向兩邊擴(kuò)張。1968—1969美J·摩根法勒比雄

英麥肯齊提出板塊構(gòu)造理論

3億多年前，地球是整塊，既“泛大陸”。1億年前開始漂移，后分離成6大板塊：歐亞、美洲、非洲、南極洲、澳洲、太平洋板塊。板塊本身是剛性的，比較穩(wěn)定，邊界不穩(wěn)定，存在三種邊界：匯聚型、分離型和平錯型。生命的起源及生物的進(jìn)化1從無機(jī)小分子生成有機(jī)小分子1953年美米勒證實了這一過程。2從有機(jī)小分子形成有機(jī)大分子1965年我國科學(xué)家首次人工合成牛胰島素。3從有機(jī)大分子組成自我維持穩(wěn)定與發(fā)展的多分子體系4從多分子體系演變?yōu)樵忌祟惖漠a(chǎn)生1937年狄拉克提出大數(shù)假說，“自然界中出現(xiàn)的沒有