2019年高考?xì)v史人教版一輪復(fù)習(xí)課件：選修1-模塊總結(jié)

齊從謙教授

cqqi@

cqqi@.cn2008年9月23日現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論

4/1/20241現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論3/31/20241現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論天華學(xué)院人才培養(yǎng)特色

專、通、雅4/1/20242現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授天華學(xué)院人才培養(yǎng)特色

專、通、雅3/31/20242現(xiàn)代科專、通、雅的具體體現(xiàn)

豐富知識、開闊眼界、凈化心靈、提升人格4/1/20243現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授專、通、雅的具體體現(xiàn)

豐富知識、開闊眼界、凈化心靈兩個層次：

1.通過“四個了解”：了解時事政策，了解科技前沿，了解經(jīng)營之道，了解文學(xué)藝術(shù)。開闊學(xué)生眼界，提高學(xué)生知識素養(yǎng)。4/1/20244現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授兩個層次：

1.通過“四個了解”：3/31/202442.通過國學(xué)經(jīng)典學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的高雅品格第二個層次：4/1/20245現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授2.通過國學(xué)經(jīng)典學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的高雅品格第二個層次：3/通識教育課程教學(xué)的主要特點：

1.知識性2.修身性3.實踐性4.示范性4/1/20246現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授通識教育課程教學(xué)的主要特點：3/31/20246現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)第1章宇宙科學(xué)概觀地球是從哪里來的？太陽系是從哪里來的？銀河系是從哪里來的？宇宙是從哪里來的？宇宙大爆炸模型強子對撞機4/1/20247現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授第1章宇宙科學(xué)概觀地球是從哪里來的？3/31/20247現(xiàn)盤古開天

4/1/20248現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授盤古開天3/31/20248現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海女媧補天

4/1/20249現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授女媧補天3/31/20249現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海1.1.1人類早期的宇宙觀蓋天說

后蓋天說

渾天說

4/1/202410現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.1.1人類早期的宇宙觀蓋天說后蓋天說渾天說公元2世紀(jì)，C．托勒密提出了一個完整的“地心說”。

認(rèn)為地球在宇宙的中央安然不動，月亮、太陽和諸行星以及最外層的“恒星天”都在以不同速度繞著地球旋轉(zhuǎn)。作為神學(xué)宇宙觀支柱的地心說長期占據(jù)著統(tǒng)治地位。在歐洲流傳了1000多年。

4/1/202411現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授公元2世紀(jì)，C．托勒密提出了一個完整的“地心說”。3/31/1.1.2日心說與地心說之爭水星運動軌跡和進(jìn)動4/1/202412現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.1.2日心說與地心說之爭水星運動軌跡和進(jìn)動3/31日心說哥白尼在1543年提出“日心說”的觀點，認(rèn)為太陽位于宇宙中心，而地球則是一顆沿近似圓形軌道繞太陽公轉(zhuǎn)的普通行星。4/1/202413現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授日心說哥白尼在1543年提出“日心說”的觀點，認(rèn)為太陽位于宇開普勒揭示了地球和諸行星都在橢圓軌道上繞太陽公轉(zhuǎn)，進(jìn)一步發(fā)展了哥白尼的日心說。開普勒1571－16304/1/202414現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授開普勒揭示了地球和諸行星都在橢圓軌道上繞太陽公轉(zhuǎn)，進(jìn)一步發(fā)展1687年，I．牛頓提出了萬有引力定律，開創(chuàng)了用力學(xué)方法研究宇宙論的途徑，深刻揭示了行星繞太陽運動的力學(xué)原因，并建立了經(jīng)典宇宙論，使日心說有了牢固的力學(xué)基礎(chǔ)。4/1/202415現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1687年，I．牛頓提出了萬有引力定律，開創(chuàng)了用力學(xué)方法研究哥白尼日心說的革命性作用不在于強調(diào)太陽是宇宙的中心，而是在于指出了地球在宇宙中沒有任何特殊地位，這正是宇宙論原理的精神！現(xiàn)在人們把宇宙論原理稱為哥白尼原理，也正是為了肯定他的這種精神。4/1/202416現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授哥白尼日心說的革命性作用不在于強調(diào)太陽是宇宙的中心，而是在于1.1.3太陽和太陽系的起源太陽的主要參數(shù)：半徑7×105km表面溫度6000K核心溫度1.5×107K質(zhì)量約為2×1033g的氣體球平均密度為1.409g/cm3

表面加速度為2.74×104cm/s24/1/202417現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.1.3太陽和太陽系的起源太陽的主要參數(shù)：3/31/太陽系：4/1/202418現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授太陽系：3/31/202418現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海太陽系的起源和太陽的形成

旋渦說

碰撞說

災(zāi)變說俘獲說

星云說

4/1/202419現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授太陽系的起源和太陽的形成旋渦說碰撞說災(zāi)變說俘獲說星按太陽系在銀河系中的位置可知，太陽系的原始星云應(yīng)該包含了更多的重元素，也就是說它是在銀河系內(nèi)經(jīng)歷了數(shù)代超新星爆發(fā)后形成的。它是從低溫狀態(tài)，靠自引力收縮才導(dǎo)致溫度逐漸升高的。4/1/202420現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授按太陽系在銀河系中的位置可知，太陽系的原始星云應(yīng)該包含了更多大約在47億年前，一個質(zhì)量比太陽大幾千倍的星際云，當(dāng)收縮到密度為10～15g／cm3時，內(nèi)部出現(xiàn)了湍渦流，便碎裂成上千個小星云，原始星云就是其中之一。原始星云一面自轉(zhuǎn)，一面因自引力而收縮。而在收縮過程中，由于角動量守恒，自轉(zhuǎn)角速度逐漸加快，慣性離心力使原始星云逐漸變扁。當(dāng)赤道處自轉(zhuǎn)角速度大到慣性離心力等于中心部分對赤道處物質(zhì)的引力時，赤道附近的物質(zhì)便停止收縮而留在那里。4/1/202421現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授大約在47億年前，一個質(zhì)量比太陽大幾千倍的星際云，當(dāng)收縮到密而原始星云的其他部分仍繼續(xù)收縮，于是形成了扁扁的、內(nèi)薄外厚、連續(xù)的星云盤。與此同時，原始星云中心部分在收縮過程中質(zhì)量變大，形成了太陽，并發(fā)出輻射。4/1/202422現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授而原始星云的其他部分仍繼續(xù)收縮，于是形成了扁扁的、內(nèi)薄外厚、太陽系中其他行星及其衛(wèi)星的形成

星子說——我國天文學(xué)家戴文賽（1911－1979）認(rèn)為，星云內(nèi)的固體微粒在聚集的同時向赤道面沉降，在盤內(nèi)形成一個比盤薄得多的“塵層”；當(dāng)塵層密度足夠高時，便出現(xiàn)引力不穩(wěn)定性，于是瓦解成許多粒子團(tuán)；粒子團(tuán)收縮形成星子。星子行星胎行星4/1/202423現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授太陽系中其他行星及其衛(wèi)星的形成星子說——我國天文學(xué)家戴文賽地球形成過程為一百萬年左右。木星核為幾千萬年。天王星和海王星則需幾億年。4/1/202424現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授地球形成過程為一百萬年左右。3/31/202424現(xiàn)代科學(xué)技1.1.4銀河系的發(fā)現(xiàn)及其與太陽系的關(guān)系銀河系是一個由恒星和星系物質(zhì)組成的巨大的、盤狀系統(tǒng)。是構(gòu)成宇宙的億萬個星系中的一個，是星系類型中的旋渦星系一類的典型。它的核心周圍是一個巨大的中央核球，并有纏繞著它的旋臂。這些彎曲的旋臂使銀河系的外形看上去像是一個龐大的車輪。旋臂均勻沉陷在銀盤中。銀盤是銀河系的主要組成部分，直徑約70000l.y.。4/1/202425現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.1.4銀河系的發(fā)現(xiàn)及其與太陽系的關(guān)系銀河系是一個由從地球上看到的銀河4/1/202426現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授從地球上看到的銀河3/31/202426現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論銀河系4/1/202427現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授銀河系3/31/202427現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師銀河系的主參數(shù)：質(zhì)量約為1012。銀河系（盤）的直徑約為30kpc。太陽距其中心的距離約為8.5kpc。太陽位于銀河系眾多的旋臂中的一條，即獵戶臂的內(nèi)側(cè)邊緣附近，距銀河系中心約為銀河系半徑的2/3距離處。銀心（又稱銀核）位于人馬座天區(qū)方向，和太陽的距離約為23000l.y.。

1AU＝1.50×1011m1pc＝2.06×105AU4/1/202428現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授銀河系的主參數(shù)：質(zhì)量約為1012。1AU＝1宇觀客體確實是一個難于駕馭、不可捉摸的龐然大物，但它們的命運卻受到最微小的基本粒子的擺布。如作為恒星演化的結(jié)局之一的白矮星是由電子的簡并氣壓所決定的，中子的簡并壓強決定了中子星的質(zhì)量大小，更有趣的是宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)的基本特征是由不可能發(fā)光的看不見的“暗物質(zhì)”決定的。

4/1/202429現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授宇觀客體確實是一個難于駕馭、不可捉摸的龐然大物，但它們的命運1.1.5河外星系18世紀(jì)中葉，康德等人還提出，在整個宇宙中，存在著無數(shù)像我們的天體系統(tǒng)（指銀河系）那樣的天體系統(tǒng)。

宇宙中無數(shù)的恒星系統(tǒng)可形象地比喻成汪洋大海中的島嶼——宇宙島。從銀河系的構(gòu)成看，除了由大量恒星組成的球狀星團(tuán)、疏散星團(tuán)、一些零散的其他恒星外，還有大量的星際物質(zhì)。它們也可分為三大類：亮星云、暗星云和它們之間的星際氣體及塵埃。

4/1/202430現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.1.5河外星系18世紀(jì)中葉，康德等人還提出，在整個

1924年，才由美國天文學(xué)家哈勃（Hubble，1889－1953）用威爾遜山天文臺上口徑為2.54m的反射望遠(yuǎn)鏡——胡克望遠(yuǎn)鏡通過照相觀測，將星云的外圍部分分解為單個的恒星，在仙女座大星云的邊緣找到了被稱為“量天尺”的造父變星；有力地證明了這些星云是處于銀河系外的天體，也像銀河系一樣，是一個巨大、獨立的恒星集團(tuán)。統(tǒng)稱它們?yōu)椤昂油庑窍怠被颉靶窍怠薄Ｒ虼?，仙女星云?yīng)改稱為仙女星系。哈勃（1889－1953）4/1/202431現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1924年，才由美國天文學(xué)家哈勃（Hubble，1889－仙女星系造父變星4/1/202432現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授仙造父變星3/31/202432現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上蟹狀星云4/1/202433現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授蟹3/31/202433現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大1.2宇宙大爆炸模型——物理模型

1.2.1哈勃定律與宇宙膨脹多普勒效應(yīng)

紅移

Z=(H/c)d

退行速度：v＝Hd

4/1/202434現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.2宇宙大爆炸模型——物理模型

1.2.1哈勃定律與宇紅移

4/1/202435現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授紅移3/31/202435現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海1.2.2宇宙大爆炸模型的提出及其理論預(yù)言哈勃關(guān)于星系紅移與距離之間關(guān)系的發(fā)現(xiàn)，是愛因斯坦場方程給出的宇宙非靜態(tài)解所描述的膨脹宇宙所顯示的觀測效應(yīng)。4/1/202436現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.2.2宇宙大爆炸模型的提出及其理論預(yù)言哈勃關(guān)于星系紅移宇宙大爆炸模型1932年勒梅特提出現(xiàn)代宇宙大爆炸理論的雛形：整個宇宙最初聚集在一個極端壓縮、極端高熱狀態(tài)下的原始原子中，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙。4/1/202437現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授宇宙大爆炸模型1932年勒梅特提出現(xiàn)代宇宙大爆炸理論的雛形：1948年，伽莫夫（G．Gamov，1904－1968）把核物理學(xué)同宇宙膨脹理論結(jié)合起來，奠定了宇宙大爆炸理論的基礎(chǔ)，更清晰地描繪了宇宙從原始高密狀態(tài)演化、膨脹的概貌。他把原始原子稱為原始火球，球內(nèi)充滿輻射和基本粒子，這些基本粒子互相發(fā)生核聚變反應(yīng)，引起爆炸而向外膨脹，輻射溫度和物質(zhì)溫度急劇下降，核反應(yīng)停止，其間所產(chǎn)生的各種元素形成了今天宇宙中的各種物質(zhì)。4/1/202438現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1948年，伽莫夫（G．Gamov，1904－1968）把核20世紀(jì)科學(xué)的智慧和毅力在英國數(shù)學(xué)家和理論物理學(xué)家霍金的身上得到了集中的體現(xiàn)。這位因青年時期患上了肌肉萎縮綜合癥而只能坐在輪椅上的天才科學(xué)家，現(xiàn)在擔(dān)任英國劍橋大學(xué)牛頓級別的盧卡斯講座教授職務(wù)，他在上世紀(jì)80年代根據(jù)理論計算提出“黑洞”理論，有力地支持宇宙大爆炸學(xué)說。4/1/202439現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授20世紀(jì)科學(xué)的智慧和毅力在英國數(shù)學(xué)家和理論物理學(xué)家霍金的身上霍金對宇宙起源后10-43s以來的宇宙演化圖景作了清晰的闡釋，用最簡略的語言勾繪出宇宙起源的壯麗圖景：宇宙最初只是個奇點，在這之前，沒有時間，沒有空間，沒有物質(zhì)，沒有能量，然后是大爆炸，剛剛誕生的宇宙是熾熱的、致密的，隨著宇宙的迅速膨脹，其溫度迅速下降。最初的1秒鐘之后，宇宙的溫度降到約100億K，這時的宇宙是由質(zhì)子、中子和電子形成的一鍋基本粒子湯。隨著這鍋湯繼續(xù)變冷，核反應(yīng)開始發(fā)生，生成各種元素。這些物質(zhì)的微粒相互吸引、融合，形成越來越大的團(tuán)塊，并逐漸演化成星系、恒星和行星，在個別天體上還出現(xiàn)了生命現(xiàn)象。然后，能夠認(rèn)識宇宙的人類終于誕生了。4/1/202440現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授霍金對宇宙起源后10-43s以來的宇宙演化圖景作了清晰的闡從0時間開始的宇宙大爆炸時間表：

起源：宇宙始于約200億年前爆炸的一個高溫、高密度的“原始火球”。它的起始時間為0。普郎克時代：時間10-43s，溫度高達(dá)1032K；

大統(tǒng)一時代：時間10-35s，溫度高達(dá)1028K；強子時代：時間10-6s，溫度為1014K；輕子時代：時間10-2s，溫度為1012K；輻射時代：時間1～10s，溫度降至約1010～5×109K，基本粒子開始結(jié)合成原子核，能量以光子輻射顯示出現(xiàn)（人們探索微觀世界和宇宙結(jié)構(gòu)的努力在這里會合）；4/1/202441現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授從0時間開始的宇宙大爆炸時間表：起源：宇宙始于約200億年氦形成時代：時間3min，溫度降至約109K，直徑膨脹到約1l.y.大小，有近三成物質(zhì)合成為氦，核反應(yīng)消失；進(jìn)入物質(zhì)時代：時間3min～2000年，溫度降至約105K，物質(zhì)密度大于輻射密度；物質(zhì)從背景輻射中透明出來：時間1000～2000年，物質(zhì)溫度開始低于輻射溫度，最重與最輕的基本粒子數(shù)比值（即元素豐度）保持恒定；星系形成：時間108年，溫度降至約100K；類星體、恒星、行星及生命先后出現(xiàn)：時間109年，溫度降至約12K；目前階段：時間1010年，溫度降至約3K，星系溫度約105K。4/1/202442現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授氦形成時代：時間3min，溫度降至約109K，直徑膨脹到約11.2.3宇宙觀測與宇宙大爆炸

模型的發(fā)展1．宇宙微波背景輻射20世紀(jì)40年代伽莫夫等人通過理論計算預(yù)言：大爆炸后最初幾分鐘，宇宙就像一個氫彈爆炸時產(chǎn)生的火球，處處充滿了溫度高達(dá)10億K的光輻射。因為處于熱平衡中，這種輻射強度隨波長的分布服從普朗克分布（或稱黑體譜）。隨著宇宙的膨脹，輻射溫度不斷下降，但始終保持黑體譜形和總體均勻性。宇宙膨脹至今，應(yīng)該存在一種均勻地充滿空間的溫度為5K左右的背景黑體輻射。

4/1/202443現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.2.3宇宙觀測與宇宙大爆炸

1964年美國貝爾電話實驗室的彭齊亞斯和威爾遜用一架衛(wèi)星通信天線在7.35cm波長處探測到了一種來自宇宙空間、強度與方向無關(guān)的3K黑體輻射。微波背景輻射是極大的時空范圍內(nèi)的事件。因為只有通過輻射與物質(zhì)之間的相互作用，才能形成黑體譜；而且其各向同性反映了宇宙過去和現(xiàn)在的整體性質(zhì)。后來他們確信，這種背景輻射正是原始火球的遺跡，就是伽莫夫預(yù)言的宇宙背景輻射。4/1/202444現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1964年美國貝爾電話實驗室的彭齊亞斯和威爾遜用一架衛(wèi)星通信哈勃的發(fā)現(xiàn)打開了宇宙整體動力學(xué)演化研究的大門，那么彭齊亞斯和威爾遜的發(fā)現(xiàn)則打開了宇宙整體物理演化研究的大門。彭齊亞斯和威爾遜兩人也因這一重大發(fā)現(xiàn)而獲得了1978年的諾貝爾物理學(xué)獎金。4/1/202445現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授哈勃的發(fā)現(xiàn)打開了宇宙整體動力學(xué)演化研究的大門，那么彭齊亞斯和2．膨脹標(biāo)準(zhǔn)宇宙論的一個最基本的性質(zhì)是宇宙的膨脹。20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)膨脹在觀測宇宙論中起著基本的作用。世界各地的天文觀測者測量到約28000個星系的光譜，除少數(shù)（靠近銀河系的那些星系）外全都具有支持膨脹宇宙的紅移。

4/1/202446現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授2．膨脹標(biāo)準(zhǔn)宇宙論的一個最基本的性質(zhì)是宇宙的膨脹。3．均勻性和各向同性人類正是從不斷地否定對其自身和其生存環(huán)境所處的特殊地位的過程中，逐漸發(fā)展和完善了對于宇宙的認(rèn)識：宇宙中不存在任何特殊點，或者說，宇宙中所有點是平等的。人們常把它稱為宇宙論原理或稱為宇宙平庸原理。為紀(jì)念哥白尼在此觀念形成中的貢獻(xiàn)，也常稱為哥白尼原理。4/1/202447現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授3．均勻性和各向同性人類正是從不斷地否定對其自身和4．宇宙的年齡如果星系目前正在彼此遠(yuǎn)離，那它們過去必定靠得更近，也就是說，較早時代的宇宙，物質(zhì)密度會更高。繼續(xù)這一推理就意味著過去必定存在一個時刻，那時宇宙中的物質(zhì)處于極其高密的狀態(tài)。宇宙的年齡應(yīng)該從那一刻開始計起。太陽系年齡大約47億年。銀河系中最老恒星的年齡約為100～150億年。“宇宙年齡”協(xié)調(diào)一致，這對大爆炸宇宙模型當(dāng)然是十分有力的支持。4/1/202448現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授4．宇宙的年齡如果星系目前正在彼此遠(yuǎn)離，那它們過5．輕元素豐度氦同氫的質(zhì)量比即豐度應(yīng)為1︰4。天文觀測表明，無論宇宙的哪個角落，無論恒星還是星際物質(zhì)中，氦與氫的比例均大體與此相符。同一時期合成的氘、氚、鋰、鈹、硼等輕元素，盡管數(shù)量小得多，但它們的豐度（即與氫的比例）也具有類似的普適性。4/1/202449現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授5．輕元素豐度氦同氫的質(zhì)量比即豐度應(yīng)為1︰4。天文6．物質(zhì)密度宇宙中的暗物質(zhì)和暗能量

暗物質(zhì)是宇宙質(zhì)量密度的主要成分。

形式多樣的重子物質(zhì)是不“發(fā)光的”，例如，木星、白矮星、中子星、黑洞等。7．宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)宇宙包括行星、恒星、星系、星系團(tuán)、超團(tuán)、空洞等。這些結(jié)構(gòu)的存在，是宇宙的重要性質(zhì)，并且很可能是理解宇宙演化的關(guān)鍵之所在。

4/1/202450現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授6．物質(zhì)密度宇宙中的暗物質(zhì)和暗能量3/31/2021.2.4宇宙大爆炸模型面臨的困難宇宙大尺度均勻性問題。平坦性（或平直性）問題?！捌纥c”從何而來的問題?4/1/202451現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.2.4宇宙大爆炸模型面臨的困難宇宙大尺度均勻性問題。1.2.5新的宇宙起源模型——“宇宙暴脹”說宇宙在極早期一個極短的時間（<10-32s）內(nèi)，當(dāng)宇宙的溫度下降到某一個臨界值Tc，甚至T＜Tc時，相變并不發(fā)生，真空仍保持對稱狀態(tài)。在大爆炸的一瞬間，不僅沒有任何天體，也沒有粒子和輻射，只有這種單純而對稱的過冷真空狀態(tài)。真空狀態(tài)的宇宙受到負(fù)的即排斥力的作用，以指數(shù)方式極快地加速膨脹，即稱為“暴脹”。

4/1/202452現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.2.5新的宇宙起源模型——“宇宙暴脹”說宇宙在極早隨著宇宙的膨脹和降溫，真空發(fā)生了一系列相變，力之間的對稱性被破壞了。在大爆炸的10-44s，發(fā)生超統(tǒng)一相變，引力作用首先分化出來，但強、弱、電三種作用仍不可區(qū)分，夸克和輕子可以互相轉(zhuǎn)變。到大爆炸10-36s，大統(tǒng)一相變發(fā)生，強作用與電、弱作用相分離，物質(zhì)和反物質(zhì)之間的不對稱性開始出現(xiàn)。4/1/202453現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授隨著宇宙的膨脹和降溫，真空發(fā)生了一系列相變，力之間的對稱性被10-10s以后，弱電相變發(fā)生，弱作用與電磁作用相分離，于是完成了四種相互作用逐一分化出來的過程。到這個階段，宇宙間已具備了構(gòu)成我們所熟悉的物理世界的最原始和最基本的素材和條件。4/1/202454現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授10-10s以后，弱電相變發(fā)生，弱作用與電磁作用相分離，我們的宇宙僅是整個暴脹區(qū)域的非常小的一部分，暴脹后的區(qū)域尺度要大于1026cm，而那時我們的宇宙只有10cm。還有可能這個暴脹區(qū)域是一個更大的始于無規(guī)則混沌狀態(tài)的物質(zhì)體系的一部分。

4/1/202455現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授我們的宇宙僅是整個暴脹區(qū)域的非常小的一部分，暴脹后的區(qū)域尺度宇宙暴脹模型一舉解決了大爆炸模型中許多無法克服的困難。這一模型還特別提供了關(guān)于宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成的物理機制。自1991年美國COBE衛(wèi)星首次觀測到源于宇宙早期密度擾動的各向異性后，越來越多、越來越精確的天文觀測支持了暴脹模型。4/1/202456現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授宇宙暴脹模型一舉解決了大爆炸模型中許多無法克服的困難。3/3時間和空間不是永恒的，而是從沒有時間和沒有空間的狀態(tài)產(chǎn)生的。根據(jù)現(xiàn)有的物理理論，在小于10-43s和10-33cm的時空范圍內(nèi)，就沒有一個“鐘”和一把“尺子”能加以測量，因此時間和空間概念失效了，是一個沒有時間和空間的物理世界。4/1/202457現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授時間和空間不是永恒的，而是從沒有時間和沒有空間的狀態(tài)產(chǎn)生的。林德的“混沌暴脹”理論

根據(jù)量子場論，真空充滿著各種類型物理場的量子漲落，在按指數(shù)暴脹的宇宙中，真空的構(gòu)造就更復(fù)雜得多。在10-35s以后，宇宙的演化過程與公認(rèn)的熱宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型一致，但在10-35s以前，情況卻大不相同，在這一階段的暴脹中，宇宙尺度的增長要比以前認(rèn)為的大1056倍。4/1/202458現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授林德的“混沌暴脹”理論根據(jù)量子場論，真空充滿著各種類型物理根據(jù)弱電統(tǒng)一理論，在這一階段占主導(dǎo)地位的是物質(zhì)的標(biāo)量場。宇宙所需的能量來自真空態(tài)。隨著溫度的下降，宇宙從最初的能量最低的真空態(tài)過渡到亞穩(wěn)態(tài)，即假真空態(tài)，此時，原有的對稱性遭到破壞。通過隧道效應(yīng)，宇宙還可能從假真空態(tài)躍遷到一個新的真空態(tài)，此時伴隨大量能量的釋放，宇宙將像“泡”一樣，由于從真空獲得額外能量急劇膨脹，形成所謂的暴脹，這是一個原來極小的量子漲落擴(kuò)大為密度的宏觀漲落過程。4/1/202459現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授根據(jù)弱電統(tǒng)一理論，在這一階段占主導(dǎo)地位的是物質(zhì)的標(biāo)量場。宇宙這個混沌暴脹模型既具有早先暴脹宇宙模型的所有的優(yōu)點，又不是取決于令人生疑的相變，并且還能給出微波背景輻射的溫度起伏，其幅度與觀測值相符合。4/1/202460現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授這個混沌暴脹模型既具有早先暴脹宇宙模型的所有的優(yōu)點，又不是取最近，印度著名天文學(xué)家納爾利卡爾提出了一種新的宇宙起源理論，對已被普遍接受的大爆炸理論提出了挑戰(zhàn)。

認(rèn)為宇宙在最初的時候是一個被稱為“創(chuàng)物場”的巨大能量庫，而不是大爆炸理論所描述的沒有時間、沒有空間的奇點。在這個能量場中不斷發(fā)生爆炸，逐漸形成了宇宙的雛形。此后在致密的巨大物體周圍，在強大的引力波作用下不斷發(fā)生小規(guī)模的爆炸，導(dǎo)致小范圍空間的膨脹，不過膨脹的速度并非是勻速的。這些時快時慢的小規(guī)模膨脹綜合在一起，形成了大尺度范圍內(nèi)宇宙的膨脹。

4/1/202461現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授最近，印度著名天文學(xué)家納爾利卡爾提出了一種新的宇宙起源理論，科學(xué)是無止境的，宇宙科學(xué)的研究與發(fā)展也是這樣，一個個新的發(fā)現(xiàn)不斷豐富和擴(kuò)大著人類的視野，一個個新的學(xué)說和理論更完善、更確切地描繪和解釋著我們所生存的宇宙中所發(fā)生和將要發(fā)生的種種事件?？梢灶A(yù)想，有朝一日，一個個更新的學(xué)說和理論將會誕生出來!4/1/202462現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授科學(xué)是無止境的，宇宙科學(xué)的研究與發(fā)展也是這樣，一個個新的發(fā)現(xiàn)1.3宇宙中的最新發(fā)現(xiàn)1.3.1活動星系核

這是一類活動性很強的天體，其中央?yún)^(qū)域通常存在一個巨大的黑洞。已知的活動星系核都發(fā)出較強的可見光和紫外線等，天文學(xué)家可憑此對其進(jìn)行觀測并推知其中存在的黑洞。

4/1/202463現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.3宇宙中的最新發(fā)現(xiàn)1.3.1活動星系核3/31/2活動星系核4/1/202464現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授活動星系核3/31/202464現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上賽弗特六重奏4/1/202465現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授賽3/31/202465現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大活動星系核五大觀測特征：1）有比正常星系更亮的致密核；2）在某些不太寬的波段（如射電、光學(xué)、X射線波段等）表現(xiàn)為非恒星的連續(xù)譜；3）存在原子和離子的發(fā)射光譜線，這是活動星系核最關(guān)鍵的證認(rèn)；4）連續(xù)譜和發(fā)射線的強度、偏振和譜形隨時間變化；5）相對于正常星系有更強的高能光子（如X射線，γ射線等）的發(fā)射能力。

4/1/202466現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授活動星系核五大觀測特征：3/31/202466現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通1.3.2類星體一種光度極高、距離我們極遠(yuǎn)的奇特天體，從照片看來如恒星但肯定不是恒星，光譜似行星狀星云但又不是星云，發(fā)出的射電（即無線電波）如星系又不是星系，因此稱它為“類星體”（Quasistellarobjects）。類星體的發(fā)現(xiàn)，與宇宙微波背景輻射、脈沖星、星際分子并列為20世紀(jì)60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)。4/1/202467現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.3.2類星體一種光度極高、距離我們極遠(yuǎn)的奇特天體，類星體的大小不到一光年，而光度卻比直徑約為10萬l.y.的巨星系還大1000倍！璀璨的光芒使我們即使遠(yuǎn)在100l.y.之外還能觀測到它們。4/1/202468現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授類星體的大小不到一光年，而光度卻比直徑約為10萬l.y.的巨1.3.3黑洞、黑洞悖論、超弦理論及賭局1．黑洞及其形成“黑洞”就是一類特殊的質(zhì)量極度集中的天體：它的引力場是如此之強大可以使周圍的時空發(fā)生彎曲，包括光線在內(nèi)的所有物質(zhì)都會被黑洞吞噬。就連光也不能逃脫出來，我們自然無法觀察到它，但它卻是個實實在在有著巨大質(zhì)量和引力的天體。4/1/202469現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授1.3.3黑洞、黑洞悖論、超弦理論及賭局1．黑洞及其形根據(jù)廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當(dāng)恒星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點發(fā)的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發(fā)出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。4/1/202470現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授根據(jù)廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當(dāng)恒星的體積很大時，它的當(dāng)恒星的半徑小于史瓦西半徑時，就連垂直表面發(fā)射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質(zhì)一旦掉進(jìn)去，“似乎”就再不能逃出。也就是說黑洞實際上是“隱形”的、真正的天體。4/1/202471現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授當(dāng)恒星的半徑小于史瓦西半徑時，就連垂直表面發(fā)射的光都被捕獲了正在形成的黑洞4/1/202472現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授正在形成的黑洞3/31/202472現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論伴隨著類星體的黑洞4/1/202473現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授伴隨著類星體的黑洞3/31/202473現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論行星與黑洞的搏斗4/1/202474現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授行星與黑洞的搏斗3/31/202474現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論

2．黑洞悖論霍金輻射——一個孤立的、不吸收任何物質(zhì)的黑洞會慢慢輻射其質(zhì)量，開始很慢，但越來越快。最后，在其滅亡的一瞬間將像原子彈爆炸那樣放出耀眼的光芒，最后損失殆盡。

4/1/202475現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授2．黑洞悖論霍金輻射——一個孤立的、不吸收任何物質(zhì)的黑洞黑洞輻射并不含有任何黑洞內(nèi)部的信息，在黑洞損失殆盡之后，所有信息都會丟失。而根據(jù)量子力學(xué)的定律，類似黑洞這樣質(zhì)量巨大物體的信息是不可能完全喪失的，或者說信息是不可能被徹底抹掉的。該理論與量子力學(xué)的理論背道而馳，產(chǎn)生了矛盾，這就是有名的“黑洞信息悖論”。4/1/202476現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授黑洞輻射并不含有任何黑洞內(nèi)部的信息，在黑洞損失殆盡之后，所有3．超弦理論超弦理論認(rèn)為，“弦”是組成物質(zhì)的最基本單元，所有的基本粒子都是“弦”的不同振動激發(fā)態(tài)。在當(dāng)前技術(shù)條件下，可以利用超弦理論的研究方法，使用超級計算機來模擬霍金輻射——黑洞蒸發(fā)過程。4/1/202477現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授3．超弦理論超弦理論認(rèn)為，“弦”是組成物質(zhì)的最基本單元，所有日本高能加速器研究機構(gòu)在一項最新研究中，成功地用超級計算機模擬了宇宙黑洞的內(nèi)部狀態(tài)，驗證了霍金關(guān)于黑洞輻射的理論。模擬實驗是以超弦理論為基礎(chǔ)開發(fā)出了一種根據(jù)頻率對“弦”的振動進(jìn)行計算的新方法，從而計算出了黑洞中心附近“弦”的凝聚狀態(tài)的能量。研究人員再把模擬計算結(jié)果繪成和溫度對應(yīng)的圖表，結(jié)果顯示，黑洞能量隨溫度變化的情況與霍金的理論一致。4/1/202478現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授日本高能加速器研究機構(gòu)在一項最新研究中，成功地用超級計算機模驗證霍金輻射理論的超弦實驗4/1/202479現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授驗證霍金輻射理論的超弦實驗3/31/202479現(xiàn)代科學(xué)技4．霍金輸?shù)袅四潜景倏迫珪?004年7月21日，在愛爾蘭共和國首都都柏林召開的“第17屆國際廣義相對論與萬有引力會議”上，霍金向?qū)W術(shù)界宣布了他對黑洞研究的最新成果。他認(rèn)為，黑洞不會將進(jìn)入其邊界的物體的信息淹沒，反而會將這些信息“撕碎”后釋放出去。面對世界各國著名的物理學(xué)家，霍金說：“30年來我一直在思考這個問題，現(xiàn)在我有了答案。”從而主動公開承認(rèn)了他的黑洞理論有誤。4/1/202480現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)通論上海師范大學(xué)天華學(xué)院齊從謙教授4．霍金輸?shù)袅四潜景倏迫珪?004年7月21日，在愛爾蘭共考慮到量子力學(xué)的影響：在“真空”的宇宙中，根據(jù)海