高職院校素質(zhì)教育課程現(xiàn)代科技發(fā)展概論備課筆記

1、高職院校素質(zhì)教育課程現(xiàn)代科技發(fā)展概論備課筆記 第五章 天體的起源與演化（上） 計劃課時：2課時。教學內(nèi)容： 第一節(jié) 宇宙概貌；第二節(jié) 宇宙的起源與演化；大綱要求： 1、理解天體與天體系統(tǒng)，了解天文學史上的三次飛躍。 2、理解“大爆炸”理論，了解宇宙的起源與演化。教學重點： 1、太陽系、銀河系、河外星系和總星系的概念，太陽系的主要特征有哪些？ 2、什么是大爆炸宇宙學說？ 紫重點、咖啡次重點、綠標題。 板書設計 第五章 天體的起源與演化（上） 見多媒體課件5 授課教案 第五章 天體的起源與演化（上） 第五章 天體的起源與演化天體、地球、生命、人類的起源與演化問題，是自然科學中的基本理論問題。天體的

2、起源和演化是現(xiàn)代天文學研究的重要內(nèi)容。從古到今，生活在宇宙中的人們一直不斷探索、尋找答案。隨著天文觀測手段的進步和完善，以及現(xiàn)代天文學的不斷發(fā)展，人們已逐漸認識到宇宙是由各種天體和天體系統(tǒng)所構成的總星系。宇宙、恒星以及太陽系都有形成、發(fā)展和消亡的演化過程。目前，人類的目光已經(jīng)由地球進入太陽系，由銀河系擴展到河外星系。人們憑借現(xiàn)代天文觀測所獲得的大量事實證據(jù)，以及嚴密科學的理論論證，已能大體上勾勒出太陽系、恒星乃至整個宇宙起源和演化的生動畫卷，并由此誕生了一門從整體上研究宇宙的結構和演化的天文學分支-宇宙學。人們對天體、宇宙的認識正在不斷走向深入。目前，天文學研究的范圍，從距離上已達約150億光

3、年的空間尺度，從時間上可追溯到約150億年前發(fā)生的事件?，F(xiàn)代宇宙學所面臨的黑洞、類星體、暗物質(zhì)、正反物質(zhì)不對稱、微觀與宇觀的統(tǒng)一等等一系列的問題還有待于21世紀去解決。第一節(jié) 宇宙概貌天文學是研究宇宙中天體的位置、分布、運動、結構、物理狀態(tài)、化學組成和演化規(guī)律的科學，是自然科學六大基礎學科之一?，F(xiàn)代天文學的三大特點：一、進入了全電磁波段觀測的時代。以地面為基地的大型光學望遠鏡和射電望遠鏡和以太空為基地的X射線、射線、紫外、紅外望遠鏡相結合的全波段觀測體系已經(jīng)建成，各個波段望遠鏡采用現(xiàn)代最先進的尖端技術，成為天文學家探索宇宙奧秘的強有力的工具。二、天文空間探測已經(jīng)有了令人矚目進展。不僅將望遠鏡送

4、入太空，而且實現(xiàn)了宇航員進入月球、探測器在火星、金星表面登陸和考察以及眾多的宇宙飛船到各大行星附近的觀測。三、已進入天文學和物理學緊密結合、相互促進的時代。17世紀，牛頓以經(jīng)典力學為基礎創(chuàng)立了天體力學；19世紀的量子力學、相對論和高能物理學奠定了現(xiàn)代宇宙學的基礎。從20世紀70年代開始，天文學的巨大成就已使9個天文項目12名天文學家榮獲諾貝爾物理學獎。一、人類對宇宙結構的認識天文學的研究對象是宇宙中的所有天體，包括宇宙本身。 1、天體天體是宇宙間各種物質(zhì)客體的總稱。宇宙間的各種星體和星際物質(zhì)都叫天體。例如:星云、恒星、行星、衛(wèi)星、彗星、流星等星云由氣體和塵埃物質(zhì)組成的星際彌漫物質(zhì)。它的特點是體

5、積和質(zhì)量巨大、密度極小、溫度極低。星云中平均每立方厘米只有幾百個原子，但整個星云的質(zhì)量可以比太陽大幾千倍，直徑由幾十光年到幾百光年，溫度在攝氏零下173到263度之間。 恒星：恒星質(zhì)量很大、溫度很高、自身能發(fā)光的天體。太陽是一顆中等大小的恒星，其質(zhì)量為噸，半徑為千米，表面溫度為6000，中心溫度約1500萬以上，太陽的巨大能量主要來自于其內(nèi)部的氫核聚變反應。 行星圍繞恒星運轉(zhuǎn)、自身不發(fā)光的天體。行星目前只在太陽系中實際觀測到。 衛(wèi)星圍繞行星運轉(zhuǎn)、自身不發(fā)光的天體。目前在太陽系中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)40多顆衛(wèi)星，木星的衛(wèi)星最多。木星和土星還具有美麗的光環(huán)，這是由圍繞行星運轉(zhuǎn)的大量小的星際物質(zhì)構成的物質(zhì)環(huán)，因

6、反射太陽光而發(fā)亮。 彗星沿橢圓軌道繞太陽運轉(zhuǎn)的,一般由冰粒、塵埃和氣體組成天體，比行星體積大。目前已發(fā)現(xiàn)的彗星有1000多顆，哈雷彗星、波普海爾彗星、白武彗星就是其中的幾個。彗星在接近太陽時，由于太陽的高溫影響，形成明亮的慧核、慧發(fā)和慧尾，人們據(jù)此將其稱之為“掃帚星”。 流星闖入地球的極小天體。在與地球大氣層摩擦后燃燒發(fā)光，形成一閃而過的流星。流星有單過的，也有大量流星形成的壯觀的流星雨。2、天體系統(tǒng)天體系統(tǒng) 各種天體按照一定的規(guī)律圍繞中心天體旋轉(zhuǎn)運動，組成有一定從屬關系的系統(tǒng)，也稱為星系。天體系統(tǒng)有地月系、太陽系、銀河系、河外星系和總星系。 地月系由衛(wèi)星圍繞行星運轉(zhuǎn)而形成的星系。地球和月亮是

7、其中之一，地月系是天體系統(tǒng)中最小的星系。【資料：地球誕生于46億年前。約40億年前，地球上開始出現(xiàn)生命。】太陽系以恒星太陽為中心，由八大行星、40多顆衛(wèi)星、2000多顆小行星、流星、彗星等組成的天體系統(tǒng)。作為一個普通的恒星，太陽的年齡約50億年。太陽是這個系統(tǒng)的中心天體，八大行星圍繞太陽運轉(zhuǎn)，它們離太陽由近及遠依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。2006年8月24日的國際天文學聯(lián)合會大會經(jīng)過激烈的討論之后公布了行星定義決議草案的最終版本，確認太陽系只有8顆行星，冥王星被排除在行星行列之外，而將其列入“矮行星”?！举Y料：冥王星：表面溫度零下230攝氏度，有一顆大衛(wèi)星（有冥王

8、星的一半大），固體表面，大小僅是月球的2/3。2005年，美國發(fā)現(xiàn)第十大行星齊娜，齊娜比冥王星大，與月球差不多?？乱啦畮В禾栂敌√祗w，由許多大大小小的巖石組成。冥王星是柯帶中的一個大個子。齊娜、冥王星都是柯依伯帶的天體。2006年8月24日，國際天文學聯(lián)合會大會經(jīng)過激烈的討論之后，公布了行星定義的決議草案的最終版本，將冥王星降級為“矮行星”。冥王星為什么要降級？對行星的定義：繞太陽旋轉(zhuǎn)；足夠大的質(zhì)量，呈球形，但大小沒有具體的限定；已經(jīng)清空了軌道附近的其它物體。冥王星因為不能清除軌道附近的其它物體，所以和齊娜一起被降級為矮行星。但對此仍有爭議。大會后7個月，美國發(fā)射第一個冥王星探測器，將在20

9、15年到達冥王星表面，對其探測。】太陽系的特征：×km，太陽的質(zhì)量為太陽系總質(zhì)量的99.86，角動量卻只占太陽系總角動量的0.6不到，這是目前各種起源學說最難解釋的一個事實。2、八大行星的公轉(zhuǎn)軌道都是橢圓，其運動規(guī)律滿足開普勒行星運動三大定律。大小行星的運行軌道具有同向性、近園性和共面性。3、八大行星分為三類。類地行星包括水星、金星、地球和火星，它們的特點是體積小、密度大、中心鐵、鎳等金屬含量高；巨行星包括木星和土星，特點是體積大、密度小主要由氫、氦等組成，無固體表面是流體行星；遠日行星包括天王星和海王星，它們的體積和密度介于上述兩者之間，主要由氫、氦、甲烷和氨等組成，表面溫度很低。

10、在火星和木星之間有一條由大量小行星組成的小行星帶。 銀河系銀河系是由2000多億顆恒星和大量星云組成的一個龐大天體系統(tǒng)。晴朗的夜空中我們看到的橫跨天空、像云霧一樣明亮的光帶（俗稱天河）就是銀河系。銀河系的形狀像一個旋轉(zhuǎn)的鐵餅，又稱為銀盤。直徑為10萬光年，中心最大厚度約1.6萬光年（光年即光在真空中1年所傳播的距離）。銀河系中心呈橢球狀的核心稱為銀核，直徑約30光年，是恒星密集的區(qū)域。銀盤外圍有一個由恒星組成、范圍更大、近于球型的銀暈，其恒星的密度比銀盤小的多。 圖5-1 銀河系側(cè)視圖 圖5-2 銀河系俯視圖俯視銀盤，銀河系呈旋渦狀，它有四條從銀核向外延伸呈螺旋狀的旋臂，即英仙座臂、天鵝座臂、

11、盾牌南十字座臂和人馬座臂，太陽位于人馬座臂上距銀心約3.3萬光年的位置，以250km/s的速度運動，約2.4億年繞銀心旋轉(zhuǎn)一周。銀河系中還有大量的星云，常常是恒星生成的場所。銀河系的恒星不僅有各自的運動，還圍繞銀河系的中心旋轉(zhuǎn)，構成了銀河系整體的自轉(zhuǎn)運動。銀河系除自轉(zhuǎn)外，還作為一個整體以每秒200多公里的速度在茫茫太空中朝著麒麟座的方向飛奔。河外星系目前，已觀測到在銀河系之外還有數(shù)十億類似于銀河系的龐大天體系統(tǒng)，稱為河外星系。簡稱星系。星系是由幾十億到幾千億顆恒星及大量的星際物質(zhì)組成，占據(jù)幾千光年至幾十萬光年的空間，質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的幾千億倍。仙女座星系是肉眼可見的離銀河系最近的河外星系，距離

12、地球二百多萬光年；目前已觀測到的最遠的河外星系距離地球150多億光年。 總星系總星系是指銀河系和所觀測到的所有河外星系的總稱。星系的分布雖然有成群結團的現(xiàn)象，但從大范圍宇宙空間的尺度來觀測，星系的分布還是均勻的。到目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)總星系的邊緣和核心。宇宙的尺度大約為幾百億光年。根據(jù)目前的觀測能力，象地球這樣可以被周密細致地研究的天體，而又有高級生命的星球，在行星層次是一個孤本；同樣，在恒星層次，太陽是一個可供“精測”到幾百公里細節(jié)的孤本；銀河系是一個可以分辯出數(shù)以千億計的恒星和大批星際彌漫物質(zhì)的“精測”孤本。地球、太陽系、銀河系在宇宙中不具有特殊優(yōu)越的地位，這也是認定“地外文明”應當存在的

13、依據(jù)。另外，銀河系不具有普遍性，因此，對銀河系的研究不能代表其它星系。二、人類認識宇宙的三大觀測手段 天文觀測是天文學研究的主要實驗方法。天文觀測技術的進步為天文學研究的進展提供了重要的實驗依據(jù)。目前，天文學的觀測手段可以歸納為三種：光學望遠鏡、射電望遠鏡和空間望遠鏡。 光學望遠鏡所采集的資料主要是恒星發(fā)出的光，因為宇宙中發(fā)光的主要就是恒星。光學望遠鏡在天文觀測中的歷史最悠久，從1609年伽利略發(fā)明了天文望遠鏡到現(xiàn)在已近400年。直到20世紀初，光學望遠鏡幾乎一直是天文學家獲取天文信息的唯一來源。就是在近幾十年射電天文學和空間天文學崛起的時代，現(xiàn)代的光學望遠鏡技術的發(fā)展也是令人矚目的，科學技術

14、的發(fā)展帶動了光學望遠鏡的突飛猛進，目前，地面上的望遠鏡采用了自適應光學系統(tǒng)和干涉等尖端技術后，在許多方面超越了哈勃空間望遠鏡的觀測能力。20世紀3040年代，人們發(fā)現(xiàn)了來自宇宙的無線電波-射電，從而誕生了一種新的觀測工具，即：射電天文望遠鏡，通過射電望遠鏡，人類發(fā)現(xiàn)了不是用光所顯現(xiàn)出的宇宙的另一面。射電望遠鏡出現(xiàn)僅幾十年，射電天文學很快便進入鼎盛時期。20世紀60年代射電天文學的“四大發(fā)現(xiàn)”，即：類星體、脈沖星、微波背景輻射和星際分子的發(fā)現(xiàn)成為20世紀天文學中最重要的成就。射電天文已成為重大天文發(fā)現(xiàn)的主要領域和天文學家獲得諾貝爾獎的搖籃。射電望遠鏡的觀測能力在許多方面已遠遠超過了光學望遠鏡。

15、空間技術的發(fā)展，為人類認識宇宙打開了一扇重要的窗口，一門新興學科空間天文學迅速的發(fā)展起來。人們將探測設備送入太空，從對紅外線、紫外線、X射線和射線的探測中，獲取了大量宇宙天體的信息。當今最先進的愛因斯坦X射線天文臺、倫琴X射線天文衛(wèi)星、和錢德拉X射線天文臺三項大型空間觀測設備由于大幅度地提高了分辨率和靈敏度，其觀測成果令人矚目。2002年美國天文學家卡爾多·賈科尼由于對X射線天文學做出的突出貢獻而獲得該年度諾貝爾物理學獎?？灯疹D射線天文臺是20世紀空間望遠鏡的代表，它擁有當今最先進的射線探測設備，其綜合探測能力達到了最高峰，不僅使天文學進入了全波段觀測研究的階段，同時還發(fā)現(xiàn)了一些特殊

16、的天體，如：X射線脈沖雙星、射線暴源等。另外，紅外天文衛(wèi)星、紅外空間天文臺、國際紫外探測者等空間探測器也獲得了許多重要的新發(fā)現(xiàn)。 對月球和行星的空間探測，使人類對它們的認識有了一次巨大的飛躍。目前，八大行星都有宇宙飛船飛過，對其進行近距離的拍攝和探測。并且，已實現(xiàn)探測器登陸火星和金星表面，進行實地考察和取樣實驗。人們期待在21世紀將宇航員送上火星親自做實地科學考察，揭開火星是否存在生命或是否曾經(jīng)存在生命的謎團。三、人類對宇宙認識的歷程 人類對宇宙概貌的認識，是天文學數(shù)千年歷史發(fā)展的總結，是千千萬萬天文學家歷經(jīng)艱辛、上下求索的結果。天文學是一門有著5000多年悠久歷史的古老學科。在相當長的時期內(nèi)

17、，人們積累了大量豐富的天文觀測資料，但由于科學技術的落后、宗教勢力的壓制以及封建迷信的盛行，天文學的發(fā)展非常緩慢。錯誤的托勒密“地心說”統(tǒng)治了1500年之久，正確的哥白尼“日心說”被禁錮了2個多世紀。直到17世紀牛頓應用力學定律研究行星的運動規(guī)律以后，天文學才從單純研究行星的運行狀態(tài)進入到理性認識天體運動規(guī)律階段。現(xiàn)代天文學經(jīng)歷了17世紀對行星層次認識的飛躍和20世紀先后對恒星層次、星系層次認識的飛躍。到今天，人類第一次能夠用純粹科學的語言來描述宇宙的整體結構。下面介紹天文學史上三次重要的飛躍。第一次、對行星層次的認識連結開普勒定律的飛躍以牛頓的引力理論為基礎建立的天體力學是17世紀至19世紀

18、中葉天文學史上最輝煌的成就，這段歷史常常被稱為“第谷開普勒牛頓”三步曲。1、熱衷于天文觀測的丹麥天文學大師第谷·布拉赫（15461601年），用自己創(chuàng)造的前所未有的高精確度的天體測量工具，對恒星和行星進行了長期的觀測，積累了大量關于行星位置的觀測資料。第谷把積累了21年的有關行星的觀測資料交給了他的助手開普勒，為開普勒建立行星運動三定律準備了條件。2、德國著名大天文學家開普勒（15711630年），在處理、分析第谷的資料中，以驚人的洞察力和堅韌性陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了行星運動的開普勒三定律。為牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律奠定了基礎。與開普勒同時代的還有發(fā)明了天文望遠鏡的科學家伽利略。3、開普勒只是從觀測

19、數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了行星運動的規(guī)律，但他并不知道其物理原因。英國物理學家牛頓（16421727年）結合地面力學實驗和開普勒行星運動三定律，總結出力學定律和萬有引力定律。這不僅是經(jīng)典力學的輝煌成就，同時也使天文學第一次由單純探討天體運行的經(jīng)驗關系進入到對天體間相互作用的普遍規(guī)律的認識階段。這是人類幾千年來對行星運動的認識由現(xiàn)象到本質(zhì)的飛躍。在這一歷史性飛躍中，我們看到了天文學研究的三個重要過程：（1）天文手段和天文觀測感性資料的積累；（2）資料的處理和分析經(jīng)驗模型的建立；（3）經(jīng)驗模型的物理解釋物理模型的建立。 第二次、對恒星層次的認識連結赫羅圖的飛躍20世紀初，天文探測技術有了很大的提高，已經(jīng)能夠生產(chǎn)

20、直徑達1米的折射望遠鏡，并配置了光譜儀和照相設備，實測目標的距離已達幾千光年的范圍。記錄有6萬多顆恒星位置和亮度的波恩星表（BD）已經(jīng)發(fā)表近半個世紀，含有27萬顆恒星“光譜分類”的哈佛大學HD星表已經(jīng)進行了約三分之一，測量過“視差”并且確定距離的星數(shù)約近1千。這些都為恒星的研究提供了寶貴的數(shù)據(jù)資料。19051907年丹麥天文學家赫茨普龍，1913年美國天文學家羅素通過對大量天文探測數(shù)據(jù)的分析研究分別獨立地發(fā)現(xiàn)，由光譜分類或由顏色測定所反映的恒星表面溫度與恒星光度之間有著內(nèi)在的關系，并以恒星表面溫度的對數(shù)為橫坐標、恒星光度的對數(shù)為縱坐標，建立了著名的“赫羅圖”。赫羅圖蘊含有恒星結構和演化的關鍵物

21、理信息，對后來恒星演化研究和實測起到了引導作用。在此基礎上，20世紀上半葉，建立了恒星演化理論，這個理論成功地把實測所得的各類恒星紛雜的物理現(xiàn)象，納入一個統(tǒng)一的演化模型，使我們對恒星世界的認識產(chǎn)生了從現(xiàn)象到本質(zhì)的飛躍。 第三次、對星系層次的認識連結哈勃定律的飛躍 20世紀20年代初，直徑達1.52.5米的反射望遠鏡的產(chǎn)生和照相技術的提高，帶來了天文學的巨大進步。天文學家由此而測得了數(shù)以千計的星系，實測距離已達幾千萬光年，積累了大量星系的光譜。19231924年，美國威爾遜天文臺年輕的著名天文學家哈勃通過照相觀測發(fā)現(xiàn)了仙女座大星云中的造父變星，從而推算出仙女座大星云與我們的距離，這距離在銀河系之

22、外，第一次證實了，在銀河系之外，也存在著像銀河系一樣的星系。從此，人類的視野從恒星世界推向更為廣闊的星系世界河外星系。并開創(chuàng)了對星系團的研究。1926年，哈勃在分析研究了大量的觀測資料之后，提出了給星系分類的方案，這個方案稱為哈勃星系分類法，并且一直沿用至今。按照哈勃星系分類法，星系按其形態(tài)的不同，分為橢圓星系、旋渦星系和不規(guī)則星系三大類。橢圓星系的形狀看起來是圓球形或橢球形，沒有旋渦結構，中間部分比較明亮，四周暗淡一些。橢圓星系的數(shù)量僅占河外星系總數(shù)的17。宇宙中質(zhì)量最大和質(zhì)量最小的河外星系都是橢圓星系。橢圓星系主要由老年恒星組成。旋渦星系按形態(tài)又分為標準旋渦星系和棒旋星系，標準旋渦星系一般

23、都有一個明亮的、橢球形的中央核區(qū)，外部為一薄園盤，稱為星系盤，從核區(qū)伸展出幾條盤旋著的旋臂加在星系盤上。旋臂上由于物質(zhì)密度較大，常常成為恒星誕生的場所。棒旋星系的形狀像一根棍棒，旋臂從棒的兩端伸出。旋渦星系是河外星系中數(shù)量最多、形態(tài)最美的。如：仙女座大星云M31（NGC224）、三角座中的M33、NGC1232等。河外星系總數(shù)中有50為標準旋渦星系，30為棒旋星系。銀河系屬于標準旋渦星系。 不規(guī)則星系用望遠鏡去觀測，只是一些沒有一定形狀的亮斑，沒有核球，也沒有旋臂。離銀河系最近的大麥哲倫云和小麥哲倫云就屬于不規(guī)則星系。不規(guī)則星系數(shù)量極少，只占河外星系總數(shù)的3。 上述三類星系都屬于正常星系，除此

24、之外，宇宙中還存在一些性能上很特殊的星系，統(tǒng)稱為特殊星系。特殊星系的名目繁多，表現(xiàn)各異，非常復雜。星系的分布往往形成大大小小的群體，即星系團。我們銀河系和附近的大、小麥哲倫云組成了一個“三重星系”，仙女星系和其它40多個星系組成一個星系團。有些星系團又聚集成更大的集團，包括幾百至幾千個星系，稱為超星系團。目前，已觀測到2700多個超星系團。1929年，哈勃又發(fā)表了他對24個河外星系的視向速度測量和距離估計的結果，視向速度是由星系光譜線的位移測量得到的，這一結果中最大的發(fā)現(xiàn)是星系光譜線都向波長長的一端（紅光）偏移，這現(xiàn)象被稱為“紅移”，用多普勒效應解釋，表明被測目標正在“退行”。由此提出了著名的

25、哈勃定律：星系退行速度V與星系距離D之間存在V = H D的關系，其中H為哈勃常數(shù)。哈勃定律描述了所有已測到譜線的星系在大尺度規(guī)模上的退行，距離愈遠退行愈快。同時也說明了目前整個宇宙正按哈勃定律在膨脹。哈勃定律的提出為宇宙大爆炸理論打下了基礎。 第二節(jié) 宇宙的起源與演化宇宙是怎樣誕生的？我們所看到的宇宙又是如何形成和演化的？宇宙未來將向什么方向發(fā)展？這是每一個生活在宇宙中的人們都想知道的問題，從古到今人們一直在探索。宇宙學是研究整個宇宙演化的學科，它不僅是天文學家研究的重要領域，也是物理學家大顯身手的學術領域。1917年，愛因斯坦將廣義相對論應用于宇宙學的研究，提出了靜態(tài)宇宙模型，揭開了現(xiàn)代宇

26、宙學的序幕。1924年，弗里德曼在廣義相對論的框架下從理論上論證了宇宙要么膨脹，要么收縮，而不會保持靜止。1929年哈勃發(fā)現(xiàn)了哈勃定律，有力地支持了弗里德曼的宇宙學模型。靜態(tài)宇宙模型被拋棄，隨之誕生了一門新的學科現(xiàn)代宇宙學。當今流行的大爆炸宇宙學由于獲得越來越多的觀測事實的支持而占據(jù)主導地位。一、宇宙的起源 關于宇宙的起源，即宇宙是怎樣誕生的？目前存在有多種看法。以目前觀測到的整個宇宙的膨脹現(xiàn)象為事實依據(jù)，美籍俄國物理學家伽莫夫于1948年提出了“大爆炸”宇宙學，這是目前被大多數(shù)科學家所承認的理論，后經(jīng)許多科學家的不斷補充和完善。其基本觀點是：宇宙產(chǎn)生于距今約150億年以前一個溫度和密度極高的

27、“原始火球”的突然爆炸，從此，宇宙物質(zhì)飛散，宇宙體積劇烈膨脹，溫度逐漸降低，物質(zhì)形態(tài)不斷演化，最終形成星球、恒星。根據(jù)目前測定的哈勃常數(shù)計算出的“約150億年”也是宇宙的年齡，宇宙中一切天體的年齡都不應超出這個“宇宙齡”，目前，用不同方法得到的天體的年齡均與“宇宙齡”相吻合。宇宙起源于原始火球，而原始火球又是怎樣形成的？它為什么會爆炸呢？根據(jù)大爆炸理論推測，原始火球是由稀疏的彌漫物質(zhì)經(jīng)過收縮運動形成的，彌漫物質(zhì)經(jīng)歷長期收縮運動之后，溫度不斷升高，密度增大，被壓縮在一個極小的體積內(nèi)，逐步形成一個超高溫、超高密的原始火球，隨著能量的聚集，最終失去控制，原始火球中的物質(zhì)迅速向外拋射，發(fā)展成巨大的爆炸

28、。所以，原始火球是收縮運動到膨脹運動的轉(zhuǎn)折點。因此，宇宙是在收縮轉(zhuǎn)化為膨脹的過程中誕生的。根據(jù)大爆炸理論，今天的宇宙溫度只有絕對溫度幾度。1965年，在美國貝爾實驗室工作的天文學家彭齊亞斯和威爾遜利用射電望遠鏡，通過對射電源的絕對測量的研究，在天體物理雜志上發(fā)表了題為“在4080兆赫上額外天線溫度的測量”的實驗報告，宣布了3.5K宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)，這種輻射被確認是宇宙大爆炸時的輻射殘余。彭齊亞斯和威爾遜的這篇僅600字的論文，被認為是繼1929年哈勃發(fā)現(xiàn)星系紅移現(xiàn)象之后的天體物理領域又一重大發(fā)現(xiàn)，譽為20世紀60年代天文學四大發(fā)現(xiàn)之一，是對宇宙大爆炸理論的有力支持。彭齊亞斯和威爾遜因此榮

29、獲1978年諾貝爾物理學獎。目前，許多天文觀測事實都與大爆炸理論相吻合，并且大爆炸理論所依據(jù)的廣義相對論和基本粒子物理學，都是相當成熟的理論。因此，大爆炸宇宙學目前已被大多數(shù)科學家認同，并被稱為“宇宙大爆炸模型”。二、宇宙的演化 根據(jù)大爆炸宇宙學的描述：大爆炸后，隨著宇宙的不斷膨脹，溫度降低，密度減小，各種物質(zhì)成分不斷增加。宇宙的演化過程大致經(jīng)歷了以下幾個階段：1、基本粒子的形成階段（1秒內(nèi)） 在大爆炸瞬間到1秒鐘之間，稱為宇宙的極早期階段，也是基本粒子的形成階段。這一階段分為四個過程：量子時代、大統(tǒng)一時代、強子時代和輕子時代。 量子時代：0秒內(nèi)，在這段極短的時間內(nèi)的宇宙狀態(tài)至今還不清楚。估計

30、宇宙的溫度為5×K，物質(zhì)密度為,四種相互作用力（強力、弱力、電磁力、引力）還沒有區(qū)分。 大統(tǒng)一時代：秒期間，溫度降為K，物質(zhì)密度為。引力首先分化出來，強、弱、電磁三種力還沒有分開，質(zhì)子和反質(zhì)子產(chǎn)生，但質(zhì)子多于反質(zhì)子，因此，質(zhì)子與反質(zhì)子湮滅后，余下的全部是質(zhì)子，這就是宇宙是由質(zhì)子組成的根源。強子時代：秒期間，在這一時期的前期，宇宙經(jīng)歷了一次暴脹，使得體積猛然增大、溫度和密度驟然下降，溫度降為K，電磁和弱作用分離，這時，大量的強子產(chǎn)生，其中最活躍的是質(zhì)子、中子和粒子等。輕子時代：1秒期間，溫度逐步降到K，這時，大量輕子產(chǎn)生，正、負電子湮滅為光子，宇宙中充滿了光子和中微子，光輻射逐步占優(yōu)勢。宇宙進入以輻射為主的階段。 2、元素的起源階段（1秒到3分鐘）這段時期又稱為輻射時代，宇宙中充滿了光子和中微子，10秒時，溫度降為5×K，幾乎所有的能量均以輻射（光子）形式出現(xiàn)，輻射密度大于物質(zhì)密度。3分鐘時，溫度為K，宇宙膨脹為約1光年的實體，是原子核合成的時期。質(zhì)子和中子結合為氦、氫等不同的化學元素，有近三分之一的物質(zhì)合成氦，由于氦十分穩(wěn)定，所以一直維持至今。此時，構造各種物質(zhì)元素的基本材料已經(jīng)制備完畢。 3、天體的演化階段 宇宙