《宇宙定律概覽》課件

《宇宙定律概覽》探索宇宙的奧秘,了解宇宙的運行規(guī)律什么是宇宙定律?宇宙規(guī)律描述宇宙中各種現(xiàn)象之間關(guān)系的規(guī)律,是宇宙運行的基礎(chǔ)科學(xué)理論經(jīng)過驗證,具有普遍性,可以解釋和預(yù)測各種現(xiàn)象宇宙定律的發(fā)現(xiàn)歷程1古代文明觀察天體運行,記錄日食、月食等現(xiàn)象,積累了天文知識2文藝復(fù)興時期,哥白尼提出日心說,改變了人們對宇宙的認識3近代科學(xué)發(fā)展,牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,奠定了經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)420世紀初,愛因斯坦提出相對論,對宇宙的理解更深一步經(jīng)典宇宙定律:牛頓三定律1慣性定律物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài),除非受到外力的作用2運動定律物體受力的合力等于物體的質(zhì)量乘以加速度3作用與反作用定律當一個物體對另一個物體施加力的同時,另一個物體也會對它施加大小相等、方向相反的力經(jīng)典宇宙定律:萬有引力定律1萬有引力2質(zhì)量任何兩個物體之間都存在相互吸引力3距離引力的大小與兩個物體的質(zhì)量成正比,與它們之間距離的平方成反比相對論與新的宇宙觀狹義相對論時間和空間不是絕對的,而是相對的,它們與觀測者的運動狀態(tài)有關(guān)廣義相對論引力不是一種力,而是時空彎曲的結(jié)果,質(zhì)量和能量會使時空發(fā)生彎曲時間的相對性時間膨脹當物體以接近光速的速度運動時,時間會變慢時間旅行根據(jù)相對論,時間旅行是理論上可行的,但需要克服許多技術(shù)難題空間的相對性空間彎曲大質(zhì)量天體可以使空間發(fā)生彎曲,就像一個重球放在彈簧床上蟲洞理論上,蟲洞可以連接兩個不同的時空區(qū)域,但目前尚未發(fā)現(xiàn)物質(zhì)與能量的等價性E=mc2質(zhì)能方程能量等于質(zhì)量乘以光速的平方,說明物質(zhì)和能量可以相互轉(zhuǎn)化真空與量子效應(yīng)1量子真空看似空無一物的真空實際上充滿了能量漲落2虛擬粒子在量子真空的能量漲落中,會產(chǎn)生短暫存在的虛擬粒子3量子真空零點能量子真空的能量漲落會產(chǎn)生一種能量,稱為量子真空零點能熱力學(xué)定律:熱量守恒定律能量守恒能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式熱力學(xué)第一定律熱量守恒定律是熱力學(xué)第一定律的另一種表述形式熱力學(xué)定律:熵增定律熵增定律一個孤立系統(tǒng)的總熵只能增加或保持不變,不可能減少宇宙的未來熵增定律意味著宇宙最終會走向熱寂,所有物質(zhì)都達到熱平衡狀態(tài)生命的起源與演化復(fù)雜性理論與混沌理論復(fù)雜性理論研究復(fù)雜系統(tǒng),強調(diào)整體大于部分之和混沌理論研究非線性系統(tǒng),強調(diào)微小的變化可能導(dǎo)致巨大的后果系統(tǒng)論與整體主義系統(tǒng)論將事物視為相互聯(lián)系的系統(tǒng),研究系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間的相互作用整體主義強調(diào)整體的重要性,認為整體具有部分所不具備的特性關(guān)于宇宙的一些有趣問題宇宙的起源宇宙是如何誕生的?大爆炸理論是目前最主流的解釋宇宙的尺度宇宙有多大?人類目前觀測到的宇宙范圍約為930億光年宇宙的命運宇宙的最終命運是什么?熱寂、大坍縮、循環(huán)宇宙等理論量子論的奇異之處1量子疊加一個量子粒子可以同時處于多個狀態(tài),直到被觀測才確定2量子不確定性量子粒子的位置和動量無法同時精確確定3量子糾纏兩個糾纏的量子粒子即使相隔很遠,也能相互影響量子隧穿效應(yīng)1能量屏障量子粒子可以穿透看似無法穿透的能量屏障2概率量子隧穿的概率取決于粒子的能量和屏障的厚度3應(yīng)用量子隧穿效應(yīng)被應(yīng)用于掃描隧道顯微鏡和核聚變研究量子糾纏理論糾纏態(tài)兩個糾纏的量子粒子,即使相隔很遠,也能相互影響量子通信利用量子糾纏實現(xiàn)超遠距離的瞬時通信,是未來通信的趨勢宇宙大爆炸理論138億年宇宙年齡宇宙大爆炸發(fā)生在大約138億年前,形成了現(xiàn)在的宇宙暗物質(zhì)與暗能量之謎暗物質(zhì)宇宙中存在大量的暗物質(zhì),它們不發(fā)光,也不與光相互作用,但對宇宙的演化起著重要作用暗能量暗能量是一種未知能量,它推動著宇宙加速膨脹,占宇宙總能量的70%以上超弦理論與多維宇宙超弦理論認為宇宙中所有的物質(zhì)都是由微小的振動的弦組成的,弦的不同振動模式對應(yīng)不同的粒子多維宇宙超弦理論預(yù)言宇宙可能存在10個或11個維度,我們只感知到3個空間維度和1個時間維度平行宇宙理論多世界解釋每次量子測量都會導(dǎo)致宇宙分裂成多個平行宇宙,每個平行宇宙對應(yīng)一個測量結(jié)果暴脹宇宙宇宙暴脹理論預(yù)言,宇宙可能存在許多平行宇宙,它們彼此之間無法相互影響人工智能與未來宇宙科技進步人工智能技術(shù)的發(fā)展將深刻改變?nèi)祟惖纳罘绞?甚至改變?nèi)祟悓τ钪娴睦斫馕磥碚雇祟悓⒗萌斯ぶ悄芴剿饔钪?揭開更多宇宙的奧秘人類的宇宙角色1人類是宇宙的一部分,我們與宇宙有著密不可分的聯(lián)系2我們應(yīng)該尊重自然,保護環(huán)境,為子孫后代留下一個美好的家園3人類應(yīng)該積極探索宇宙,不斷提升自身的能力,為人類文明的未來貢獻力量生命的意義何在?探索與發(fā)現(xiàn)生命的意義在于不斷探索,發(fā)現(xiàn)新的知識,創(chuàng)造新的價值愛與關(guān)懷生命的意義在于愛與關(guān)懷,與他人建立聯(lián)系,創(chuàng)造和諧的社會追求夢想生命的意義在于追求夢想,實現(xiàn)自己的目標,創(chuàng)造屬于自己的精彩宇宙的最終歸宿1熱寂宇宙最終會走向熱寂,所有物質(zhì)都達到熱平衡狀態(tài)2大坍縮宇宙會因自身引力而坍縮,最終回到一個奇點3循環(huán)宇宙宇宙會經(jīng)歷無限次的膨脹和收縮,循環(huán)往復(fù)我們是宇宙的一部