第二章 宇宙演化
宇宙 尸佼的宇宙:四方上下,宇 古往今来,宙 民歌的宇宙:天似穹庐,笼罩四野 霍金的宇宙:无边界有限宇宙 马克思的宇宙:时空无限
1. 盘古开天,创世纪与无中生有 传说与神话 宗教将神话加工成教义 《圣经》开宗明义: “起初,神创造天地,地是空虚混沌,渊面黑暗。”“神说要有光就有了光,神看光是好的,就把光暗分开了。神称光为昼,暗为夜。有晚上,有早晨,这是头一日。” 空气,海,地,太阳,众星,大鱼,飞鸟 牲畜,昆虫和野兽,第七日 人
易 关于宇宙我们都知道了 阴阳两仪变化阐释宇宙万物的变化法则: 无极生太极,太极生两仪 两仪生四象,四象生八卦,以至无穷 (见下页图)
我什么都知道了
程伊川:阴阳分离就不再有道,形成阴阳 的因才是正道。 阴阳是气 形而下; 道是形成阴阳的理 形而上。 朱熹:无极而太极。 太极是阴阳的因,是无极。 老子:无,以无为有道; “无”中生有 裂变 演化
2. 宇宙观与宇宙学的两类时空 假定:宇宙是有起源的,是有限的 问题:? 回答:宇宙是无限的,在时空两个方面 被打击的教会和教会的打击 如哥白尼,伽利略,布鲁诺
* 我的宇宙观:宇宙是时空无限的 * 我们目及的宇宙:有限无边? 上帝在科学的宇宙中找到了自己的地盘 “无产阶级”将宇宙学当成了活靶子 它与奥德斯丁站在了一起。 科学的傲慢不能校正常识的偏见。 * 我的宇宙观:宇宙是时空无限的 * 我们目及的宇宙:有限无边? 宇宙学家可以把目及的宇宙一直追溯到时间的地点,把全部的物质反演回这个起点所在的空间。
3. 科学对宇宙的认识过程 宇宙或创世以来没有改变过 无限的宇宙从来都是如此 “变”证据在积累,19世纪以来 地质学证明:岩石的形成,化石 Boltzmann的热力学第二定律: “宇宙中无序度的总量(由熵测量)随时间增加”,宇宙只能运行有限的时间。 否则:无序!恒温----稳衡态宇宙的提法
稳衡态宇宙论 宇宙空间中,由连续产生的物质将会形成新的星系,每5千亿年在一升体积内将创造出一个氢原子。 困难:1. 万有引力---引力佯缪 牛顿的哲学思考:一个无限的恒星集合不会落到一起。因为不存在可供它们落下去的中心。 2. 光度佯缪(奥尔勃斯佯缪) 恒定不变的宇宙存在很多困难,但是直到二十世纪初叶,谁也没有想过:“宇宙也许是随时间演化的”。牛顿,爱因斯坦也不例外。
牛顿的引力场:空间 爱因斯坦(1905)狭义相对论:时间空间(背景),时空中的宇宙事件。 1915年,广义相对论引入一个新概念:“引力不仅仅是在一个固定的时空背景里作用的力,引力还是由在时空中物质和能量引起的时空畸变。”“物质的运动可以弯曲时空”。 时空中的炮弹,行星,光线; 宇宙弯曲---宇宙失衡 宇宙中项---永远持续下去的静态宇宙模型
弗里德曼证明了: 相对论 膨胀的宇宙 哈勃的发现,大爆炸宇宙模型
4. 哈勃发现了非稳衡宇宙 红移(见图)
多普勒效应 1929年,24个星系,d已知 V=Kd ; V=Hod Ho =150km/秒.千万光年
5. 2.7K的发现 1925年,贝尔实验室 央斯基 最大的无线电干扰----射电辐射源 射电天文学 3万个射电源 1925年,贝尔实验室 央斯基 最大的无线电干扰----射电辐射源 射电天文学 3万个射电源 “类星体,脉冲星,3K,星际有机分子谱线” 普:R.H迪克60年代寻找5K. 1962年,彭齐亚斯,威尔逊 1964年,排除噪声 1965年 1978年获诺贝尔物理学奖
“他们的发现是一项根本性的发现,它使人们很有可能得到关于很久以前---在宇宙形成时---所发生的宇宙变化过程的信息。” 意外---偶然----必然
6. He的丰度 预言:天体He丰度为宇宙 成分的26% 7. 天体年龄
8. 宇宙事件
宇宙的时间历程
9. 宇宙的结局 “凡是形成的东西都是要灭亡的。” 宇宙有起源,宇宙有终结;“杞人忧天” 预言并非都是骗局 关键是宇宙的平均密度 取决于将行星系拉回来的引力的大小 引力取决于:宇宙中物质总量,宇宙半径
宇宙也会衰老
哥白尼原理 宇宙中没有任何一点具有优越性,所有的位置都是平权的。 有限的无边宇宙没有中心。