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第1節 人類對宇宙的認識
1.概念：
宇宙是廣漠空間和存在的各種天體以及彌漫物質的總稱。
2.包括：
宇宙中有上千億的星系，平均每個星系又有上千億的恒星和各類天體。
思考：
宇宙從哪里來？它的過去是怎樣的呢
宇宙
古代人的宇宙觀
在很久很久以前，沒有天，沒有地，沒有萬物，也沒有人類，渺茫中惟有盤古。不知過了多久，盤古醒了，恍恍惚惚，滿目混沌，不辨東西，此時南北未分，上下一體，盤古感到非常困惑和壓抑。他舒展四肢，伸張軀體，站立起來！用神斧把這一團混沌氣劈開，輕的上升為天，重的下降為地，這就形成了天地。然而“天”和“地”之間強大的引力牢牢地互相吸引，眼看天地又要重合，盤古用力支撐，腳踩大地，手舉蒼天，使勁把天地分開，如此反復，不知堅持了多久，天地終于分開了，盤古卻因勞累而死了，盤古死后，眼睛化為日月，其息為風，其聲為雷，須發為星辰，骨骼牙齒為金銀銅鐵玉石寶藏，手腳四肢變成山脈，血液化為江河，汗水化為雨露，皮肉為土壤，筋脈為道路，其毫毛變為草木等植物，其精靈化為魚蟲鳥獸等動物，于是萬物開始生長。
天圓地方
從地心說到日心說
人類歷史發展到公元前6 世紀，人類文明進入了理性思考的時代。中國戰國時期的早期蓋天說認為，天圓如張蓋，地方如棋盤。
早期的古希臘學者也有類似的看法。蓋天說這種宇宙觀，雖然已經擺脫了神話的影響，但遠沒有揭示宇宙的本質。
公元2 世紀， 希臘科學家托勒密在亞里士多德等前人對宇宙的認識的基礎上，經過幾十年的觀測，運用數學方法，創立了“地心說”。
托勒密的宇宙體系
托勒密的地心說
托勒密認為，地球處于宇宙的中心位置靜止不動。日、月、行星和恒星等所有天體都圍繞著地球在各自的圓形軌道上繞地球運轉，而恒星位于最外面的天球上，它們之間的相對位置保持不變，同時作為一個整體在天空中轉動。
這個學說的提出與基督教《圣經》中關于天堂、人間、地獄的說法剛好吻合，得到了占統治地位的教廷的竭力支持。因而，“地心說”長期居于統治地位。“地心說”不僅成為禁錮人們思想的工具，而且也阻礙了天文學的發展。
16 世紀，哥白尼用自制的簡陋儀器經過20 年的天文觀測與研究，建立了“日心說”。他在不同的時間、不同的距離從地球上觀察行星，發現每一顆行星運行情況都不相同，而且發現日地距離始終不變。因此他否定了地球是宇宙的中心，認為太陽是宇宙的中心，地球和行星是繞太陽做圓周運動的，月球圍繞著地球轉動，而最外層的恒星天球則與地心說并無本質區別。
“日心說”挑戰了長期以來居于統治地位的“地心說”，否定了基督教上帝創造一切的教義，使神權統治的根基產生了動搖，因此遭到了教會勢力的殘酷鎮壓。為了捍衛這一學說，不少仁人志士與神權統治勢力進行了前仆后繼的斗爭，甚至付出了生命的代價。
古代人為什么會對宇宙有這樣的認識，這說明了什么？
人類的認識范圍是有限的，不同歷史條件下提出的假說也不同。
古代觀察天空的工具是眼睛，現在的科學家呢？
天文望遠鏡
哈勃太空望遠鏡在離地球表面580千米高空的軌道上運行，質量達1.1萬千克，鏡面直徑達240厘米。
燦然的星空——哈勃眼中的宇宙
哈勃觀察宇宙太空，發現遙遠星系光譜存在普遍紅移，且紅移與距離成正比，稱為哈勃紅移。
當火車向你駛來時，火車汽笛聲的音頻要升高, 你會聽到汽笛聲越來越尖銳刺耳；而當火車呼嘯而過后，汽笛聲又越來越低沉。哈勃就類推到遠離地球的星球發出的光，譜線要向紅端移動（簡稱紅移），即光波波長變長。
現代宇宙學說
哈勃的驚人發現：
發現1：所有的星系都在遠離我們而去。
發現2：星系離我們越遠，運動的速度越快。
發現3：星系間的距離在不斷地擴大。
按照哈勃的說法，所有的星系都在離我們而去，那是否說明地球就是整個宇宙的中心呢？你同意這樣的說法嗎？
如果不，那么你是怎樣理解哈勃關于星系運動的特點？
建立星系運動模擬實驗
活動：
1、準備一只氣球 ，在其表面畫上一些小圓點。
2、用嘴持續地向氣球充氣，使氣球不斷地脹大。
3、觀察氣球在脹大過程中各個小圓點間距離 的變化。
4、如果將這些小圓點代表星系，那么，這些原先靠得很近的星系之間的距離增大了嗎？
根據剛才我們建立的星系運動模擬實驗，你能想象出宇宙中的星系在怎樣運動嗎？
如果我們把氣球比作宇宙的話，那么你能想象現在的宇宙處在怎樣的狀態之中？
我們的宇宙處在不斷的膨脹當中
大爆炸宇宙論
最初的宇宙沒有空間和時間，溫度極高,在100億度以上。物質密度也相當大。宇宙間只有中子、質子、電子、光子和中微子等一些基本粒子形態的物質。全部的物質和能量集中在一點 上。大爆炸宇宙論認為，大約137 億年前，我們所處的宇宙被擠壓在一個“原始火球”中，那時的宇宙極小、極熱，又有極大的密度，宇宙就是在這個大火球的爆炸中誕生的。大爆炸后，宇宙迅速膨脹，現在的宇宙比100 億年前增大了100 多億倍，爆炸引起的宇宙膨脹一直延續至今，并仍將延續下去。
大約137億年前，我們所處的宇宙全部以粒子的形式、極高的溫度、極大的密度，被擠壓在一個“原始火球” 中。
大爆炸理論主要觀點
大爆炸使物質四散出擊，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應下降，后來相繼出現在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。
美籍俄裔著名的物理學家和天文學家喬治·伽莫夫。1946 年與他的兩個學生—拉爾夫·阿爾菲和羅伯特·赫爾曼一道，首次將相對論和化學元素生成理論引入宇宙學，提出了熱大爆炸宇宙學模型。伽莫夫認為：宇宙最初開始于高溫高密度的原始物質，溫度超過幾十億度，那時的宇宙中充滿的是輻射和基本粒子；隨著宇宙膨脹，溫度逐漸下降，物質逐漸凝聚成星云，再演化成今天的各種天體。
宇宙的將來
永遠膨脹下去，不斷地擴大，我們將看到所有星系的星球老化、死亡，剩下我們孤零零的，在一片黑暗當中。或者會塌縮而在大擠壓處終結。
霍金的宇宙無邊界設想：
宇宙是無邊的
宇宙不是一個可以任意賦予初始條件或邊界的一般系統
霍金預言宇宙有兩種結局：
它可以永遠的膨脹下去，或者它會塌縮而在大擠壓處終結
“黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”，其實不然。所謂“黑洞”，就是這樣一種天體：它的引力場是如此之強，就連光也不能逃脫出來。
根據廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當恒星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。 我們所處的環境便是這樣。
等恒星的半徑小到一特定值（天文學上叫“史瓦西半徑”）時，就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。實際上黑洞真正是“隱形”的。
小結
人類對宇宙的認識
1、有關宇宙起源的神話傳說
2、星系運動特點：
4、宇宙大爆炸理論
所有的星系都在遠離我們而去
星系離我們越遠，運動的速度越快
星系間的距離在不斷地擴大
目前被人們廣為接受的一種宇宙起源學說.
3、現在的宇宙處于不斷的膨脹之中
1、下列關于大爆炸宇宙論的說法正確的是（ ）
A.一種已經被證明是正確的科學理論
B.一個比較合理的科學假說
C.一個著名的神話故事
D.一段現代科普作品里有趣的描寫
2、宇宙起源的證據是　　　　　　　（　　）
　A.哈勃定律 B.舊約“創世紀”
　C.盤古開天辟地的神話 D.女媧補天的傳說
A
B
3.如果小氣球上有圖※，在氣球膨脹過程中，每一個點間的距離都在不斷地_____，每一條線條都不斷在_____。
4.宇宙中星系間的距離在不斷地 ,說明宇宙處在不斷
地 之中,這為 論提供了有力的證據。該學說認為，大約在 年前，我們所處的宇宙全部被擠壓在一個“ ”中，宇宙就是在這個大火球的爆炸中產生。
擴大
增長
擴大
膨脹
大爆炸宇宙
137億
原始火球
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