第二章宇宙的演化

1、第二章第二章 宇宙演化宇宙演化宇宙宇宙尸佼的宇宙：四方上下，宇尸佼的宇宙：四方上下，宇 古往今來(lái)，宙古往今來(lái)，宙民歌的宇宙：天似穹廬，籠罩四野民歌的宇宙：天似穹廬，籠罩四野霍金的宇宙：無(wú)邊界有限宇宙霍金的宇宙：無(wú)邊界有限宇宙馬克思的宇宙：時(shí)空無(wú)限馬克思的宇宙：時(shí)空無(wú)限1. 盤(pán)古開(kāi)天，創(chuàng)世紀(jì)與無(wú)中生有盤(pán)古開(kāi)天，創(chuàng)世紀(jì)與無(wú)中生有 傳說(shuō)與神話傳說(shuō)與神話 宗教將神話加工成教義宗教將神話加工成教義 圣經(jīng)圣經(jīng)開(kāi)宗明義：開(kāi)宗明義： “起初，神創(chuàng)造天地，地是空虛混沌，淵面黑起初，神創(chuàng)造天地，地是空虛混沌，淵面黑暗。暗?！薄啊薄吧裾f(shuō)要有光就有了光，神看光是好的，神說(shuō)要有光就有了光，神看光是好的，就把光暗分開(kāi)了。

2、神稱光為晝，暗為夜。有晚就把光暗分開(kāi)了。神稱光為晝，暗為夜。有晚上，有早晨，這是頭一日。上，有早晨，這是頭一日。” 空氣，海，地，太陽(yáng)，眾星，大魚(yú)，飛鳥(niǎo)空氣，海，地，太陽(yáng)，眾星，大魚(yú)，飛鳥(niǎo) 牲畜，昆蟲(chóng)和野獸，第七日牲畜，昆蟲(chóng)和野獸，第七日 人人易易 關(guān)于宇宙我們都知道了關(guān)于宇宙我們都知道了 陰陽(yáng)兩儀變化闡釋宇宙萬(wàn)物的變化法則：陰陽(yáng)兩儀變化闡釋宇宙萬(wàn)物的變化法則：無(wú)極生太極，太極生兩儀無(wú)極生太極，太極生兩儀兩儀生四象，四象生八卦，以至無(wú)窮兩儀生四象，四象生八卦，以至無(wú)窮 （見(jiàn)下頁(yè)圖）（見(jiàn)下頁(yè)圖）我什么都知道了我什么都知道了程伊川：陰陽(yáng)分離就不再有道，形成陰陽(yáng)程伊川：陰陽(yáng)分離就不再有道，形成陰陽(yáng)

3、的因才是正道。的因才是正道。 陰陽(yáng)是氣陰陽(yáng)是氣 形而下；形而下； 道是形成陰陽(yáng)的理道是形成陰陽(yáng)的理 形而上。形而上。朱熹：無(wú)極而太極。朱熹：無(wú)極而太極。 太極是陰陽(yáng)的因，是無(wú)極。太極是陰陽(yáng)的因，是無(wú)極。老子：無(wú)，以無(wú)為有道；老子：無(wú)，以無(wú)為有道； “無(wú)無(wú)”中生有中生有 裂變裂變 演化演化2. 宇宙觀與宇宙學(xué)的兩類時(shí)空宇宙觀與宇宙學(xué)的兩類時(shí)空 假定：宇宙是有起源的，是有限的假定：宇宙是有起源的，是有限的 問(wèn)題：？問(wèn)題：？ 回答：宇宙是無(wú)限的，在時(shí)空兩個(gè)方面回答：宇宙是無(wú)限的，在時(shí)空兩個(gè)方面 被打擊的教會(huì)和教會(huì)的打擊被打擊的教會(huì)和教會(huì)的打擊 如哥白尼，伽利略，布魯諾如哥白尼，伽利略，布魯諾上帝在科

4、學(xué)的宇宙中找到了自己的地盤(pán)上帝在科學(xué)的宇宙中找到了自己的地盤(pán)“無(wú)產(chǎn)階級(jí)無(wú)產(chǎn)階級(jí)”將宇宙學(xué)當(dāng)成了活靶子將宇宙學(xué)當(dāng)成了活靶子 它與奧德斯丁站在了一起。它與奧德斯丁站在了一起。 科學(xué)的傲慢不能校正常識(shí)的偏見(jiàn)。科學(xué)的傲慢不能校正常識(shí)的偏見(jiàn)。* 我的宇宙觀：宇宙是時(shí)空無(wú)限的我的宇宙觀：宇宙是時(shí)空無(wú)限的* 我們目及的宇宙：有限無(wú)邊？我們目及的宇宙：有限無(wú)邊？ 宇宙學(xué)家可以把目及的宇宙一直追溯到時(shí)宇宙學(xué)家可以把目及的宇宙一直追溯到時(shí)間的地點(diǎn)，把全部的物質(zhì)反演回這個(gè)起點(diǎn)所在間的地點(diǎn)，把全部的物質(zhì)反演回這個(gè)起點(diǎn)所在的空間。的空間。3. 科學(xué)對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)過(guò)程科學(xué)對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)過(guò)程v 宇宙或創(chuàng)世以來(lái)沒(méi)有改變過(guò)宇宙或創(chuàng)

5、世以來(lái)沒(méi)有改變過(guò) 無(wú)限的宇宙從來(lái)都是如此無(wú)限的宇宙從來(lái)都是如此v “變變”證據(jù)在積累，證據(jù)在積累，19世紀(jì)以來(lái)世紀(jì)以來(lái) 地質(zhì)學(xué)證明：巖石的形成，化石地質(zhì)學(xué)證明：巖石的形成，化石 Boltzmann的熱力學(xué)第二定律：的熱力學(xué)第二定律： “宇宙中無(wú)序度的總量（由熵測(cè)量）宇宙中無(wú)序度的總量（由熵測(cè)量）隨時(shí)間增加隨時(shí)間增加”，宇宙只能運(yùn)行有限的時(shí)，宇宙只能運(yùn)行有限的時(shí)間。間。 否則：無(wú)序！恒溫否則：無(wú)序！恒溫-穩(wěn)衡態(tài)宇宙的提法穩(wěn)衡態(tài)宇宙的提法穩(wěn)衡態(tài)宇宙論穩(wěn)衡態(tài)宇宙論 宇宙空間中，由連續(xù)產(chǎn)生的物質(zhì)將會(huì)形成新的宇宙空間中，由連續(xù)產(chǎn)生的物質(zhì)將會(huì)形成新的星系，每星系，每5千億年在一升體積內(nèi)將創(chuàng)造出一個(gè)千億年在

6、一升體積內(nèi)將創(chuàng)造出一個(gè)氫原子。氫原子。 困難：困難：1. 萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力-引力佯繆引力佯繆 牛頓的哲學(xué)思考：一個(gè)無(wú)限的恒星集合不會(huì)牛頓的哲學(xué)思考：一個(gè)無(wú)限的恒星集合不會(huì)落到一起。因?yàn)椴淮嬖诳晒┧鼈兟湎氯サ闹行摹Ｂ涞揭黄?。因?yàn)椴淮嬖诳晒┧鼈兟湎氯サ闹行摹?2. 光度佯繆（奧爾勃斯佯繆）光度佯繆（奧爾勃斯佯繆） 恒定不變的宇宙存在很多困難，但是直到恒定不變的宇宙存在很多困難，但是直到二十世紀(jì)初葉，誰(shuí)也沒(méi)有想過(guò)：二十世紀(jì)初葉，誰(shuí)也沒(méi)有想過(guò)：“宇宙也許是宇宙也許是隨時(shí)間演化的隨時(shí)間演化的”。牛頓，愛(ài)因斯坦也不例外。牛頓，愛(ài)因斯坦也不例外。 牛頓的引力場(chǎng)牛頓的引力場(chǎng):空間空間 愛(ài)因斯坦（愛(ài)因斯坦（19

7、05）狹義相對(duì)論：時(shí)間空間（背）狹義相對(duì)論：時(shí)間空間（背景），時(shí)空中的宇宙事件。景），時(shí)空中的宇宙事件。 1915年，廣義相對(duì)論引入一個(gè)新概念：年，廣義相對(duì)論引入一個(gè)新概念：“引力引力不僅僅是在一個(gè)固定的時(shí)空背景里作用的力，不僅僅是在一個(gè)固定的時(shí)空背景里作用的力，引力還是由在時(shí)空中物質(zhì)和能量引起的時(shí)空畸引力還是由在時(shí)空中物質(zhì)和能量引起的時(shí)空畸變。變。”“”“物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)可以彎曲時(shí)空物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)可以彎曲時(shí)空”。 時(shí)空中的炮彈，行星，光線；時(shí)空中的炮彈，行星，光線； 宇宙彎曲宇宙彎曲-宇宙失衡宇宙失衡 宇宙中項(xiàng)宇宙中項(xiàng)-永遠(yuǎn)持續(xù)下去的靜態(tài)宇宙模型永遠(yuǎn)持續(xù)下去的靜態(tài)宇宙模型 弗里德曼證明了：弗里德曼證明

8、了： 相對(duì)論相對(duì)論 膨脹的宇宙膨脹的宇宙 哈勃的發(fā)現(xiàn)，大爆炸宇宙模型哈勃的發(fā)現(xiàn)，大爆炸宇宙模型 4. 哈勃發(fā)現(xiàn)了非穩(wěn)衡宇宙哈勃發(fā)現(xiàn)了非穩(wěn)衡宇宙 紅移（見(jiàn)圖）紅移（見(jiàn)圖） 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)1929年，年，24個(gè)星系，個(gè)星系，d已知已知 V=Kd ; V=Hod Ho =150km/秒秒.千萬(wàn)光年千萬(wàn)光年5. 2.7K的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)1925年，貝爾實(shí)驗(yàn)室年，貝爾實(shí)驗(yàn)室 央斯基央斯基 最大的無(wú)線電干擾最大的無(wú)線電干擾-射電輻射源射電輻射源 射電天文學(xué)射電天文學(xué) 3萬(wàn)個(gè)射電源萬(wàn)個(gè)射電源 “類星體，脈沖星，類星體，脈沖星，3K，星際有機(jī)分子譜線，星際有機(jī)分子譜線”普：普：R.H迪克迪克60年代尋找年代

9、尋找5K. 1962年，彭齊亞斯，威爾遜年，彭齊亞斯，威爾遜 1964年，排除噪聲年，排除噪聲 1965年年 1978年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)v“他們的發(fā)現(xiàn)是一項(xiàng)根本性的發(fā)現(xiàn)，他們的發(fā)現(xiàn)是一項(xiàng)根本性的發(fā)現(xiàn)，它使人們很有可能得到關(guān)于很久以前它使人們很有可能得到關(guān)于很久以前-在宇宙形成時(shí)在宇宙形成時(shí)-所發(fā)生的宇宙變化過(guò)程所發(fā)生的宇宙變化過(guò)程的信息。的信息?！眝意外意外-偶然偶然-必然必然6. He的豐度的豐度 預(yù)言：天體預(yù)言：天體He豐度為宇宙豐度為宇宙 成分的成分的26% 7. 天體年齡天體年齡8. 宇宙事件宇宙事件宇宙的時(shí)間歷程宇宙的時(shí)間歷程9. 宇宙的結(jié)局宇宙的結(jié)局“凡是形成的東西都是要滅亡的。凡是形成的東西都是要滅亡的。” 宇宙有起源，宇宙有終結(jié)；宇宙有起源，宇宙有終結(jié)；“杞人憂天杞人憂天”預(yù)言并非都是騙局預(yù)言并非都是騙局 關(guān)鍵是宇宙的平均密度關(guān)鍵是宇宙的平均密度 取決于將行星系拉回來(lái)的引力的大小取決于將行星