第二講宇宙學(xué)論

1第二講宇宙學(xué)2主要內(nèi)容：一、中外古代宇宙觀二、現(xiàn)代宇宙觀的發(fā)展三、兩種宇宙時(shí)空觀的建立 (牛頓、愛因斯坦)四、宇宙的起源五、宇宙的演化六、宇宙的可能結(jié)局3太陽并不位于宇宙中心

銀河系不是宇宙的全部內(nèi)容？

從整體角度探討宇宙結(jié)構(gòu)和演化的天文學(xué)分支學(xué)科宇宙學(xué)是研究宇宙大尺度結(jié)構(gòu)和演化的學(xué)科。宇宙中除了空間、時(shí)間、物質(zhì)以外，再?zèng)]有任何其他的東西了，所以宇宙論也就是研究空間、時(shí)間、物質(zhì)相互關(guān)系的一門科學(xué)。4一、中外古代的宇宙觀5中國古代的宇宙觀中國古代三種有代表性的宇宙觀

蓋天說（周初）：地是平坦的，天如傘一樣覆蓋大地。

渾天說（戰(zhàn)國）：天地有蛋形結(jié)構(gòu)，地在中心，天在地周圍。

宣夜說（戰(zhàn)國）：天無限而空虛，星辰懸浮空虛之中。6蓋天說蓋天說最早起源于西周。是中國最古老的討論天地結(jié)構(gòu)的體系。蓋天說認(rèn)為，天是圓形的，像一把張開的大傘覆蓋在地上；地是方形的，像一個(gè)棋盤，日月星辰則像爬蟲一樣過往天空，因此這一學(xué)說又被稱為“天圓地方說”。蓋天說認(rèn)為﹐日月星辰的出沒﹐并非真的出沒﹐而只是離遠(yuǎn)了就看不見﹐離得近了﹐就看見它們照耀。比如，太陽只能照射16.7萬里，超過這個(gè)距離就什么也看不見了。因此白天就是太陽走到距離我們16.7萬里以內(nèi)的范圍，而晚上則在該范圍之外。7蓋天說蓋天說宇宙結(jié)構(gòu)理論力圖說明太陽運(yùn)行的軌道﹐設(shè)計(jì)了一個(gè)七衡六間圖。太陽在天蓋上的周日運(yùn)動(dòng)一年中有七條道路，稱為“七衡”。最內(nèi)一道叫"內(nèi)衡"，夏至日太陽就沿內(nèi)衡走一圈；最外一圈叫“外衡”，是冬至日太陽的路徑；其它節(jié)氣里，太陽沿中間的五道運(yùn)行?！吧w天說”無疑是古代人們從直觀出發(fā)，再加以想象而提出來的。問題：天地是如何連接起來？8渾天說“渾天說”出現(xiàn)在戰(zhàn)國時(shí)代，它認(rèn)為，渾天如雞子。天體圓如彈丸，地如雞子黃，孤居于內(nèi)，天大而地小。地球不是孤零零地懸在空中的﹐而是浮在水上﹔后來又有人認(rèn)為地球浮在氣中。渾天說認(rèn)為全天恒星都布于一個(gè)“天球”上﹐而日月五星則附麗于“天球”上運(yùn)行。因而渾天說采用球面坐標(biāo)系﹐如赤道坐標(biāo)系﹐來量度天體的位置﹐計(jì)量天體的運(yùn)動(dòng)。渾天說不只是一種宇宙學(xué)說﹐而且是一種觀測和測量天體視運(yùn)動(dòng)的計(jì)算體系，類似現(xiàn)代的球面天文學(xué)?！皽喬煺f”認(rèn)為大地是球形的，天也是球形的，這顯然要比“蓋天說”進(jìn)步。它實(shí)際上是中國歷史上的“地球中心說”。9宣夜說在東漢時(shí)還有一種解釋宇宙本質(zhì)的“宣夜說”。宣夜說它主張無限宇宙論。不僅認(rèn)為宇宙在空間上是無邊無際的，而且還進(jìn)一步提出宇宙在時(shí)間上也是無始無終的、無限的思想。宣夜說創(chuàng)造了天體漂浮于氣體中的理論，并且在它的進(jìn)一步發(fā)展中認(rèn)為連天體自身、包括遙遠(yuǎn)的恒星和銀河都是由氣體組成。星辰日月的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由它們各自的特性所決定的，決沒有堅(jiān)硬的天球來束縛它們。宣夜說打破了固體天球的觀念，這在古代眾多的宇宙學(xué)說中是非常難得的。10國外古代的宇宙觀的發(fā)展在外國，對宇宙結(jié)構(gòu)也有各種各樣的說法和理論。古代巴比倫人認(rèn)為，大地猶如拱起的烏龜，天空乃是半球形的穹廬。古埃及人的宇宙觀：星星分布在女神身上，而女神卻是伏在地上11古代印度人認(rèn)為，大地馱在象背上，大象站在龜身上，海龜浮在海洋上。古希臘對于宇宙結(jié)構(gòu)有不同的學(xué)說，有人認(rèn)為地球是一個(gè)浮在水面的扁盤；有人認(rèn)為地球是一個(gè)球，居于世界的中央，這大概是“地球中心說”的雛形；也有人認(rèn)為，地球繞軸旋轉(zhuǎn)分晝夜，繞日旋轉(zhuǎn)成周歲，這大概可算是“太陽中心說”的前驅(qū)了。12地心說的起源很早，最初是由古希臘哲學(xué)家亞里士多德提出的。認(rèn)為：宇宙是圓形的，地球是宇宙的中心，地球外面是水，空氣和火，再外面載著月球其它行星和太陽，恒星的水晶球。問題：無法解釋觀測到的行星逆行現(xiàn)象?！暗厍蛑行恼f”公元140年前后，天文學(xué)家克羅狄斯·托勒密繼承和發(fā)展了亞里士多德的地心說，建立了宇宙地心說。13托勒密的地心說的主要觀點(diǎn)是：第一，地球位于宇宙中心靜止不動(dòng)。第二，每顆行星都在一個(gè)稱為“本輪”的小圓形軌道上勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。而本輪中心在稱為“均輪”的大圓軌道上繞地球勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，但地球不在均輪圓心，它與圓心有一定的距離。第三，水星和金星的本輪中心位于地球與太陽的聯(lián)線上，本輪中心在均輪上一年轉(zhuǎn)一周，火星、木星、土星到它們各自的本輪中心的直線就是一周。第四，恒星都位于被稱為“恒星天”的固體殼層上。日、月、行星除上述運(yùn)動(dòng)外，還與“恒星天”一起，每天繞地球轉(zhuǎn)一圈。1415“地球中心說”托勒密的“地球中心說”在天文學(xué)的發(fā)展中起過一定的進(jìn)步作用，它推動(dòng)了觀測天文學(xué)的發(fā)展；但是，由于日地關(guān)系被完全顛倒了，人的認(rèn)識(shí)越向前發(fā)展，這個(gè)學(xué)說就越露出了破綻。16現(xiàn)代擔(dān)天文償學(xué)的具起源--截-日心泰說在宇濟(jì)宙結(jié)災(zāi)構(gòu)問快題上套帶革果命性店的學(xué)朱說，東是十稱六世習(xí)紀(jì)波躍蘭天玩文學(xué)五家哥株白尼模提出社的“太陽訴中心肅說”。他認(rèn)塘為，鞠太陽秒是宇永宙的痰中心馬，地廟球和土水星毒、金秒星、聯(lián)火星橋、木換星、勁土星每等繞涂太陽病旋轉(zhuǎn)軌天穹逃的視童運(yùn)動(dòng)迫只不脊過是處地球嫌自旋儲(chǔ)的反彩映而回已。哥白議尼的船宇宙均體系17它推淹翻了遵日動(dòng)葡地靜鎮(zhèn)的說傲法，回在太腸陽系朋范圍吉內(nèi)，慰符合冤實(shí)際尸情況胳。但斥是，浙它認(rèn)狠為太憤陽是滿宇宙供的中裙心，恒這顯餡然是毀不正鳴確的逆。在哥良白尼特身后必，布粥魯諾司、伽駁利略抽等人餅把哥米白尼塘的學(xué)費(fèi)說朝避前發(fā)服展，砌認(rèn)為拆宇宙學(xué)是無娘限的停；天形上無爺數(shù)個(gè)羊星星甩就是錘無數(shù)鍋個(gè)世停界，冷所以輕太陽僵并不考是宇找宙的殼中心鄉(xiāng)豐。對無滑限的譯宇宙虜來講絮，根史本無下所謂籌中心精，或廊者說慈，處傳處是浩中心膀。？同？18哥白晨尼的貧學(xué)說已第一暈次把僑宇宙創(chuàng)學(xué)放節(jié)在科揭學(xué)的懼基礎(chǔ)純上。朝其后聚，開換普勒歌根據(jù)夠他的賺老師躺第谷勢的大移量觀間測資密料，歪總結(jié)必出行福星運(yùn)督動(dòng)的致三大去定律領(lǐng)；特?zé)焺e是慶牛頓建發(fā)現(xiàn)隊(duì)了萬防有引霉力定要律和躲總結(jié)騾出動(dòng)供力學(xué)手三大門定律帽后，過經(jīng)典償?shù)默F(xiàn)獵代宇旬宙學(xué)懶形成擱了。從二脖十世枝紀(jì)愛槍因斯儉坦的片廣義虹相對漂論到侵二十滿一世的紀(jì)霍竄金的瞎黑洞績理論并學(xué)說椒，現(xiàn)招代天針文學(xué)淺對宇星宙的村起源助有了芹新的曲理解橫和定不義。19天地惕結(jié)構(gòu)棋，是寶人們糾認(rèn)識(shí)樸的宇累宙哥白膊尼時(shí)稀代的送宇宙案，實(shí)尤際上妙是指過太陽鋒系；隨著鉗觀測停手段鼻的改協(xié)進(jìn)，詳人們塌發(fā)現(xiàn)脅銀河津原來疲是由懲千萬額顆恒像星組故成的包，這法些恒酒星和悠觀測向可見拐的其埋他恒野星組產(chǎn)成了找銀河橫系，侍太陽眨只不拍過是滲銀河鉛系中費(fèi)一顆賽普通綱的恒災(zāi)星，摘這時(shí)錄人們檔談起她的宇驗(yàn)宙無鼻非是貿(mào)銀河農(nóng)系而雖已；以后糕觀測衡發(fā)現(xiàn)除銀河費(fèi)系外癢還有饞許許毯多多遭象銀咽河系此一樣擺的星見系，旋現(xiàn)在栗人們迫認(rèn)為辛它們答組成丙了總下星系保，它灘們有便整體瓦結(jié)構(gòu)匪、運(yùn)鍋動(dòng)規(guī)揀律和績演化洋方式膝，總誰星系授就是婆現(xiàn)在克人們扣所認(rèn)亂識(shí)的闊宇宙就。20二、遮兩種麥不同秧時(shí)空享觀牛頓氏時(shí)空黎觀:盛放珠物質(zhì)容的容鈴器。愛因戶斯坦鍋時(shí)空特觀:靜態(tài)快、有患限、求無界岡的時(shí)厚空。21牛頓泊的力從學(xué)方姓程中蹈沒有火宇宙塑中心蟲的位鐮置，壞任何立時(shí)空街點(diǎn)都碼是平鵝等的激，即土相對天于任歪何時(shí)賠空點(diǎn)妄來計(jì)療算，挺物理睛規(guī)律鋼都是騰一樣肅的。撲這就半是牛腐頓時(shí)售空觀導(dǎo)中的題相對然性。牛頓晉對時(shí)腳間的贊認(rèn)識(shí)招是“濟(jì)絕對抹的、冒純粹略的、朱數(shù)學(xué)泡的時(shí)券間，釘就其麥本身墊和本辟性來塔說，塌均勻局地流悅逝而趟與任知何外黑在的棗情況那無關(guān)潔?！迸ｎD猜對空毫間的超認(rèn)識(shí)碌是“暑絕對廳空間疊，就作其本嫌性來旁說，赴與任扮何外瓶在的床情況撓無關(guān)塌，始丘終保仰持著惱相似拘和不越變。礙”牛頓同的空耀間是稱一個(gè)強(qiáng)與物咸質(zhì)無歷關(guān)的禁、存襲放物盲質(zhì)的葛容器慶。牛頓送時(shí)空蹄觀:盛放完物質(zhì)迫的容殲器。22在牛胃頓之形前的芝宇宙當(dāng)模型粥都是姨有限爺、無罷邊的分。如旁果用顯牛頓戴時(shí)空廳觀去保解釋愧宇宙譜，就畏會(huì)得讀出宇享宙是艇無限杏無邊滿的概奶念，豈且宇戒宙中倍天體炊的數(shù)扯目也丈是無波限的鄉(xiāng)豐，無葛論我股們走儲(chǔ)到哪蒙里，號(hào)周圍淚總是漫布滿義了天不體。很早弟就有瞧人懷練疑宇大宙是逼無限盟的這兼?zhèn)€說沸法，準(zhǔn)最著止名的蔑是18貴26年奧虎伯斯插提出讓的一濁個(gè)論想證，秋稱之捎為奧毯伯斯臂佯謬。奧伯師斯佯稻謬--遷--牛頓顛宇宙臂的問獎(jiǎng)?lì)}腰？23在距痰離地餃面r到r+文△r的地濕殼中唉，恒獻(xiàn)星的展數(shù)目剪為△N。地面榴接受杯到的剪照度所以籌無論罰何時(shí)燦地面就接受央到的婚累積握照度丹都會(huì)欄無限銳亮，結(jié)論綢：24奧伯洪斯佯秧謬基本顛觀點(diǎn)航：空間疼是無倍限的師，在除這無斤限的鳳空間牛中，醉充滿補(bǔ)了無更限多壓的恒慢星。每顆跌星雖念然都滅有生機(jī)有滅碰，但焦從總勇體看傻，可份以認(rèn)絹為宇備宙的希密度ρ保持園為常跪數(shù)。從統(tǒng)刪計(jì)觀茅點(diǎn)出轉(zhuǎn)發(fā)，作可以易假定埋恒星闊的發(fā)賞光強(qiáng)頸度L基本蕩不變漂，光鈔的傳凝播規(guī)炎律（崗照度E～r-2）在燥宇宙校中處驕處相替同。時(shí)間皮是無川限的毯，從淹總體健來說赤恒星加可無燃限期多地存罵在125r2L∞0∞0也就殲是說物白天字和黑逮夜應(yīng)畏該一核樣亮郵，地剖球不昨應(yīng)該喬有白攜天黑覽夜之竊分。按照秒牛頓鳥時(shí)空追模型摘得到冊的結(jié)賞論卻字如此玻荒謬窄，這炸表明叔牛頓閉宇宙末模型懷中總野有些譽(yù)東西練并非弄客觀怠事實(shí)消。2627空間企和時(shí)只間在挺狹義險(xiǎn)相對誦論里助被想俗象成封一個(gè)釀統(tǒng)一繭的四視維連截續(xù)體冊，即酸四維池時(shí)空酬，時(shí)丙間和揚(yáng)空間潛不僅寧和運(yùn)匪動(dòng)有衡關(guān)系輩，而紀(jì)且相獅互之案間不付再是析獨(dú)立姑的。運(yùn)動(dòng)用物體絡(luò)收縮將，運(yùn)膽動(dòng)時(shí)蕉鐘變逼慢。廣義朝相對凍論中網(wǎng)時(shí)空企是彎低曲的寨，而獄曲率擺的大浮小由乖此處挑引力堅(jiān)場的圈強(qiáng)弱粱決定卷。廣義沙相對凱論的喪時(shí)空著不是屢剛性睛和均榜勻的袋，徹底染否定煮了牛腦頓的坑與物獵質(zhì)運(yùn)風(fēng)動(dòng)無充關(guān)的尋絕對藝時(shí)空屈。愛因嘴斯坦憶以廣做義相先對論級(jí)時(shí)空悼觀為礎(chǔ)基礎(chǔ)晚的建豎立的臺(tái)宇宙番模型章，是叛一個(gè)靜態(tài)已的、譜有限像無邊勻的閉稈合三乓維超文球面。愛因公斯坦蕩相對猶論時(shí)朱空觀:有限城無邊碧的閉爹合三象維球室面28三、議宇宙墾的起揉源29大爆恩炸宇冒宙學(xué)井的發(fā)密展和低逐步鍬建立精過程7世紀(jì)蓄牛癥頓開項(xiàng)創(chuàng)用亂力學(xué)逼方法斷研究柳宇宙巴學(xué)的論途徑赤，建衣立經(jīng)蟻典宇斧宙學(xué)副。19膛17年汗愛因畢斯坦疲根據(jù)阿廣義浴相對乏論建怕立了漆一個(gè)“靜止叛、有畜限、絞無界”的宇鞠宙模挖型，丟引進(jìn)麥宇宙戰(zhàn)學(xué)原貪理、播彎曲耗時(shí)空功等概山念，些從而知開創(chuàng)婦了現(xiàn)壓代宇尿宙學(xué)彼研究踩的時(shí)克代。19廈22抄年，譜前蘇喇聯(lián)數(shù)偏學(xué)家揪弗里偷德曼揭研究筒了愛擇因斯末坦所卸作的僻計(jì)算貢，認(rèn)細(xì)為靜床態(tài)宇不宙僅借僅是四場方汁程的蜻一個(gè)逮解，取應(yīng)該書還有福一個(gè)角膨脹集宇宙角解。3019遭27年醬比利混時(shí)主亭教、炕天文顫學(xué)家常勒梅圓特提兵出均雜勻各熔向同冶性膨極脹宇斯宙學(xué)秀模型庸。19夏32年債勒梅倦特提并出“原始鄉(xiāng)豐原子”爆炸攀形成攀宇宙厲的概吹念。19寫48年普美國征天文抬學(xué)家份伽莫孤夫發(fā)豈展勒鉗梅特階思想架，奠把定大藍(lán)爆炸孫宇宙纏論的恐基礎(chǔ)攝。31宇宙釘?shù)钠饡?huì)源本世拖紀(jì)，宅有兩雷種宇齊宙起倚源模樸型比恐較有伐影響表。一塔是穩(wěn)詢態(tài)理鎖論，須一是朱大爆辯炸理晉論。若干貞世紀(jì)熄以來閘，很源多科拐學(xué)家督認(rèn)為臂宇宙傲除去坦一些推細(xì)微煎部分?jǐn)D外，具基本達(dá)沒有汽什么頃變化侵。宇但宙不慘需要買一個(gè)化開端疼或結(jié)決束。即使奧是在鍋發(fā)現(xiàn)唉宇宙屋正在侵膨脹彈之后彼，這攤種想到法也噸沒有嶼被放犧棄。32穩(wěn)態(tài)懶理論托馬板斯.戈?duì)柪Φ?T油ho川ma咳s扯Go標(biāo)ld擁)，赫則爾曼.邦迪(H密er幣ma肆n己Bo缺nd啦i)及弗火雷德.霍伊控爾(F裂re撈d宮Ho哭yl際e)于40年代謠后期隙提出交，物乖質(zhì)正叔以恰籍當(dāng)?shù)膷u速度諸不斷如創(chuàng)生草著，巨這一貿(mào)創(chuàng)生漆速度排剛好法與因秋膨脹幣而使裳物質(zhì)蘇變稀筆的效類果相翁平衡摧，從默而使佳宇宙盈中的遣物質(zhì)營密度舟維持郵不變熟。這種痛狀態(tài)行從無聞限久疑遠(yuǎn)的換過去深一直話存在評(píng)至今筒，并方將永榆遠(yuǎn)地貞繼續(xù)裳下去碗。宇宙怎在任牽何時(shí)覽候，庭平均嫁來說闖始終粘保持利相同項(xiàng)的狀態(tài)。穩(wěn)態(tài)塌理論束所要少求的塊創(chuàng)生茄速率扇很小盟，每10事0億年密中，悼在一斑立方們米的晃體積林內(nèi)，質(zhì)大約壩創(chuàng)生1個(gè)原貌子。講穩(wěn)態(tài)老理論渠的優(yōu)響點(diǎn)之扛一是遮它的丟明確璃性。場它非且?？先ǖ啬z預(yù)言沒宇宙拔應(yīng)該逗是什想么樣頂子的昆。姻也正輩因如信此儀，它弱很容災(zāi)易遭蠻受觀含測事灑實(shí)的殿質(zhì)疑幅或反己駁。命當(dāng)宇初宙背據(jù)景輻沫射被湯發(fā)現(xiàn)乎后，場這一懷理論研基本從上已革被否崗定。33大爆守炸宇到宙論34大爆功炸理廢論的灶提出宇宙抓的產(chǎn)抱生為雄什么賞會(huì)想飄到大劈燕爆炸陣？二十高世紀(jì)舊匈牙江利科主學(xué)家特勒梅精特設(shè)胖想：物質(zhì)撓結(jié)構(gòu)符和次嫌序的進(jìn)認(rèn)識(shí)礙：物貿(mào)質(zhì)的梳形成叫由簡麗到繁圖。熵增半原理麗：最簡文單就維是一刮個(gè)原線子--投--繁-原始臣的原頁子的咳演變覆到現(xiàn)夫在的鐘宇宙想到葡大爆格炸理韻論的汁人是前愛因廟斯坦35廣義品相對悲論理祖論基杯礎(chǔ)宇宙英紅移迷的觀己測事濤實(shí)宇宙麥大爆住炸理售論觀橋念的弟形成36大爆俯炸理飛論驗(yàn)偶證20年代劈燕后期踢，愛難德溫·哈勃(E牽dw獨(dú)in夸H瓶ub煙bl闖e)發(fā)現(xiàn)疼了紅移龜現(xiàn)象史，說齡明宇堅(jiān)宙正暴在膨朝脹。60年代混中期糟，阿毅爾諾·彭齊姓亞斯(A諒rn膽o殺Pe姜nz瓶ia毯s)和羅雖伯特·威爾之遜(R皮ob禾er襯t泰Wi允ls俯on拉)發(fā)現(xiàn)怖了“宇宙答微波襲背景鉤輻射”。這批兩個(gè)膠發(fā)現(xiàn)茂給大擁爆炸陣?yán)碚撶娨杂谐盍Φ拇糁С趾汀?7伽莫逆夫第吉一個(gè)白建立苦了熱策大爆曠炸的清觀念蕩理警論19倦50年前擇后，也伽莫羽夫（淺美籍井俄國立）第接一個(gè)跪建立導(dǎo)了熱境大爆廟炸的譽(yù)觀念尊。伽莫珍夫認(rèn)悲為，誰宇宙烏開始勇于高井溫、煉高密艷度的煩原始詢物質(zhì)斷。最乎初溫陵度超堵過幾緊十億置度，歇很快浸降至牙十億姓度，窩那時(shí)灣的宇莫宙中如充滿移的是令輻射攻和基縣本粒堅(jiān)子，熊隨后貪溫度數(shù)持續(xù)結(jié)下降撈，宇敘宙開熱始膨棚脹。嚷當(dāng)膨歇脹持蚊續(xù)了置幾百愿萬年濁時(shí)，歡溫度耐冷卻找至四杯千度雄，物牛質(zhì)逐東漸凝用聚成昆星云籃，再謝演化壟成今眠天的扯各種覽天體析。這個(gè)和創(chuàng)生狼宇宙飄的大拉爆炸胃，事壞實(shí)上對應(yīng)該腔理解爛為整短個(gè)空軍間同燈時(shí)的戀急劇標(biāo)膨脹使。38娃理卷論提叫出后悅中間過有經(jīng)陣過很膚多人賓的修抓正補(bǔ)持充并毀且完追善。該理鉆論最尖核心柿的一位點(diǎn)是掠：如克果理小論成債立，穿那么聾宇宙殿將一扯邊膨拔脹，損一邊如降溫幣，那覆么降訓(xùn)到現(xiàn)尺在宇鐮宙邊樣緣的忌溫度處應(yīng)該取降到5度（暗絕對牌溫標(biāo)萬）左搜右。理論載提出顧，等碼待驗(yàn)偽證。溪但是京比較觸困難削。39“宇宙孟微波奶背景忌輻射”二十紀(jì)世紀(jì)缸六十萄年代頌初，活美國刑貝爾蒼實(shí)驗(yàn)壓室的盾兩位糕工程姑師彭洗齊亞沸斯和R.潑W.威爾斷遜為晚了改殘進(jìn)衛(wèi)符星通取訊，億建立班了高丟靈敏婆度的題接收道通訊刮天線靜系統(tǒng)弊。19胞64年，戒他們腰用它豬測量世銀暈荷氣體圓射電久強(qiáng)度練時(shí)，帖發(fā)現(xiàn)竭總有觀消除識(shí)不掉瓦的背庫景噪謙聲，殃他們?nèi)姓J(rèn)為費(fèi)，這沾些來址自宇海宙的杜波長改為7.乎35厘米仔的微獅波噪械聲相澇當(dāng)于3.句5K的熱浮輻射其。19兄65年他午們又評(píng)將其要修正鋸為3K，并瞎將這新一發(fā)暮現(xiàn)公轉(zhuǎn)布，墓為此扶獲得秋了19柏78年的憲諾貝尾爾物飛理學(xué)慰獎(jiǎng)。40早期解的宇崇宙背誦景輻射律觀測彭齊柳亞斯避（左區(qū)）遭和威棍爾遜罵（右堆）41黑體炭輻射底譜微波長背景粒輻射考的最英重要毯特征貝是具雷有黑唱體輻謀射譜逝。從0.魯05溫4厘米培直到橋數(shù)十監(jiān)厘米狠波段訴的測盯量表期明，川背景象輻射御是溫轟度近稼于2.禍7K的黑向體輻取射，我習(xí)慣悄稱為3K背景象輻射無。42黑體女譜現(xiàn)咸象表之明，亂微波雁背景酸輻射盯是極饑大時(shí)盜空范碗圍內(nèi)途的事盛件。樣因?yàn)橘v只有糕通過歪輻射脆與物蜜質(zhì)之傾間的舞相互期作用陵，才瞞能形軟成黑役體譜蜂。由于昨現(xiàn)今排宇宙稈空間溝的物滔質(zhì)密半度極舊低，咽輻射說與物揪質(zhì)的米相互錄作用促極小是，所利以，毒我們誦今天拴觀測陵到的豈黑體誼譜必弱定起千源于歐很久姓以前嗓。43各向撈同性駕的背垮景輻關(guān)射微波緣瑞背景定輻射劉的另自一特謝征是伶具有激極高憲的各資向同伴性。鍬這具躲有兩尼方面蜻的含忘義：①小企尺度相上的站各向搞同性幸：在歡小到咽幾十劑弧分喜的范吼圍內(nèi)襲，輻寫射強(qiáng)怕度的赴起伏已小于0.擇2-選0.泄3%；②大龍尺度僵上的感各向叔同性再：沿鍛天球恰各個(gè)跨不同鑄方向倒，輻濁射強(qiáng)索度的噴漲落申小于0.護(hù)3%。各向本同性污說明董，在落各個(gè)巖不同湯方向侄上，蛇各個(gè)伍相距霧非常根遙遠(yuǎn)蒜的天爛區(qū)之演間，運(yùn)應(yīng)當(dāng)燭存在色過相砌互聯(lián)撿系。443K背景低輻射東與理懶論相普符微波差背景賞輻射贏的發(fā)賓現(xiàn)被餡認(rèn)為請是二筒十世雙紀(jì)天淺文學(xué)罷的重謠大成掠就，尚目前頂?shù)目疮煼ㄕJ(rèn)因?yàn)楸诚【拜椇Ｉ淦鸷稍从诹P熱宇國宙的骨早期喜。這鐮是對克大爆框炸宇狡宙學(xué)頸的強(qiáng)狀有力粘支持柳。3K背景糠輻射柏與四龍十年富代伽軌莫夫例、海赴爾曼盤和阿么爾菲求根據(jù)仿當(dāng)時(shí)御已知灑的氦紗豐度咽和哈胸勃常機(jī)數(shù)等所資料體預(yù)言加宇宙擦間充尊滿具會(huì)有黑幸體譜咸的殘扶余輻自射理扁論相切符。45宇宙衣紅移釘?shù)挠^醬測再果次證須明了貸大爆吩炸理貞論二十負(fù)世紀(jì)30年代太，哈承勃工圈作在料美國費(fèi)的威州爾遜敬天文更臺(tái)測逼量其存它星侄系相疼對于灑銀河披系的弟運(yùn)動(dòng)譽(yù)時(shí)，朝發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)各個(gè)末星系星都在睜遠(yuǎn)離草銀河范系。仔從而碗得出暴了哈綿勃定膨律。Ve砍st單o壇Sl早ip艙he從r第一警個(gè)發(fā)陪現(xiàn)了旨星系錢紅移匪現(xiàn)象Ed壩wi飼n椅Hu禾bb刻le確立丑了紅鏈移與誕距離勝之間倦的關(guān)床系：柄哈勃詞定律46紅移注現(xiàn)象通常貫認(rèn)為派這種貸紅移巴是由脖宇宙笑膨脹伶的多此普勒佛效應(yīng)旨引起。光是亡電磁導(dǎo)波。當(dāng)光周源遠(yuǎn)判離觀掩測者萍時(shí)，澡接受猛到的骨光波劉頻率瞞比其尿固有址頻率嶺低，貫即向窯紅端家偏移前，這上種現(xiàn)舊象稱薪為“紅移”。當(dāng)光提源接盒近觀青測者峰時(shí)，鍬接受驕頻率羞增高璃，相符當(dāng)于鈔向藍(lán)維端偏舞移，唇稱為“藍(lán)移”。47哈勃翁定律哈勃袍發(fā)現(xiàn)乖，來魯自星勤系的哥光譜掀呈現(xiàn)握某種飼系統(tǒng)誘性的雙紅移單。即甲星系惹正在誼遠(yuǎn)離裝我們魚。將星伴系中悟特定隊(duì)原子芹的光號(hào)譜與番地球壇上實(shí)渴驗(yàn)室肅內(nèi)同斷種原災(zāi)子的瀉光譜貞進(jìn)行貨比較衣，可奸以確印定光伍源正戴在以仰多大乖的速賊度退捧行。哈勃浸發(fā)現(xiàn)衡，離癥我們徐越遠(yuǎn)孤的星易系退摧行速惕度越混高，舞而且模兩者表之間擴(kuò)存在散線性叔關(guān)系丘，即V=嗓H×異D（其件中H是哈治勃常烏數(shù)）裝，這鋒個(gè)關(guān)找系稱著為哈探勃定椅律。哈勃由定律犬的偉婦大意樂義，蹤蝶不僅調(diào)在于美它證線實(shí)了嫌宇宙背的膨嚇脹，頓而且夏還提鐵供了疑一種狡估計(jì)料宇宙蓄年齡嘩的手勢段。大學(xué)慌物理哈勃毛定律剝的意伴義哈勃拔定律氣反映議了宇秘宙的茂膨脹星系柔的距宴離D＝V/H0假設(shè)旗：如果主宇宙脫的膨?yàn)┟浭谴缇鶆蛉痰目梢悦却_定：宇宙峰的年躲齡t＝D/V＝1/H0星系員的退躲行表沾明在動(dòng)過去布它們土必定魚離得醋很近收，宇緒宙膨群脹的筐起點(diǎn)恢是什魯么？大學(xué)概物理哈勃波常數(shù)初的測伏定：WM搜AP和SD偶SS的20落03年結(jié)府果：H0＝717k投m/鍋(s華?M掩pc塞)，相環(huán)應(yīng)的員宇宙營年齡檢為1/竿H0=1淡38報(bào)(1辯4)億年輪；馬歇址爾太疾空飛榆行中筋心（MS伍FC）20距06年:77話k墊m/工(s渣?M燙pc牧)，誤州差大吊約是15帳%。20闖09敗.5濱.7，NA溉SA發(fā)布姥最新爹測量念結(jié)果窗：74豪.2自±添3.共6內(nèi)km贏/(蕩s*取Mp炸c)，不撐確定驅(qū)度5%以內(nèi)符。方法珍：星系當(dāng)＋造炒父變鬧星法測距霧離宇宙愉學(xué)紅背移＋松多普設(shè)勒效斥應(yīng)測速架度。小知哥識(shí)：造父來變星市（Ce欠ph紅ei鈴d醋va域ri調(diào)ab袍le嫁s漆t(yī)a喂r）是助一類斤高光外度周蛙期性脈動(dòng)綁變星，也褲就是穿其亮專度隨姜時(shí)間睬呈周燃期性警變化妙。因俱典型憶星仙壟王座δ（中判文名橫造父誘一）爽而得王名。捆由于籮根據(jù)指造父維變星周光澤關(guān)系可以梅確定突星團(tuán)蔥、星系的距評(píng)離，姥因此建造父屢變星勵(lì)被譽(yù)表為“量天共尺”。5051膨脹妥中宇鄰宙的抽性質(zhì)搞使人爹困惑從地纏球的糧角度雕來看斜，好益象遙鼠遠(yuǎn)的叢星系姥都正激飛快腰地遠(yuǎn)認(rèn)離我音們而宮去。邁但是智，這堤并不崗意味姐著地冠球就寄是宇丘宙的圣中心績。平毫均而省言，趕宇宙遷不同尾地方本的膨盒脹圖出像都駐是相困同的丸?？烧粢哉f億每一懷點(diǎn)都冠是中展心，潮又沒派有一昏點(diǎn)是維中心愉。我們逃最好辦把它痰想象伙成星來系間愿的空推間在械伸長胖或膨顆脹，賄而不兩是星貼系在拾空間壩中運(yùn)巨動(dòng)。抖這一凍點(diǎn)與聯(lián)我們膨日常翅生活情中見軟到的例源于咱一點(diǎn)雀的爆技炸不管同。52空間粥的伸魚長空間移可以蝦伸長代這一則事實(shí)喊看上安去似不乎離垃奇古佩怪，察不過纏這卻婆是19鋼15年愛胖因斯觀坦廣璃義相傷對論接發(fā)表話以來眨科學(xué)揮家們愉早就仔熟知非的概掃念。廣義春相對跡論認(rèn)寧為，京引力柔實(shí)際榨上是即空間拾（嚴(yán)螞格地殺說是落時(shí)空挖）彎餓曲或面變形耕的一養(yǎng)種表犁現(xiàn)。必從某捧種意報(bào)義上縣來說宰空間妹是有顆彈性嫁的，臉可以滑按某均種方橋式彎或曲或談伸長你，具呼體情圖況取狀決于斤物質(zhì)鵲的排悉列。軋這個(gè)拍思想樓已為昌觀測布所充聚分證促實(shí)。53膨脹沾空間脂的基閉本概莫念可敢通過而一項(xiàng)濫簡單皺的模促擬來效加以導(dǎo)理解像。想沿象在科一條詢松緊排帶上捕縫有蹈一排情鈕扣硬。假老定從撿松緊狐帶的涌兩端令把它擠拉長錦，結(jié)刻果所吩有的鴉鈕扣姿都彼室此遠(yuǎn)蓮離。不論亮我們懷選擇洗從哪釀個(gè)鈕珠扣來暖看，嫌它鄰沒側(cè)的湊鈕扣酸似乎鋤都在籌遠(yuǎn)離臥，而浩且這明種膨澡脹是跑處處愁相同缺的，搬不存富在特坊殊的禿中心竟。只要量把這滑條帶妻鈕扣兔的松步緊帶憑無限逝加長鹽，或華環(huán)成愚一個(gè)襖圓圈侵，這策個(gè)中狀心便孫不再僻存在旨了。54從任籃意一脖個(gè)鈕傻扣來佳看，疤離它犯最近枕的鈕親扣以絹某種贊速度測退行薄，再烘下一味個(gè)鈕粉扣則努以兩牧倍數(shù)姓度退周行，共依此波類推惠。在你延看來蒙，鈕講扣離麗得越灶遠(yuǎn)，甩它退外行得條越快搶。因熄此這需種膨獸脹意窩味著扔退行夢速度貞與距瘡離成培正比-這是似一個(gè)出極為費(fèi)重要貌的關(guān)款系。借助族這個(gè)掙圖像民，我拆們現(xiàn)喚在就母可想途象出些光波貪是如歷何在瞇膨脹鍬空間關(guān)中或受星系少間傳經(jīng)播的瞧。當(dāng)航空間臘伸長本時(shí)，缺光波封波長舉也跟堆著變大長，巴這就柏解釋月了宇燭宙學(xué)挪紅移桿現(xiàn)象培。哈尼勃發(fā)咸現(xiàn)，盾紅移截量與斗距離雁成正趟比，稀同這至個(gè)簡輝單的帖圖像豬模擬奔結(jié)果傲完全緞一致米。55另外構(gòu)一個(gè)腫證據(jù)棗：元阻素氦儉豐度禁分布宇宙號(hào)中He的分礦布與打預(yù)期搭的不坑吻合廈。如果均是氫左的聚熊變熱秀核反襯應(yīng)得掌到氦敬，那暗么氦客的總第量不晌超過甜幾%的數(shù)萍量級(jí)省。但是依測量墻結(jié)果懸發(fā)現(xiàn)朽氦的貓含量概約占饑四分騙之一波，其果余70清%的氫墳和少澤量的殊其它選元素童。唯一齒的解燈釋：聰在大衰爆炸碰過程朵中產(chǎn)售生大斜量能螺量，光迫使負(fù)的大衣量的再氫聚拋?zhàn)兂深w氦，里造成朗氦過材量。56大爆崗炸理暖論認(rèn)養(yǎng)為，青宇宙腿起源競于一神個(gè)單飾獨(dú)的誰無維瘡度的夫點(diǎn)，跪即一均個(gè)在?？臻g紹和時(shí)沒間上醒都無舅尺度劍但卻班包含炊了宇檔宙全距部物返質(zhì)的焦奇點(diǎn)和。至石少是脖在10集0~量15笛0億年丈以前屆，宇雄宙及培空間擴(kuò)本身欄由這腥個(gè)點(diǎn)嗓爆炸壩形成獵。57四、祖宇距宙的牧演化58宇宙妥最初亭演化存的三擁分鐘年齡=0弄.0崗1秒，行溫度慌大約1011K奏-適--澆--喘-一團(tuán)駕混沌年齡=1肅.1秒，餓溫度水大約1010K坐-避--雷--愧-電子綱中子漲和質(zhì)斗子形仰成年齡=3分鐘率，溫常度大板約109K忌-企--獻(xiàn)--酒-元素手氫氦掛產(chǎn)生年齡=3分45秒，很宇宙親基本菌形成59引力灶收縮（gr馳av佛it鮮at階io旱na頑l芒co寫nt振ra穴ct茄io疫n）按照伙一般樓的看鋒法，科太陽茅系、衣恒星辮、星明系等用都是姓由原幼始星蠻云在反自身予引力沃作用匆下逐吊漸凝定縮而百成的倡。在原寇始?xì)饬耋w彌滅漫物金質(zhì)中陵存在御著密必度的辟隨機(jī)胡漲落駐。那贏些密乖度比終周圍掠高的圣區(qū)域踐，如愛果有窄足夠截大的遠(yuǎn)尺度尋，在柜自身悠引力墨作用充下的君收縮煙趨勢躺便會(huì)揉超過輔分子褲熱運(yùn)偽動(dòng)（恥即壓扔力）榜的彌書散趨姻勢而記開始香收縮駁，使渠密度污進(jìn)一驅(qū)步增顫大，皆終于株形成愈一個(gè)泳密度鏡遠(yuǎn)高乳于周廳圍氣姻體的含區(qū)域五。這訴種情話況稱奸為引圣力收她縮。60一般眠認(rèn)為巧，在我原始企星云慎中，杠往往臂是先哈收縮記成大昏云塊傅，然妙后，帆由于進(jìn)大云掙塊在武收縮思過程讓中密唱度增怠大，膀在內(nèi)例部觸減發(fā)第莖二次數(shù)收縮直，使如大云襲塊本杯身碎遭裂成乒為若喜干小蜓云塊嘆。后范者即仔為恒貼星的嫁前身廟──盛星胚足。星奴胚再傷逐漸蛛演化穗成為妨恒星慎。61四、熱宇理宙可曲能的仔結(jié)局62三種錫宇宙俊膨脹挑狀態(tài)宇宙冷膨脹姜過程擺是引摘力與秤膨脹背初速誦度之看爭，秤誰勝悲誰負(fù)壺取決庫于宇摟宙物見質(zhì)密名度。如果寇宇宙林物質(zhì)門密度尊小于晨某一今臨界船密度（根穗據(jù)現(xiàn)貌有的村對膨猶脹速急率的券觀測車，臨爺界密豪度約連為5×靜10-3飯0克/厘米3），將沒燒有足張夠的井引力院阻止纖膨脹都，宇狠宙膨慶脹永串無止框境，宮這一單情形潑下，牢我們突稱宇嫩宙的跌膨脹蓬是開返放的刑（開略宇宙飼）；勞如果簡宇宙剛物質(zhì)塑密度榮大于纖臨界財(cái)密度煎，巨老大的購引力震會(huì)使徹得膨姑脹最術(shù)終停侮止并柔接下尤來收嗓縮，債在這帝一情撤形下惰稱宇強(qiáng)宙的騙膨脹佩是封狂閉的斯（閉酬宇宙幅）。63這看爹起來尋就象唇我們屢按照么牛頓委理論韻發(fā)射補(bǔ)飛行攪器一場樣，膝如果洞給的引初速家度足隔夠大傅，飛咐行器表將擺免脫地勾球的演引力集成為駕星際隊(duì)飛船棗，而唇如果稅初速寫度不炮夠，鏟飛行就器會(huì)雨最終昨掉下食來。在討弱論宇鐘宙的筍膨脹墓時(shí)有債一個(gè)浸重要益的差彼異。調(diào)按照濁廣義城相對槍論，聲封閉奇式膨胖脹的要宇宙聽在質(zhì)殺量上視和尺假度上穴必定欄是有撞限的被，而衣開放撈式膨唯脹的漢宇宙漏在質(zhì)餅量上伴和尺許度上第必定乒是無斥限的介。因此規(guī)，討渣論宇口宙可刑能的錘演化綠結(jié)局螺與討鐵論宇路宙的逃有限滴或無錯(cuò)限是腹完全興等價(jià)撿的！宇宙罰可能腦的演樹化結(jié)側(cè)局64宇宙什到底舟是有巾限的怠或無感限的??？這是墳個(gè)詩妻人愛允遐想柳，哲堵學(xué)家確愛沉愛思的漲問題獻(xiàn)。有些須人認(rèn)璃為宇恥宙的綢無限洽性是豎先驗(yàn)沖的真街理，儲(chǔ)有限撒宇宙饑的觀污念不云能為智常識(shí)葛所接天受。持這博種觀儲(chǔ)點(diǎn)者斧對有撓限宇贊宙提礦出的民非議儲(chǔ)經(jīng)常握是：“宇宙瓦的邊商緣在字哪里柱？”“邊緣內(nèi)之外發(fā)又是錘什么招？”等等夫。這是韻因?yàn)橄麄儦q的困款惑來追源于燭錯(cuò)誤匹地用賭平坦野空間逆的觀么念來毅思索掛一個(gè)蜻彎曲虧的空很間。絡(luò)當(dāng)他諒們能被改正仇過來鹽，習(xí)括慣于乘用彎躍曲空雖間的怨觀念幸來考停察彎生曲空己間，羽那么驅(qū)他們葛所有