自然物质系统的演化发展

第五讲自然物质系统的演化发展一、自然物质系统的演化过程二、演化与自组织三、自然物质系统演化的方向性四、自然物质系统演化的规律五、自然物质系统中的人类宇宙图景的演化一宇宙图象的历史发展二大爆炸学说的提出1建立大爆炸学说的依据2大爆炸学说的建立3大爆炸学说的证据4存在的问题《淮南子·齐俗训》：往古来今谓之宙，四方上下谓之宇。张衡《灵宪》：宇之表无极，宙之端无穷。王勃《滕王阁序》：天高地迥，觉宇宙之无穷；兴尽悲来，识盈虚之有数。古希腊的阿尔基塔：能否伸出手杖。布鲁诺：手伸出天球外。洛克：手能否伸出身体之外。杨慎《升奄集·辨天外之说》：天有极乎？极之外何物也？天无极乎？凡有形必有极。康德的二律背反：正题：世界在时间上有开端，在空间方面也有界限。反题：世界没有开始，在空间方面也没有界限，它在时间和空间两方面都是无限的。宇宙学佯谬牛顿认为：宇宙若是有限的，由于万有引力的作用，必然会坍缩，因此宇宙是无限的。光度佯谬：1820年，奥尔伯斯（Olbers）指出，如果宇宙是无限的，那么就有无限多的恒星，宇宙的背景就应该是亮的。引力佯谬：1894年西利格尔（Seeliger）指出，在宇宙空间的每一点，引力势都无限大，任何物质都受到无限大的力的作用，因而每个物体都要获得无限大的加速度和速度。1917年，爱因斯坦建立“有限无界”宇宙模型。为保持宇宙的稳定，引入一个“宇宙项”，以其所具有的斥力与引力相平衡。这是一个静态的宇宙模型。1922年，弗里德曼得出了非静态的宇宙模型。

河外星系的谱线红移：河外星系中的恒星的光谱与银河系一样具有吸收的特征线族，但这些线族都向光谱的红端移动。多普勒效应：声源迎面而来，声音的频率变高，声源远离时，声音的频率变低。用多普勒效应解释红移，表明河外星系退行。哈勃定律：V=DH星系退行的速度与距离成正比。1927年，勒梅特提出膨胀宇宙模型1948年，伽莫夫提出宇宙大爆炸假说将元素的生成与宇宙的诞生联系在一起。从10－2秒起描述，爆炸后3分钟，质子与电子结合成氢。20世纪80年代，提出暴胀宇宙论，从10－46秒开始描述。10亿1个正粒子,10亿个反粒子。英国理论物理学家史蒂芬·霍金提出宇宙起源是无中生有。大爆炸加暴胀，称为标准宇宙模型按大爆炸和暴胀宇宙论的观点，形成后的宇宙经历以下几个演化阶段：1、基本粒子形成阶段2、辐射阶段或核合成阶段3、实物阶段恒星演化经历四个阶段：引力收缩阶段；主序星阶段；红巨星阶段；脉冲和高密阶段1氦丰度宇宙中各星体的氦含量大约为30%2宇宙的年龄大爆炸宇宙论与哈勃定律推得宇宙年龄为100亿年——200亿年。33K微波背景辐射1964年，彭齐亚斯，威尔逊在实验室中发现并测定宇宙背景辐射，温度大约为2.7k。

大爆炸学说遇遇到的问题1出现谱线线蓝移现象2反物质、、暗物质3膨胀与密密度4膨胀与收收缩5原始状态态地球的演化一、地球内部部圈层的形成成和演化二、地球外部部圈层的形成成和演化三、地壳运动动地壳活动的三三部曲：大陆陆飘移假说、、海底扩张学学说、板块构构造理论。引力势能反反应加快冷起源温温度升高高超超过铁的的熔点放射性蜕变物质熔融分化化铁、镍重元素素下沉地地核硅酸盐上浮地地幔引力与斥力作作用更轻元素从地地幔分离地地壳COCO2大气从地球原原始大气NH3紫外线内部逸出CH4光合作用H2OO2O2增加氧化作用N2大气圈H2O水圈1912年，，魏格纳（A.L.Wegener）提出大陆漂移移假说提出大陆漂移移学说的依据据：1大西洋洋两岸的古生生物化石和现现存的生物种种群之间存在在着亲缘关系系。2大西洋洋两岸地质构构造的岩层相相同，海岸线线相似，山脉脉古代褶皱方方向一致。3极地存存在热带植物物和热带沙漠漠遗迹，赤道道附近和南半半球发现冰川川遗迹。魏格纳AlfredLotharWegenar

1880－19301915年出出版了《海陆陆的起源》提提出了板块学学说。1930年11月月1日，他50岁生日那那天，在格陵陵兰领队探险险遇难。大西洋两岸明明显的对称性性1915年，，德国气象学学家魏格纳发发表了一篇关关于大陆飘移移的学说，表表述说：现现有的这些大大陆最开始是是由一片超大大陆（联合古古陆）分解而而成，由于缺缺乏有利证证据，40多多年来他的理理论一直不为为人所接受。。

板块移动图大陆漂移学说说存在的缺陷陷1大陆漂漂移的动力机机制是地球自自转所产生的的离心力和潮潮汐摩擦力2认为海海洋是平坦的的硅镁层，而而当时人们对对海洋几乎一一无所知支持大陆漂移移学说的新的的科学事实1古地磁磁学研究2海洋中脊脊山脉的发现现

3对海海洋地震震中中的研究取得得实质性突突破20世纪50年代代，古地磁学学的研究。1954年年，布莱克特特认为自第三三叠纪以来，，英格兰顺时时针方向转了了30o，并且向北移动动了一个相当当大的距离。。侏罗纪以来印印度半岛每年年以几厘米的的速度向北移移动了7000公里。。兰康(S.K.Runcon)小组测定了欧欧洲从前寒武武纪以来的每每一地质时期期的古地磁北北极的位置，，把它们顺序序连接起来，，画出了“磁磁极游动曲线线”。然后画画出北美大陆陆的“磁极游游动曲线”。。比较欧洲和和北美大陆的的两条“磁极极游动曲线””，虽然形状状基本相似，，但在经度上上差30o。如果把美洲大大陆向东移动动30o，让这两条曲线线重合，大西西洋就会消失失，美洲大陆陆和欧洲大陆陆就连在一起起。1965年，，用计算机将将大西洋两岸岸大陆拼合1969年，，用计算机将将南极洲、大大洋州和印度度拼合1960年美美科学家家H·赫斯提出海底底扩张学说大洋中有一条条裂谷，地幔幔中炙热的熔熔岩从这个裂裂缝中溢出，，到达顶部后后向两侧分流流，有的流入入海底，有的的深入大陆，，把大陆向外外推，使海底底向两边扩张张。1968—1969美美J·摩根法法勒比雄雄

英麦肯肯齐提出板板块构造理论论3亿多年前，，地球是整块块，既“泛大大陆”。1亿亿年前开始漂漂移，后分离离成6大板块块：欧亚、美美洲、非洲、、南极洲、澳澳洲、太平洋洋板块。板块块本身是刚性性的，比较稳稳定，边界不不稳定，存在在三种边界：：汇聚型、分分离型和平错错型。生命的起源及及生物的进化化1从无机小小分子生成有有机小分子1953年美美米勒证证实了这一过过程。2从有机小小分子形成有有机大分子1965年我我国科学家家首次人工合合成牛胰岛素。3从有机大大分子组成自自我维持稳定定与发展的多分子子体系4从多分子子体系演变为为原始生命人类的产生1937年狄狄拉克提出出大数假说，，“自然界中中出现的没有有量纲的非常常大的数是彼彼此相关的。。”一1961年迪迪克提出人人择原理：狄拉克提出的的这两个大数数并不是永远远相同的，只