2019年高考历史人教版一轮复习课件：选修1-模块总结

齐从谦教授

cqqi@

cqqi@.cn2008年9月23日现代科学技术通论

4/1/20241现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授现代科学技术通论3/31/20241现代科学技术通论天华学院人才培养特色

专、通、雅4/1/20242现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授天华学院人才培养特色

专、通、雅3/31/20242现代科专、通、雅的具体体现

丰富知识、开阔眼界、净化心灵、提升人格4/1/20243现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授专、通、雅的具体体现

丰富知识、开阔眼界、净化心灵两个层次：

1.通过“四个了解”：了解时事政策，了解科技前沿，了解经营之道，了解文学艺术。开阔学生眼界，提高学生知识素养。4/1/20244现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授两个层次：

1.通过“四个了解”：3/31/202442.通过国学经典学习，培养学生的高雅品格第二个层次：4/1/20245现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授2.通过国学经典学习，培养学生的高雅品格第二个层次：3/通识教育课程教学的主要特点：

1.知识性2.修身性3.实践性4.示范性4/1/20246现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授通识教育课程教学的主要特点：3/31/20246现代科学技术第1章宇宙科学概观地球是从哪里来的？太阳系是从哪里来的？银河系是从哪里来的？宇宙是从哪里来的？宇宙大爆炸模型强子对撞机4/1/20247现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授第1章宇宙科学概观地球是从哪里来的？3/31/20247现盘古开天

4/1/20248现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授盘古开天3/31/20248现代科学技术通论上海女娲补天

4/1/20249现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授女娲补天3/31/20249现代科学技术通论上海1.1.1人类早期的宇宙观盖天说

后盖天说

浑天说

4/1/202410现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.1.1人类早期的宇宙观盖天说后盖天说浑天说公元2世纪，C．托勒密提出了一个完整的“地心说”。

认为地球在宇宙的中央安然不动，月亮、太阳和诸行星以及最外层的“恒星天”都在以不同速度绕着地球旋转。作为神学宇宙观支柱的地心说长期占据着统治地位。在欧洲流传了1000多年。

4/1/202411现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授公元2世纪，C．托勒密提出了一个完整的“地心说”。3/31/1.1.2日心说与地心说之争水星运动轨迹和进动4/1/202412现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.1.2日心说与地心说之争水星运动轨迹和进动3/31日心说哥白尼在1543年提出“日心说”的观点，认为太阳位于宇宙中心，而地球则是一颗沿近似圆形轨道绕太阳公转的普通行星。4/1/202413现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授日心说哥白尼在1543年提出“日心说”的观点，认为太阳位于宇开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转，进一步发展了哥白尼的日心说。开普勒1571－16304/1/202414现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转，进一步发展1687年，I．牛顿提出了万有引力定律，开创了用力学方法研究宇宙论的途径，深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因，并建立了经典宇宙论，使日心说有了牢固的力学基础。4/1/202415现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1687年，I．牛顿提出了万有引力定律，开创了用力学方法研究哥白尼日心说的革命性作用不在于强调太阳是宇宙的中心，而是在于指出了地球在宇宙中没有任何特殊地位，这正是宇宙论原理的精神！现在人们把宇宙论原理称为哥白尼原理，也正是为了肯定他的这种精神。4/1/202416现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授哥白尼日心说的革命性作用不在于强调太阳是宇宙的中心，而是在于1.1.3太阳和太阳系的起源太阳的主要参数：半径7×105km表面温度6000K核心温度1.5×107K质量约为2×1033g的气体球平均密度为1.409g/cm3

表面加速度为2.74×104cm/s24/1/202417现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.1.3太阳和太阳系的起源太阳的主要参数：3/31/太阳系：4/1/202418现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授太阳系：3/31/202418现代科学技术通论上海太阳系的起源和太阳的形成

旋涡说

碰撞说

灾变说俘获说

星云说

4/1/202419现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授太阳系的起源和太阳的形成旋涡说碰撞说灾变说俘获说星按太阳系在银河系中的位置可知，太阳系的原始星云应该包含了更多的重元素，也就是说它是在银河系内经历了数代超新星爆发后形成的。它是从低温状态，靠自引力收缩才导致温度逐渐升高的。4/1/202420现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授按太阳系在银河系中的位置可知，太阳系的原始星云应该包含了更多大约在47亿年前，一个质量比太阳大几千倍的星际云，当收缩到密度为10～15g／cm3时，内部出现了湍涡流，便碎裂成上千个小星云，原始星云就是其中之一。原始星云一面自转，一面因自引力而收缩。而在收缩过程中，由于角动量守恒，自转角速度逐渐加快，惯性离心力使原始星云逐渐变扁。当赤道处自转角速度大到惯性离心力等于中心部分对赤道处物质的引力时，赤道附近的物质便停止收缩而留在那里。4/1/202421现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授大约在47亿年前，一个质量比太阳大几千倍的星际云，当收缩到密而原始星云的其他部分仍继续收缩，于是形成了扁扁的、内薄外厚、连续的星云盘。与此同时，原始星云中心部分在收缩过程中质量变大，形成了太阳，并发出辐射。4/1/202422现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授而原始星云的其他部分仍继续收缩，于是形成了扁扁的、内薄外厚、太阳系中其他行星及其卫星的形成

星子说——我国天文学家戴文赛（1911－1979）认为，星云内的固体微粒在聚集的同时向赤道面沉降，在盘内形成一个比盘薄得多的“尘层”；当尘层密度足够高时，便出现引力不稳定性，于是瓦解成许多粒子团；粒子团收缩形成星子。星子行星胎行星4/1/202423现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授太阳系中其他行星及其卫星的形成星子说——我国天文学家戴文赛地球形成过程为一百万年左右。木星核为几千万年。天王星和海王星则需几亿年。4/1/202424现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授地球形成过程为一百万年左右。3/31/202424现代科学技1.1.4银河系的发现及其与太阳系的关系银河系是一个由恒星和星系物质组成的巨大的、盘状系统。是构成宇宙的亿万个星系中的一个，是星系类型中的旋涡星系一类的典型。它的核心周围是一个巨大的中央核球，并有缠绕着它的旋臂。这些弯曲的旋臂使银河系的外形看上去像是一个庞大的车轮。旋臂均匀沉陷在银盘中。银盘是银河系的主要组成部分，直径约70000l.y.。4/1/202425现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.1.4银河系的发现及其与太阳系的关系银河系是一个由从地球上看到的银河4/1/202426现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授从地球上看到的银河3/31/202426现代科学技术通论银河系4/1/202427现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授银河系3/31/202427现代科学技术通论上海师银河系的主参数：质量约为1012。银河系（盘）的直径约为30kpc。太阳距其中心的距离约为8.5kpc。太阳位于银河系众多的旋臂中的一条，即猎户臂的内侧边缘附近，距银河系中心约为银河系半径的2/3距离处。银心（又称银核）位于人马座天区方向，和太阳的距离约为23000l.y.。

1AU＝1.50×1011m1pc＝2.06×105AU4/1/202428现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授银河系的主参数：质量约为1012。1AU＝1宇观客体确实是一个难于驾驭、不可捉摸的庞然大物，但它们的命运却受到最微小的基本粒子的摆布。如作为恒星演化的结局之一的白矮星是由电子的简并气压所决定的，中子的简并压强决定了中子星的质量大小，更有趣的是宇宙的大尺度结构的基本特征是由不可能发光的看不见的“暗物质”决定的。

4/1/202429现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授宇观客体确实是一个难于驾驭、不可捉摸的庞然大物，但它们的命运1.1.5河外星系18世纪中叶，康德等人还提出，在整个宇宙中，存在着无数像我们的天体系统（指银河系）那样的天体系统。

宇宙中无数的恒星系统可形象地比喻成汪洋大海中的岛屿——宇宙岛。从银河系的构成看，除了由大量恒星组成的球状星团、疏散星团、一些零散的其他恒星外，还有大量的星际物质。它们也可分为三大类：亮星云、暗星云和它们之间的星际气体及尘埃。

4/1/202430现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.1.5河外星系18世纪中叶，康德等人还提出，在整个

1924年，才由美国天文学家哈勃（Hubble，1889－1953）用威尔逊山天文台上口径为2.54m的反射望远镜——胡克望远镜通过照相观测，将星云的外围部分分解为单个的恒星，在仙女座大星云的边缘找到了被称为“量天尺”的造父变星；有力地证明了这些星云是处于银河系外的天体，也像银河系一样，是一个巨大、独立的恒星集团。统称它们为“河外星系”或“星系”。因此，仙女星云应改称为仙女星系。哈勃（1889－1953）4/1/202431现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1924年，才由美国天文学家哈勃（Hubble，1889－仙女星系造父变星4/1/202432现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授仙造父变星3/31/202432现代科学技术通论上蟹状星云4/1/202433现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授蟹3/31/202433现代科学技术通论上海师范大1.2宇宙大爆炸模型——物理模型

1.2.1哈勃定律与宇宙膨胀多普勒效应

红移

Z=(H/c)d

退行速度：v＝Hd

4/1/202434现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.2宇宙大爆炸模型——物理模型

1.2.1哈勃定律与宇红移

4/1/202435现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授红移3/31/202435现代科学技术通论上海1.2.2宇宙大爆炸模型的提出及其理论预言哈勃关于星系红移与距离之间关系的发现，是爱因斯坦场方程给出的宇宙非静态解所描述的膨胀宇宙所显示的观测效应。4/1/202436现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.2.2宇宙大爆炸模型的提出及其理论预言哈勃关于星系红移宇宙大爆炸模型1932年勒梅特提出现代宇宙大爆炸理论的雏形：整个宇宙最初聚集在一个极端压缩、极端高热状态下的原始原子中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。4/1/202437现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授宇宙大爆炸模型1932年勒梅特提出现代宇宙大爆炸理论的雏形：1948年，伽莫夫（G．Gamov，1904－1968）把核物理学同宇宙膨胀理论结合起来，奠定了宇宙大爆炸理论的基础，更清晰地描绘了宇宙从原始高密状态演化、膨胀的概貌。他把原始原子称为原始火球，球内充满辐射和基本粒子，这些基本粒子互相发生核聚变反应，引起爆炸而向外膨胀，辐射温度和物质温度急剧下降，核反应停止，其间所产生的各种元素形成了今天宇宙中的各种物质。4/1/202438现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1948年，伽莫夫（G．Gamov，1904－1968）把核20世纪科学的智慧和毅力在英国数学家和理论物理学家霍金的身上得到了集中的体现。这位因青年时期患上了肌肉萎缩综合症而只能坐在轮椅上的天才科学家，现在担任英国剑桥大学牛顿级别的卢卡斯讲座教授职务，他在上世纪80年代根据理论计算提出“黑洞”理论，有力地支持宇宙大爆炸学说。4/1/202439现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授20世纪科学的智慧和毅力在英国数学家和理论物理学家霍金的身上霍金对宇宙起源后10-43s以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释，用最简略的语言勾绘出宇宙起源的壮丽图景：宇宙最初只是个奇点，在这之前，没有时间，没有空间，没有物质，没有能量，然后是大爆炸，刚刚诞生的宇宙是炽热的、致密的，随着宇宙的迅速膨胀，其温度迅速下降。最初的1秒钟之后，宇宙的温度降到约100亿K，这时的宇宙是由质子、中子和电子形成的一锅基本粒子汤。随着这锅汤继续变冷，核反应开始发生，生成各种元素。这些物质的微粒相互吸引、融合，形成越来越大的团块，并逐渐演化成星系、恒星和行星，在个别天体上还出现了生命现象。然后，能够认识宇宙的人类终于诞生了。4/1/202440现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授霍金对宇宙起源后10-43s以来的宇宙演化图景作了清晰的阐从0时间开始的宇宙大爆炸时间表：

起源：宇宙始于约200亿年前爆炸的一个高温、高密度的“原始火球”。它的起始时间为0。普郎克时代：时间10-43s，温度高达1032K；

大统一时代：时间10-35s，温度高达1028K；强子时代：时间10-6s，温度为1014K；轻子时代：时间10-2s，温度为1012K；辐射时代：时间1～10s，温度降至约1010～5×109K，基本粒子开始结合成原子核，能量以光子辐射显示出现（人们探索微观世界和宇宙结构的努力在这里会合）；4/1/202441现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授从0时间开始的宇宙大爆炸时间表：起源：宇宙始于约200亿年氦形成时代：时间3min，温度降至约109K，直径膨胀到约1l.y.大小，有近三成物质合成为氦，核反应消失；进入物质时代：时间3min～2000年，温度降至约105K，物质密度大于辐射密度；物质从背景辐射中透明出来：时间1000～2000年，物质温度开始低于辐射温度，最重与最轻的基本粒子数比值（即元素丰度）保持恒定；星系形成：时间108年，温度降至约100K；类星体、恒星、行星及生命先后出现：时间109年，温度降至约12K；目前阶段：时间1010年，温度降至约3K，星系温度约105K。4/1/202442现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授氦形成时代：时间3min，温度降至约109K，直径膨胀到约11.2.3宇宙观测与宇宙大爆炸

模型的发展1．宇宙微波背景辐射20世纪40年代伽莫夫等人通过理论计算预言：大爆炸后最初几分钟，宇宙就像一个氢弹爆炸时产生的火球，处处充满了温度高达10亿K的光辐射。因为处于热平衡中，这种辐射强度随波长的分布服从普朗克分布（或称黑体谱）。随着宇宙的膨胀，辐射温度不断下降，但始终保持黑体谱形和总体均匀性。宇宙膨胀至今，应该存在一种均匀地充满空间的温度为5K左右的背景黑体辐射。

4/1/202443现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.2.3宇宙观测与宇宙大爆炸

1964年美国贝尔电话实验室的彭齐亚斯和威尔逊用一架卫星通信天线在7.35cm波长处探测到了一种来自宇宙空间、强度与方向无关的3K黑体辐射。微波背景辐射是极大的时空范围内的事件。因为只有通过辐射与物质之间的相互作用，才能形成黑体谱；而且其各向同性反映了宇宙过去和现在的整体性质。后来他们确信，这种背景辐射正是原始火球的遗迹，就是伽莫夫预言的宇宙背景辐射。4/1/202444现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1964年美国贝尔电话实验室的彭齐亚斯和威尔逊用一架卫星通信哈勃的发现打开了宇宙整体动力学演化研究的大门，那么彭齐亚斯和威尔逊的发现则打开了宇宙整体物理演化研究的大门。彭齐亚斯和威尔逊两人也因这一重大发现而获得了1978年的诺贝尔物理学奖金。4/1/202445现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授哈勃的发现打开了宇宙整体动力学演化研究的大门，那么彭齐亚斯和2．膨胀标准宇宙论的一个最基本的性质是宇宙的膨胀。20世纪60年代发现膨胀在观测宇宙论中起着基本的作用。世界各地的天文观测者测量到约28000个星系的光谱，除少数（靠近银河系的那些星系）外全都具有支持膨胀宇宙的红移。

4/1/202446现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授2．膨胀标准宇宙论的一个最基本的性质是宇宙的膨胀。3．均匀性和各向同性人类正是从不断地否定对其自身和其生存环境所处的特殊地位的过程中，逐渐发展和完善了对于宇宙的认识：宇宙中不存在任何特殊点，或者说，宇宙中所有点是平等的。人们常把它称为宇宙论原理或称为宇宙平庸原理。为纪念哥白尼在此观念形成中的贡献，也常称为哥白尼原理。4/1/202447现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授3．均匀性和各向同性人类正是从不断地否定对其自身和4．宇宙的年龄如果星系目前正在彼此远离，那它们过去必定靠得更近，也就是说，较早时代的宇宙，物质密度会更高。继续这一推理就意味着过去必定存在一个时刻，那时宇宙中的物质处于极其高密的状态。宇宙的年龄应该从那一刻开始计起。太阳系年龄大约47亿年。银河系中最老恒星的年龄约为100～150亿年。“宇宙年龄”协调一致，这对大爆炸宇宙模型当然是十分有力的支持。4/1/202448现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授4．宇宙的年龄如果星系目前正在彼此远离，那它们过5．轻元素丰度氦同氢的质量比即丰度应为1︰4。天文观测表明，无论宇宙的哪个角落，无论恒星还是星际物质中，氦与氢的比例均大体与此相符。同一时期合成的氘、氚、锂、铍、硼等轻元素，尽管数量小得多，但它们的丰度（即与氢的比例）也具有类似的普适性。4/1/202449现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授5．轻元素丰度氦同氢的质量比即丰度应为1︰4。天文6．物质密度宇宙中的暗物质和暗能量

暗物质是宇宙质量密度的主要成分。

形式多样的重子物质是不“发光的”，例如，木星、白矮星、中子星、黑洞等。7．宇宙的大尺度结构宇宙包括行星、恒星、星系、星系团、超团、空洞等。这些结构的存在，是宇宙的重要性质，并且很可能是理解宇宙演化的关键之所在。

4/1/202450现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授6．物质密度宇宙中的暗物质和暗能量3/31/2021.2.4宇宙大爆炸模型面临的困难宇宙大尺度均匀性问题。平坦性（或平直性）问题。“奇点”从何而来的问题?4/1/202451现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.2.4宇宙大爆炸模型面临的困难宇宙大尺度均匀性问题。1.2.5新的宇宙起源模型——“宇宙暴胀”说宇宙在极早期一个极短的时间（<10-32s）内，当宇宙的温度下降到某一个临界值Tc，甚至T＜Tc时，相变并不发生，真空仍保持对称状态。在大爆炸的一瞬间，不仅没有任何天体，也没有粒子和辐射，只有这种单纯而对称的过冷真空状态。真空状态的宇宙受到负的即排斥力的作用，以指数方式极快地加速膨胀，即称为“暴胀”。

4/1/202452现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.2.5新的宇宙起源模型——“宇宙暴胀”说宇宙在极早随着宇宙的膨胀和降温，真空发生了一系列相变，力之间的对称性被破坏了。在大爆炸的10-44s，发生超统一相变，引力作用首先分化出来，但强、弱、电三种作用仍不可区分，夸克和轻子可以互相转变。到大爆炸10-36s，大统一相变发生，强作用与电、弱作用相分离，物质和反物质之间的不对称性开始出现。4/1/202453现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授随着宇宙的膨胀和降温，真空发生了一系列相变，力之间的对称性被10-10s以后，弱电相变发生，弱作用与电磁作用相分离，于是完成了四种相互作用逐一分化出来的过程。到这个阶段，宇宙间已具备了构成我们所熟悉的物理世界的最原始和最基本的素材和条件。4/1/202454现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授10-10s以后，弱电相变发生，弱作用与电磁作用相分离，我们的宇宙仅是整个暴胀区域的非常小的一部分，暴胀后的区域尺度要大于1026cm，而那时我们的宇宙只有10cm。还有可能这个暴胀区域是一个更大的始于无规则混沌状态的物质体系的一部分。

4/1/202455现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授我们的宇宙仅是整个暴胀区域的非常小的一部分，暴胀后的区域尺度宇宙暴胀模型一举解决了大爆炸模型中许多无法克服的困难。这一模型还特别提供了关于宇宙大尺度结构形成的物理机制。自1991年美国COBE卫星首次观测到源于宇宙早期密度扰动的各向异性后，越来越多、越来越精确的天文观测支持了暴胀模型。4/1/202456现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授宇宙暴胀模型一举解决了大爆炸模型中许多无法克服的困难。3/3时间和空间不是永恒的，而是从没有时间和没有空间的状态产生的。根据现有的物理理论，在小于10-43s和10-33cm的时空范围内，就没有一个“钟”和一把“尺子”能加以测量，因此时间和空间概念失效了，是一个没有时间和空间的物理世界。4/1/202457现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授时间和空间不是永恒的，而是从没有时间和没有空间的状态产生的。林德的“混沌暴胀”理论

根据量子场论，真空充满着各种类型物理场的量子涨落，在按指数暴胀的宇宙中，真空的构造就更复杂得多。在10-35s以后，宇宙的演化过程与公认的热宇宙标准模型一致，但在10-35s以前，情况却大不相同，在这一阶段的暴胀中，宇宙尺度的增长要比以前认为的大1056倍。4/1/202458现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授林德的“混沌暴胀”理论根据量子场论，真空充满着各种类型物理根据弱电统一理论，在这一阶段占主导地位的是物质的标量场。宇宙所需的能量来自真空态。随着温度的下降，宇宙从最初的能量最低的真空态过渡到亚稳态，即假真空态，此时，原有的对称性遭到破坏。通过隧道效应，宇宙还可能从假真空态跃迁到一个新的真空态，此时伴随大量能量的释放，宇宙将像“泡”一样，由于从真空获得额外能量急剧膨胀，形成所谓的暴胀，这是一个原来极小的量子涨落扩大为密度的宏观涨落过程。4/1/202459现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授根据弱电统一理论，在这一阶段占主导地位的是物质的标量场。宇宙这个混沌暴胀模型既具有早先暴胀宇宙模型的所有的优点，又不是取决于令人生疑的相变，并且还能给出微波背景辐射的温度起伏，其幅度与观测值相符合。4/1/202460现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授这个混沌暴胀模型既具有早先暴胀宇宙模型的所有的优点，又不是取最近，印度著名天文学家纳尔利卡尔提出了一种新的宇宙起源理论，对已被普遍接受的大爆炸理论提出了挑战。

认为宇宙在最初的时候是一个被称为“创物场”的巨大能量库，而不是大爆炸理论所描述的没有时间、没有空间的奇点。在这个能量场中不断发生爆炸，逐渐形成了宇宙的雏形。此后在致密的巨大物体周围，在强大的引力波作用下不断发生小规模的爆炸，导致小范围空间的膨胀，不过膨胀的速度并非是匀速的。这些时快时慢的小规模膨胀综合在一起，形成了大尺度范围内宇宙的膨胀。

4/1/202461现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授最近，印度著名天文学家纳尔利卡尔提出了一种新的宇宙起源理论，科学是无止境的，宇宙科学的研究与发展也是这样，一个个新的发现不断丰富和扩大着人类的视野，一个个新的学说和理论更完善、更确切地描绘和解释着我们所生存的宇宙中所发生和将要发生的种种事件。可以预想，有朝一日，一个个更新的学说和理论将会诞生出来!4/1/202462现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授科学是无止境的，宇宙科学的研究与发展也是这样，一个个新的发现1.3宇宙中的最新发现1.3.1活动星系核

这是一类活动性很强的天体，其中央区域通常存在一个巨大的黑洞。已知的活动星系核都发出较强的可见光和紫外线等，天文学家可凭此对其进行观测并推知其中存在的黑洞。

4/1/202463现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.3宇宙中的最新发现1.3.1活动星系核3/31/2活动星系核4/1/202464现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授活动星系核3/31/202464现代科学技术通论上赛弗特六重奏4/1/202465现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授赛3/31/202465现代科学技术通论上海师范大活动星系核五大观测特征：1）有比正常星系更亮的致密核；2）在某些不太宽的波段（如射电、光学、X射线波段等）表现为非恒星的连续谱；3）存在原子和离子的发射光谱线，这是活动星系核最关键的证认；4）连续谱和发射线的强度、偏振和谱形随时间变化；5）相对于正常星系有更强的高能光子（如X射线，γ射线等）的发射能力。

4/1/202466现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授活动星系核五大观测特征：3/31/202466现代科学技术通1.3.2类星体一种光度极高、距离我们极远的奇特天体，从照片看来如恒星但肯定不是恒星，光谱似行星状星云但又不是星云，发出的射电（即无线电波）如星系又不是星系，因此称它为“类星体”（Quasistellarobjects）。类星体的发现，与宇宙微波背景辐射、脉冲星、星际分子并列为20世纪60年代天文学四大发现。4/1/202467现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.3.2类星体一种光度极高、距离我们极远的奇特天体，类星体的大小不到一光年，而光度却比直径约为10万l.y.的巨星系还大1000倍！璀璨的光芒使我们即使远在100l.y.之外还能观测到它们。4/1/202468现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授类星体的大小不到一光年，而光度却比直径约为10万l.y.的巨1.3.3黑洞、黑洞悖论、超弦理论及赌局1．黑洞及其形成“黑洞”就是一类特殊的质量极度集中的天体：它的引力场是如此之强大可以使周围的时空发生弯曲，包括光线在内的所有物质都会被黑洞吞噬。就连光也不能逃脱出来，我们自然无法观察到它，但它却是个实实在在有着巨大质量和引力的天体。4/1/202469现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授1.3.3黑洞、黑洞悖论、超弦理论及赌局1．黑洞及其形根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。4/1/202470现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的当恒星的半径小于史瓦西半径时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。也就是说黑洞实际上是“隐形”的、真正的天体。4/1/202471现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授当恒星的半径小于史瓦西半径时，就连垂直表面发射的光都被捕获了正在形成的黑洞4/1/202472现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授正在形成的黑洞3/31/202472现代科学技术通论伴随着类星体的黑洞4/1/202473现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授伴随着类星体的黑洞3/31/202473现代科学技术通论行星与黑洞的搏斗4/1/202474现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授行星与黑洞的搏斗3/31/202474现代科学技术通论

2．黑洞悖论霍金辐射——一个孤立的、不吸收任何物质的黑洞会慢慢辐射其质量，开始很慢，但越来越快。最后，在其灭亡的一瞬间将像原子弹爆炸那样放出耀眼的光芒，最后损失殆尽。

4/1/202475现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授2．黑洞悖论霍金辐射——一个孤立的、不吸收任何物质的黑洞黑洞辐射并不含有任何黑洞内部的信息，在黑洞损失殆尽之后，所有信息都会丢失。而根据量子力学的定律，类似黑洞这样质量巨大物体的信息是不可能完全丧失的，或者说信息是不可能被彻底抹掉的。该理论与量子力学的理论背道而驰，产生了矛盾，这就是有名的“黑洞信息悖论”。4/1/202476现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授黑洞辐射并不含有任何黑洞内部的信息，在黑洞损失殆尽之后，所有3．超弦理论超弦理论认为，“弦”是组成物质的最基本单元，所有的基本粒子都是“弦”的不同振动激发态。在当前技术条件下，可以利用超弦理论的研究方法，使用超级计算机来模拟霍金辐射——黑洞蒸发过程。4/1/202477现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授3．超弦理论超弦理论认为，“弦”是组成物质的最基本单元，所有日本高能加速器研究机构在一项最新研究中，成功地用超级计算机模拟了宇宙黑洞的内部状态，验证了霍金关于黑洞辐射的理论。模拟实验是以超弦理论为基础开发出了一种根据频率对“弦”的振动进行计算的新方法，从而计算出了黑洞中心附近“弦”的凝聚状态的能量。研究人员再把模拟计算结果绘成和温度对应的图表，结果显示，黑洞能量随温度变化的情况与霍金的理论一致。4/1/202478现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授日本高能加速器研究机构在一项最新研究中，成功地用超级计算机模验证霍金辐射理论的超弦实验4/1/202479现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授验证霍金辐射理论的超弦实验3/31/202479现代科学技4．霍金输掉了那本百科全书2004年7月21日，在爱尔兰共和国首都都柏林召开的“第17届国际广义相对论与万有引力会议”上，霍金向学术界宣布了他对黑洞研究的最新成果。他认为，黑洞不会将进入其边界的物体的信息淹没，反而会将这些信息“撕碎”后释放出去。面对世界各国著名的物理学家，霍金说：“30年来我一直在思考这个问题，现在我有了答案。”从而主动公开承认了他的黑洞理论有误。4/1/202480现代科学技术通论上海师范大学天华学院齐从谦教授4．霍金输掉了那本百科全书2004年7月21日，在爱尔兰共考虑到量子力学的影响：在“真空”的宇宙中，根据海