宇宙的起源与发展

高一 24 班研究性课题展示

A 、图片欣赏

B 、引言

C 、起源

D 、各种星体的形成

E 、宇宙的未来

美丽的宇宙

美丽的宇宙

美丽的宇宙

美丽的宇宙

美丽的宇宙

美丽的宇宙

美丽的宇宙

美丽的宇宙

美丽的宇宙

美丽的宇宙

Where will you go??

Where do you come from??

千百年来，人们一直试图了解神秘的你，

现在终于知晓，

原来，一切都源于那次大爆炸……

本世纪出现了两种 “宇宙模型”比较有影响。一是稳态理论，一是大爆炸理论。

现在，大爆炸理论广泛地为人们所接受。

稳态理论关于宇宙如何起始的争论

（许多早期传统，犹太教，基督教，伊斯兰教）　　　　宇宙是相当近的过去创生的

（如希腊哲学家亚里士多德的一些人）

　　　　宇宙已经存在了并将继续存在

　　　　无限久

大爆炸理论１、又称“大爆炸宇宙学”

２、创建：伽莫夫１９４６年创建

３、支持：爱德温 ·哈勃发现红移现象

　　　　　阿尔诺 ·彭齐亚斯与罗伯特 ·威尔逊发现　　　　　　　　　　　　　

　　　　　宇宙微波背景辐射

主要观点 :认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史 . 在这个时期里，宇宙体系不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化 . 这一从冷到热从密到稀的过程如同一次规模很大的爆发 .

简言之早期　　　　　　现在

温度：极高　　　　　　降低

密度：极大　　　　　　变小

体积：极小　　　　　　变大

物质：基本　　　　　　各样

　　　粒子　　　　　　恒星

　　　形态　　　　　　体系

　　　物质　　　　　　宇宙

中子衰变

化学元素形成

气体凝成气云

如同一次规模巨大的爆炸

微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为 3K

( 伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度 )

河外天体有系统性的谱线红移 , 而且红移与距离大体成正比

( 红移是宇宙膨胀的反映 )

在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是 25%

( 早期温度很高，产生氦的效率也很高 )

任何天体年龄都小于 200 亿年

( 主张所有恒星都是在温度下 降后产生的）

能说明较多观测事实：

尚不能确切地解释：“在所存物质和能量聚集在一点上”之前　　　

　　　存在着什么东西

宇宙大爆炸

宇宙大爆炸

(2) 每十亿个反物质粒子中会有一个转变成物质粒子。

1) 大爆炸制造等量的能量与反物质

宇宙初步形成过程

大爆炸 (一开始 )

(3) 物质与反物质互相湮灭。(4) 結果：反物质摧毁了宇宙中 99.9999999% 的物质。

第一批原子开始形成 (3分钟 )

•(5)少数残余的物质粒子以三个一组形成质子和中子，然后再和电子形成原子。

氢和氦 (3 分钟 )

气体云团 (10万年 )

星星出现 (10 亿年 )

6 、原子冷却、结合成恒星、银河并演化成我们今日所知的宇宙。

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量子力学思想应用于大爆炸和宇宙的起源。这就得出了这样的设想：时空可能在范围上有限，但没有边缘。

牛顿和爱因斯坦的两种引力理论都得出这样的结论——宇宙不可能是静态的，它不得不或是膨胀，或是收缩。而这又意味着，在前 200 亿年到前 100 亿年之间，必定有某一时刻，那时宇宙的密度为无穷大，这就产生了所谓的大爆炸。它可能就是宇宙的开端。

恒星形成：恒星诞生于太空中的星际尘埃。

演化 :　　恒星的“青年时代” 以几乎不变的恒定光度发光发热，照亮周围的宇宙空间 .　　以后，恒星将变得动荡不安，变成一颗红巨星；在爆发中完成它的全部使命，把大部分物质抛射回太空中，留下的残骸，也许是白矮星，也许是中子星，甚至黑洞…… 　　

行星

一般以为行星系统是恒星形成过程的一部分，但是也有学者认为这是两颗恒星差一点撞击而成。

卫星

卫星是指在围绕行星轨道上运行的天然天体或人造天体。

卫星的形成过程与行星类似。

彗星彗尾被认为是由气体和尘埃组成

彗星的起源是个未解之谜。有人提出，在太阳系外围有一个特大彗星区

有人认为彗星是在木星或其它行星附近形成的；

有人认为彗星是在太阳系的边远地区形成的；

有人认为彗星是太阳系外的来客

( 这个概念得到观测的支持 )

流星流星体 ( 贼星 ):分布在星际空间的细小物体和尘粒 , 质量一般很小

流星 : 流星体飞入地球大气层后，跟大气摩擦发生了光和热，最后被燃尽成为一束光的现象( 如果没有燃尽就是陨星 ) 通常所说的流星指这种短时间发光的流星体

银河系银河系的起源这一重大课题目前还了解得还不是很好 .

大爆炸宇宙学假说认为，我们观测到的全部星系都是 10　年前高密态原始物质因密度发生起伏 , 出 现引力不稳定和不断膨胀，逐步形成原星系，并演化为 包括银河系在内的星系团的 .

稳恒态宇宙模型假说 认为，星系是在高密态的原星系核心区 连续形成的 .

银河系演化的研究近年来才有一些成就 .

在原银河星云的坍缩过程中，最早诞生的是晕星族 , 大部分气体物质集聚为银盘，并随后形成盘星族 .

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星系起源较流行的看法：在宇宙大爆炸后的膨胀过程中，分布不均匀的星系前物质收缩形成原星系，再演化成星系。星系前物质 : 有人认为是弥漫物质 ; 有人主张是超密物质原星系的诞生 : 引力不稳定假说 宇宙湍流假说

演化 原始星系在收缩过程中出现第一代恒星，形成旋涡星系的星系核或旋涡星系整体 .星系的自转离心力阻止赤道面上的进一步收缩，并造成不同的扁率，气体的随机运动和恒星辐射加热等因数又使部分气体未聚成星胚，并因碰撞作用而沉向赤道面。几亿年间，由原星系形成的为年轻星系。此后百亿年间，星系结构无大的变化。

1.H ，即哈勃常数，是宇宙膨胀的速率。

2.Ω ，宇宙物质的平均密度。

3.λ ，与真空的空间有关的能量，即暗能量。

宇宙的未来取决于三个参数：

暂且假定 λ为零，让宇宙临界密度除以宇宙密度得Ω

（ 1）Ω<1，可得：宇宙中没有足够的物质逆转大爆炸产生的原始膨胀，宇宙将永远膨胀，陷入大冻结状态，直到温度接近于绝对零度。

（ 2）Ω>1，可得：宇宙物质充分，宇宙重力最终将逆转宇宙膨胀，膨胀停止，然后收缩，星系跑到一起，温度上升，最终温度变得非常高，宇宙陷入一片火海（“从创世到火葬”）

（ 3）Ω=1（宇宙密度等于临界密度），可得：宇宙盘旋在两个极端之间，但将永远膨胀（振荡宇宙理论）

在浩瀚的宇宙中，也许还有

其他的智能生物，也许人类

并不孤独。面对宇宙，这个

人类赖以生存的家园，我们

就像一个孩童，一无所知。

未来，宇宙会继续膨胀还是

在坍塌中毁灭，宇宙会是和

平还是战争，你我都无法预

测。既然不知未来该何去何

从，就让我们放飞智慧的翅

膀 ,

尽情的幻想吧！

“关于宇宙的遐想” 1:

宇宙像一个实心泡泡糖 ，隔一段时间就爆炸一次，之后，体积变大，密度变小，由于爆炸消耗了能量，温度降低，爆炸了若干次后变成了现在的样子 . 由于两次相邻的爆炸相隔的时间间隔较长 , 我们还没有感受到爆炸的滋味… .

异想天开 ( 仅供娱乐 )

• “关于宇宙的遐想” 2:•宇宙无边无际 , 其中 , 就像电子绕着原子核转一样 , 卫星绕着行星转 , 行星绕着恒星转 , 恒星绕着星系中心转 , 星系中心们绕着“所属的更大的范围的中心”转…从“比较高级的中心”看卫星或行星们就像在绕着它做“轮上轮上轮…”运动… .

• 现年龄： 150亿年• 预计阳寿： 390亿年• 身体状况：健康的壮小伙，刚过青春期• 家庭背景：据说本人在 baby时还有一个孪生兄弟 ，可惜

本人患有“宇宙健忘症”，已经不记得了。现在好多人都说我是从大爆炸中蹦出来的。

• 对未来的憧憬：老实说我也不知道未来的我是什么样，也许发福成一个大胖子，也许凹陷成一个孱弱的小瘦子。

• 在有生之年的愿望：希望我的孩子们能和谐共处，共同造就宇宙的辉煌。

• 对来生的预测：我也不知道还有没有可能重生，我的历史是否会重演，但是来生我还想做宇宙。

宇宙自起源到现在已有 150 亿年了 ,经过不断探索 ,人类已初步了认识了宇宙 .然而广阔而博大的宇宙还是保持着它那特有的神秘感 .未来还有更多领域等待我们的探索与钻研 .

谢 谢 欣 赏