8星系与宇宙的大尺度结构

宇宙中各种神奇的现象大盘点

宇宙中各种神奇的现象大盘点宇宙有很多东西都会让我们发现到更加多的不解问题，而关于宇宙的一切，相信很多科学家都在因此在不断的探索。下面是分享的太空中神奇现象，一起来看看吧。冥王星上的冰比钢铁还要坚硬冥王星，因为距离太阳最远，所以也是太阳系里最冷的天体。最低温度可降到华氏-390度。毋庸置疑，冥王星的表面全是冰，但是它跟地球上的冰还是有一点点区别的。因为极度的寒冷冥王星特别僵硬，事实上它比钢铁还要坚硬。天比年长众所周知，地球绕地轴一周是一天的时间，绕地球一周是一年的时间。每一个行星这样运转所需要的时间是不同的。一个诡异的事实是金星需要243个地球日才能绕自己的轴运动一周，但是围绕太阳却只需要225个地球日。在新的一天来临之前，一年已经过去了。在太空里暴露肌肤会出现什么情况人的肉体直接暴露在太空中会发生什么状况是个谜。官方的的理论是当你在太空里待上90秒以后，许多东西会伤到你的肉身。首先，太空中的气体会像刺一样膨胀，形成的气泡可以立刻让人毙命。身体里的水会汽化，嘴巴和眼睛里的水分会沸腾，肌肉里的水分则会蒸发导致膨胀。失明、冻掉鼻子、皮肤会烧伤。有趣的是，心脏和大脑还

会继续工作90秒钟。理论上来讲，在后九十秒钟以前吸一些液压氧气会让轻伤完全恢复。地球的重量地球的重量不是一成不变的。虽然科学家在确切的重量上还达不成一致，但是他们都同意地球因为有陨石、大气灰尘和彗星星尘每一天都在变重。据说每一年地球的重量都会增加10000-100000吨。在太空呆着会长个儿当一个人在太空中的时候他会长个儿。在地球上的时候，脊椎会因为重力而被压缩。但是当一个人在真空的太空中时，脊椎会尽最大可能变长。每一个宇航员在太空中大约会长2英尺。心脏会变除了脊椎以外，人的心脏也会改变一些才能适应太空的环境。根据太空生物学家的说法，心脏会变小，抽送的血液也会变少。当一个宇航员处于一个重力比较小的环境时，血液会从较低的部分流向心脏和大脑，这会让心脏暂时变大。这会导致血容量变大，多余的液体会以尿液的形式排出体外。但是这时心脏也会变小，抽送的血液也会变少。这就是许多宇航员回到地球以后会头晕的原因。盘点宇宙神秘现象该领域最权威的两大专家、物理学家安德烈-林德和阿兰-古思认为，即便存在其他的宇宙，也是在离我们非常遥远的空间，我们永远不会与其发生接触;他们的同行保罗-J-斯坦哈特和尼尔-图罗克择坚持认为平行宇宙存在于不同的时间点;而马克斯-特格马克和已故科学家丹尼斯-夏默则认为其他的宇宙与我们所在的

第一篇第四章宇宙的结构层次与物质的基本单元

第一篇第四章宇宙的结构层次与物质的基本单元（p78-79）第一节宇宙的宇观、宏观和微观三个层次构成物质的基本单位是夸克、轻子和传播子。宇宙按其空间尺度和质量大小可分为宇观、宏观和微观三个层次。一、微观层次（弱、强相互作用和电磁相互作用是支配微观层次的决定性因素）微观层次通常又分为粒子亚原子和原子分子两个层次。随着原子核增大，质子间静电排斥逐渐增大，最终超过核力的约束，就不存在稳定的原子核，强相互作用与电磁相互作用的平衡条件决定原子大小的上限。二、宏观层次（电磁相互作用是支配宏观层次的决定性因素）宏观物质是由大量原子分子形成的凝聚体系，其稳定条件是电子受原子核的为库伦吸引与电子之间因泡利不相容而有的排斥之间的平衡。密度随体积或质量的增加而略有增加，万有引力逐渐增强并开始起作用。三、宇观层次（万有引力相互作用则是支配宇观层次的决定性因素。）在这个系列中，随着尺度和质量的增加，密度逐渐减小。万有引力作用与电磁相互作用不同，它不能屏蔽和中和，随着质量的增加，万有引力逐渐占支配地位的相互作用。弱强相互作用和电脑相互作用是支配微观层次的决定性因素，电磁相互作用是支配宏观层次的决定性因素，而万有引力相互作用则是支配宇观层次的决定性因素。

1661年，英国科学家玻意耳提出了化学元素概念，为科学地研究化学奠定了基础。 1803年，英国化学家和物理学家道尔顿用原子的概念阐明化合物的组成及其所服从的定量规律，并通过实验来测定不同元素的原子质量之比。这种始于化学的原子假说叫做“化学原子论”。 1811年，意大利科学家阿伏伽德罗提出了分子假说，弥补了道尔顿原子学说中忽视了原子和分子区别的缺陷，两者结合成为“原子——分子学说”。 1869年，俄国科学家门捷列夫发现了元素的周期性递变规律并制成了元素周期表。在人类认识物质结构的进程中，这是一个重大的成就。第三节物质结构的基本单元 1964年，盖尔曼提出了夸克模型，认为强子，包括质子和中子，都是由夸克组成的。一、第一粒子——电子的发展 1897年，汤姆孙发现阴极射线粒子称为“电子”。电子有一种运动属性，叫做自旋，自旋是微观世界粒子特有的属性，电子是人类发现体现这种特性的第一个粒子。只参与电磁相互作用和弱相互作用，电子是质量很小的粒子，成为轻子。电子的Q=-1，轻子数L=+1。汤姆孙1906年获诺贝尔物理学奖，被誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。二、质子的发现

道教的宇宙结构是怎样的

道教的宇宙结构是怎样的浩瀚宇宙，无边无际，无穷无尽。在道教人看来，宇宙星空就像是一个有效的模型，只要将其建立，便一切都在他们的掌握之中。道教的教义算是一种哲学，他们认为宇宙是由“道”演变而成的，“道生一，一生二，二生三，三生万物。” 道教人嘴里所说的“道”，是阴与阳未被判定之前的无极，是混沌的，他们用无极的图案来代表“道”。它无处不在，遍布各地，没有任何的形象与声音，它的数量永恒，没有增减。它没有名字，但却是最真实的存在。道教人把它称之为道。概括为：“道”是宇宙与天地的主宰者，是万物之始的演化者，这是宽泛的概念，没有对世界万物有一定认知的人是无法体会的。道教人对“道”的理解除了上述原理之外，还有关于“道”是神灵，而始祖为太上老君。“道”是存在于自然之中，精气、元气并存，灵气逼人、精神抖擞。它无处不在，无所不艳情，是虚无之体，造化的根本，是万物的本原与宇宙的主宰者。太上老君的一化三清说体现了道即为太上老君，是神灵的始祖。他们认为，宇宙的形成过程经历了许多世纪，包括：洪元、太初、太始。他们的有这样

想法的依据在于道生万物。在世界没有天地时分，没有阴阳也没有任何形状的时候，只有太上老君独存于玄虚之中。这时候的万物无法识别，无法遇见，若是遇见，也无法看见是怎样的形状。之后，世界开始渐渐分明，从而出现洪元世纪，是道都创世纪的第一世纪。洪元世纪为一，在此之后，世界经历了万劫，从而形成百成，在百成之后的八十一万年后，形成了太初，太初，是第二大世纪，为二。太上老君(文自简单购中国,谢谢欣赏) 在第二大世纪过后的不久，便迎来了第三大世纪，太始。这时候的太上老君，已经下凡，在民间为师，并口诉《太始经》，教人们如何置立于天下，这样的世纪以及之前的所经历的世纪被道教人称为“上古”。而之后的中古形成于最为混沌之时，用一句话来形容当时的情况：“天生五气，地生五昧，人民食之，乃得延年”。虽然混沌，但是人们的一些沿用至今的生产关系得到确认，是关键的环节。道教人认为，在之后的世纪里，太上老君先后下凡为师，教人们以生产、生活，医学、文学等各种学问。综上所述，太上老君为世界的创世主，是道教创世纪的主要线索以及基本内容，是万物之始，是道教宇宙结构的根基。

上海高考物理宇宙的基本结构

上海高考物理知识备忘录宇宙的基本结构 1、地月系（一）、地球：是一颗直径约为12756km 、质量约为6.0*1024 kg 的行星，以约30km/s 的平均速率绕太阳高速旋转。 ⑴地球球形的证明： ①船只出海时渐渐没入地平线，最后完全消失在地球的弧线下方。 ②人们向南旅行和向北旅行时所见的星空是不同的 ③月食时观察到地球投到月球上的影子，正好符合地球与月球两者都是球状时所预期的形状 ④1519至1522，葡萄牙航海家麦哲伦率领的船队第一次环球航行成功，实践证明了地球是球形的。 ⑤现代，外太空拍摄的地球照片证实地球是球形的 ⑵北极星附近的星星经长时间曝光摄得的照片说明什么？由于地球的自转，星星在天极附近画出美丽的弧线每隔1h 或15min 观察一次星星。看到星星和月球一样在东方升起，西方落下，不同的星星彼此相对位置不变而成群地穿越天空，而北极星几乎不动，它周围附近的星星环绕着它做圆周运动。（二）月球：月球走径约为3476km ，质量约为地球的1/81，平均密度几乎和地球地壳的密度相等。1609年伽俐略第一次用自己发明的望远镜看到了月球表面的环形山、高地和月海。 ⑴从地球上看，我们总是看到同样的一些月海，因此我们推断月球总是以同一个面来对着地球。 ⑵月球对地球的影响——潮汐 ①潮汐现象产生的原因：由于月球对地球同同部分施加不同的万有引力而产生的 ②潮汐： A 点是离地球最近的点。在这一点上，月球对地表水的引力要大于它对地球其他部位的引力，于是水流向A 点，形成高潮。 B 点是离月球最远的点。在这一点上，月球对地表水的引力要小于它对地球其他部位的引力，加上地球本身的运动，水被抛在其后，这些被抛在身后的水形成另一个高潮。 C 点和 D 点为两个低潮点。 *⑶月球的成因：碰撞论的假说 2、恒星和行星（一）太阳系 ⑴太阳：太阳是一颗自己能发光发热的气体星球。太阳的直径约为1.4*106 km ，总质量约为 2*1030 kg 。太阳的能源为：内部的热核反应（轻核聚变） ⑵太阳系的结构：行星在太阳的引力作用下，几乎在同一平面内绕太阳公转。距离太阳越近的行星，公转速度越大。ＢＣＤ

沪科版物理高二年级第二学期第四篇第十三章B宇宙的基本结构_学案设计(无答案)

宇宙的基本结构【学习目标】 1．知识与能力（1）知道自己生活的地球的情况。（2）知道太阳系的基本结构和特征。（3）知道银河系的大致结构，知道宇宙的基本结构。 2．过程与方法（1）以“宇宙的结构”为专题，以地球到宇宙为主线，通过自主学习的过程，经历了收集、整理资料，并进行交流的过程。（2）通过观察图表、图片，经历分析问题、归纳总结的过程。（3）通过建立地月系模型，描绘太阳系和银河系及猜想宇宙的大致图景，体验建立物理模型的过程。 3．情感态度价值观（1）通过对问题的探索与交流，增强主动参与意识和集体协作意识。（2）通过查阅资料、归纳交流、大胆猜想的过程，体验成功，激发探索宇宙的兴趣，建立科学的宇宙观。（3）通过本节内容的学习，体验宇宙的奥秘是通过人类的长期观察和探索并逐步被人们所认知的。（4）通过宇航员的视角来发现地球上我们的家园的景象，增强环保意识。【学习重难点】重点：阐明宇宙不同层次结构的特征及人类探索宇宙的方法。难点：本节内容难点是如何通过我们观察到的事实和证据来推断宇宙的结构，并建立物理模型。【学习过程】一、知识回顾 1．两个物体间的引力F的大小，跟___________________成正比，跟_______________成反比，这条规律叫做万有引力定律。万有引力可用公式表示为__________。 2．万有引力公式中的G称为_______常量，由精确实验测量可知G=________________。

___________利用扭秤验证了万有引力定律，并测出了_________常量。二、新课教学思考： 1．如果“旅行者”2号这个太空“漂游瓶”在某一天被天外的智慧生命发现，他们能理解我们的音乐、思想和感情吗？ 2．如果你有机会向太空中的其他智慧生命族群说明你已掌握的最重要的物理知识，你会如何表达？问题：科学家们是怎样发现宇宙结构的？ 1．地球和月亮（1）在地面上我们如何知道大地是球状的？常识：地球是一颗直径为_________km、质量为______kg的行星，以30km/s的平均速度绕太阳公转。（2）从北极星附近的星星长时间曝光照片，你知道什么？（3）月球的存在对地球有什么影响？伽利略第一次用自己发明的望远镜看到了月球表面有许多环形山、高地和月海。从地球上看，我们总是看到同样的一些月海，因此我们推断月球总是以______对着地球。月球的存在对地球产生了许多影响，比如潮汐现象主要就是由于月球对地球的_____影响而产生的。常识：月球的平均直径为____km。质量约为地球的____。图中显示的是月球背向地球那一面的地貌，为什么月球背对地球的那一面比面向地球那一面更加粗糙不平？潮汐主要是由于月球对地球的______造成的，但太阳的引力也对地球上的潮汐产生影响。图中描述了地球、月亮和太阳的相对位置的两种情况，请判断哪种情况下，地球上的潮汐更大一些？为什么？（4）月亮是怎样形成的？目成前，在有关月球因的所有假设中，证据比较充分的是一种被称为_____的假设。 2．太阳和行星（1）太阳的能量是如何产生的呢？（2）太阳系有怎样的结构？水星、金星、地球、火星称为______，也被称为“_________”它们的外壳是由坚硬的岩石构成的，核心都是铁等金属。 (小行星带外侧的行星)是指离地球距离较远的行星，也称为______。如：木星、土星、天王星、海王星，都是体积巨大的气态行星，没有坚固的外壳

大尺度纤维状结构

大尺度纤维状结构[编辑] 以地球为中心，十亿光年尺度的宇宙，显示出本超星系团由许多空洞和纤维组成。纤维状结构是宇宙中目前已知的最大结构，一个典型的纤维结构的长度是70至150百万秒差距，这些纤维状结构组成了宇宙中空洞的边界。[1]纤维状结构由星系构成，其中的一些星系又因为和其他众多星系组合的特别紧密而形成了超星系团。在2006年7月，日本科学家宣布发现了由三条纤维状结构组合的人类所知最大的结构，组成的星系密集得像一滴巨大的莱曼α斑点。[2]日本国立天文台宣布，由日本东北大学、京都大学和国立天文台组成的研究小组利用位于夏威夷莫纳克亚山顶峰上的“昴”望远镜(Subaru)的大视角主焦点照相机，对距地球约120亿光年宇宙中星系密集的区域附近进行观察，发现这片区域是一个大尺度结构的一部分，这个大尺度结构最宽处约2亿光年，比此前所知的最大超星系团还要巨大，其中的星系密度比宇宙平均星系密度高3-4倍。目前已知的星系高密度区域只有 0.5亿光年的规模。研究小组利用微光天体分光装置对大尺度结构内的星系进行了详细的立体观测，发现这一大尺度结构由三条纤维状结构相互交错构成，在这一星系密集区域纤维构造的连接点，有两个已知的巨大气体天体，其中有一个的直径约为40万光年。研究小组利用“昴”望远镜沿着纤维构造，又发现了33个10万光年规模以上的新的巨大气体天体，这些天体有着巨大质量。目录 [隐藏] ? 1 列表 ? 1.1 纤维状结构 ? 1.2 长城

? 2 相关链接 ? 3 参考资料 ? 4 深入阅读 ? 5 外部连接列表[编辑] 纤维状结构[编辑] 纤维状结构的主要和次要纤维体沿着纵向轴，有着大致相同的横截面。星系纤维状结构纤维状结构日期平均距离尺寸注释后发座纤维状结构后发座超星系团位于后发座纤维状结构。[3] 英仙-飞马座纤维状结构1985 纤维状结构的成员与双鱼-鲸鱼座超星系团和英仙-双鱼座超星系团相关接。[4] 大熊座纤维状结构与CfA侏儒相关联，一部份的纤维状结构构成侏儒的一条“腿”的部分。[5] 天猫-大熊座纤维状结构(LUM Filament) 1999 2000km/s to 8000km/s红移距离与天猫-大熊座超星系团相关联。[5] z=2.38的纤维状结构在原星团ClG J2143-4423周围2004 z=2.38 110Mpc 长纤维状结构的长城被发现于2004年。截至到2008年它仍然超过CfA2，是最大的结构。[6][7][8][9] 长城[编辑] 长城有一个明显比较大的主要结构，沿纵向轴主要结构的横截面要比次要结构大很多。星系长城长城日期平均距离尺寸注释 CfA2长城 (长城，北方长城) 1989 z=0.03058 251Mpc 长 750 Mly 长 250 Mly 宽 20 Mly 厚这是宇宙中第一个被发现的超大的大尺度结构，但这不是完整的结构，它是此类结构中第二大的。长城的核心是CfA侏儒，后发座超星系团构成了大部分的侏儒结构，后发座星系团处于核心。[10][11] 史隆长城 (SDSS 2005 z=0.07804 433Mpc 长

天文学中的暗物质和暗能量问题之由来和困惑_图文(精)

天文学中的暗物质和暗能量问题之由来和困惑武向平? (中国科学院国家天文台北京 100012 2015-05-19收到 ?email :wxp@https://www.360docs.net/doc/7c3579281.html, DOI :10.7693/wl20150610 1宇宙起源

今天的宇宙学研究早已经冲破了“九重天” 的空间尺度和“七天创世纪”的宗教信仰,21世纪的宇宙学已经是最精密的自然科学之一。为现代宇宙学研究带来革命性进展的天文学家无疑是哈勃,他在1929年发现了银河系周围星系的退行速度与其相距银河系之距离成正比。此观测事实给了后来的物理学家伽莫夫以启示:既然所有的星系都彼此相互远离,那么若沿着时间的长河逆向追溯,它们就必将在有限的时间里汇聚在一起;反之,若沿着时间发展的箭头,宇宙则就像发生过一次爆炸一样,从致密高温的状态膨胀散开。1948年,伽莫夫成功地预言了宇宙大爆炸的“火球”膨胀至今遗留下的温度应为50K (1956年修正为6K,并锁定在微波波段。而在1965年,两位Bell 实验室的工程师Penzias 和 Wilson 无意间得到了震惊世界的发现,尽管他们当时并未意识到所获得的与方向无关的天空噪声就是宇宙大爆炸的遗迹。虽然星系的退行和大爆炸火球的发现及其高度的各向同性,的确给宇宙大爆炸学说奠定了最坚实的观测基础,但人们很快就意识到,一个高度各向同性的大爆炸火球并不是人们所期望的。今天,浩瀚的宇宙中充满了以星系为基本单元的成员,它们并非均匀地分布于宇宙空间中,而是形成了有规则的结构:既有成千上万星系组成的“长城”,也有空空如也的“空洞”。一个过于均匀的大爆炸火球作为“种子”是无法形成我们今天所看到的有结构之宇宙。所以,大爆炸的遗迹(今天称之为宇宙微波背景辐射被发现后,人们就一直致力于寻找它上面是否存在不均匀的成分。终于,1992年由George Smoot 领导的一个小组借助于COBE 卫星发现了大爆炸火球上的十万分之一的温度起伏,且这些起伏正是人们期望看到的造就今天宇宙万物的“种子”!随后,诸多宇宙微波背景辐射探测卫星如WMAP 和PLANCK 以及南极的大量天文实科学家沙龙

宇宙的基本结构

宇宙的基本结构一、星系 1.星系是由宇宙中一大群运动着的恒星、大量的气体和尘埃组成的物质系统。银河系以外的星系统称为河外星系。 2.太阳系是银河系中的一小部分，地球是太阳系中的一颗行星，月球是地球的卫星。二、太阳系 1.太阳系由太阳和八大行星组成，这八大行星在太阳引力作用下，几乎在同一平面内绕太阳公转，距离太阳越近的行星，公转速度越大。

宇宙银河系河外星系太阳系其它恒星系地月系其它行星 2.太阳太阳是恒星，是一颗自己能发光发热的气体星球。直径约为1.4×106Km，体积是地球的130万倍，质量的为2×1030Kg是地球的33万倍。太阳源源不断地以电磁波的形式向四周放射能量，称太阳辐射（光），太阳每秒辐射的能量达到4×1026J，太阳的能量来自内部的核聚变。 3.八大行星水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。其中水星、金星、地球、火星离太阳较近称内行星，木星、土星、天王星、海王星离太阳较远称外行星。内行星有坚硬的外壳，外行星无坚硬的外壳，体积巨大。八大行星的运动特征：共面性：轨道面之间的倾角小于4°，几乎在同一平面上。同向性：都是自西向东运动。

近圆性：轨道的偏心率接近0，近似圆轨道。三、地月系 1. 地球与月球组成一个双星系统称地月系。 2.地球地球是一颗直径约为12756Km、质量约为6.0×1024Kg的行星，以约30Km/s的平均速率绕太阳公转，它自转周期为24小时。地球上生命存在的条件：地球与太阳的距离适中，平均温度15度，大部风地区分布着液态水，非常适合生物的生长。体积、质量适中，吸引住较多的大气和水。经过漫长的演化形成的大气，非常适合生物的呼吸。地球自转和公转周期适中，地球上昼夜更替和季节轮回适中，适合生物的生存。

宇宙的膨胀速度

宇宙总质量正负解和宇宙加速膨胀 ——兼回答暗能量为什么存亦民科 [摘要] 宇宙总质量M C 有正、负解，M C =±(c 3/2H O G ）。其中的正质量有一部分通过形成黑洞的方式转化成了负质量，使正、负质量在数量上失去了平衡。负质量有负能量、负体积、产生斥力，驱动宇宙加速膨胀；暗能量就是负质量所具有的能量；在观测事实的基础上，预言了宇宙中大约有26%的正质量转化成了负质量。 [关键词] 宇宙总质量正、负质量黑洞负能量宇宙加速膨胀 0 引言面对已被观测确证的宇宙正在加速膨胀的事实，人们企图用宇宙常数λ给出解释。当把λ视为量子真空能时，则λ的理论值将比观测值大120个量级[1]。本文用宇宙总质量有正、负解的定性和定量结果，否定了“120个量级“带来的困扰，推出了宇宙必然加速膨胀的结论。 1 哈勃常数和塌缩宇宙的总质量宇宙的临界密度ρc 定义为 ρc =G H π832 0 （1） H 0——哈勃常数，G ——引力常数现假定宇宙一个典型的区域，其体积为V ，内含质量M C ，则这个区域的平均密度 ρ0为 ρ0=V M c （2）再进一步假定这个区域塌缩成黑洞，则体积V 是 V= 4 πR g 3 （R g ——引力半径）（3） 3 将（3）代入（2）得 ρ0= 3M C （4） 4πR g 3 令ρ0=ρc ，即令（4）=（1），化简得：

M c = H 02 R g 3 2G R g 可表为 R g =2 2c GM c （6）将（6）代入（5）化简得 M c =2 2064G H c =±G H c 03 2 （7）宇宙总质量由H 0、G 、c 三个常数决定并有正、负解是耐人寻味的。取 H 0=150公里/（秒·1千万光年）[2]（需化成CGS 制） G=6.67×10-8厘米3·克-1·秒-2 c=3×1010厘米/秒代入（7）算得 M C ≈±1.28×1056（克）（8）相当于6.4×1022M ⊙的质量(M ⊙≈2×1033克) 致于M C 为什么是宇宙的总质量,不再给出解释。从(7)式可知:若宇宙是静态的(H 0=0),则M C 将为±∞。故当H 0＞0，（7）式可视为塌缩宇宙总质量有限的证明。以上是笔者十年前写的一篇短文[3]，十年后又有新的理解，故将该文摘要抄出，作为论证宇宙加速膨胀的理论根据。致于如何从宇宙的塌缩模型推出宇宙必然加速膨胀的结论，本文将给出逻辑证明。 2 宇宙总质量有正、负解与具体的宇宙模型无关采用宇宙的塌缩模型，M C 有正、负解；张邦固[4]也曾计算了宇宙的总能量，他的结果表为 M=22 53Rc GM +Kc -2+M 0 （9） M 也有正、负解。但文[4]的计算方法和采用的宇宙模型与笔者完全不同，这说明M 有正、负解与具体的模型无关，它是宇宙的一个内禀型性质。文[4]的定量结果是（5）

组成宇宙的基本要素

组成宇宙的基本要素作者声明：历经14年的研究，《解读宇宙密码-物质能量循环理论》一书即将问世。该书不仅解读了什么是宇宙、宇宙的形成、宇宙的变化运动、彗星的形成等我们至今没有解答的问题，同时也解答了地球上水的来源、地球上石油、天然气的形成、地球上生物的起源、生物的进化、恐龙消失的原因以及人类的诞生等问题。该作品不仅对自然科学的开展与研究有着重要的指导和借鉴意义，同时也是人们生活中的一部健康知识丛书。这里作者将该书内容分为宇宙认识、健康知识两个部分内容与广大读者分享。特此声明：发布公开的作品内容，属作者版权所有，未经作者授权，严禁作品侵权。宇宙有多大？宇宙是怎样起源的？空间和时间的本质是什么？宇宙的运动规律？宇宙中其他行星是否有生命的存在？宇宙中的奇妙现象与宇宙有什么联系？宇宙是否会灭亡？这是2000多年前的古代哲学家到现代自然科学工作者一直都在探索问题。关于宇宙的起源，人们提出了日心说、地心说、星云说、大爆炸说、浑天说、宣夜说、盖天说等很多观点和神话，但是对宇宙的认识，仍然还没有一个合理的答案。直至20世纪，有两种“宇宙模型”轰动了学术界，一是稳态理论，二是大爆炸理论。其中影响较大的大爆炸宇宙理论是1927年由比利时数学家梅勒特提出的，他认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里，在一次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片，形成了今天的宇宙，这一理论的产生在当时的学

术界产生一定共鸣。在此基础上，科学家们在探索宇宙的过程中又有新的发现，并提出了新的认识理论。1948年，俄裔美籍物理学家伽莫夫等人，详细勾画出宇宙由一个致密炽热的奇点于150亿年前一次大爆炸后，经一系列元素演化最后形成今天的行星、星系的整个膨胀演化过程的图像。1929年，美国天文学家哈勃提出了星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。但是，哈勃定律只是说明了距离地球越远的星系运动速度越快，星系红移量与星系距离呈正比关系。他没能发现很重要的另一点，星系红移量与星系质量也呈正比关系。1994年，美国卡内基研究所弗里德曼等人，用估计宇宙膨胀速率的办法计算宇宙年龄时，得出一个80～120亿年的年龄计算值。然而根据对恒星光谱的分析，宇宙中最古老的恒星年龄为140～160亿年，恒星的年龄倒比宇宙的年龄大。1964年，美国工程师彭齐亚斯和威尔逊探测到的微波背景辐射，是因为布满宇宙空间的各种物质相互之间能量传递产生的效果。随着科技的发展，人们在宇宙中发现大量的暗物质、反物质、有机物、核辐射、黑洞等，所有这些是用大爆炸宇宙论根本无法来解释的。另外，在大爆炸以前的宇宙又是什么形状？宏观宇宙是相对无限延伸的，“大爆炸宇宙论”关于宇宙当初仅仅是一个点，一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢？等一系列的问题，说明大爆炸宇宙理论的观点不成立。宇宙中的物质辐射是时刻存在的，3K 或5K的温度值也只是人类根据自己判断设计的一种衡量标准。这种能量辐射现象只能说明宇宙中的物质由于引力作用，在大尺度空间整

宇宙膨胀的原理

不连续时空观的探讨及发展翟帅摘要：目前国内研究的大多是爱因斯坦的四维连续时空，而本文的工作是以圈量子理论为主要依据，并进一步发展，使之成为描述时空特点的完善的理论。为什么时空总是和热力学产生那么多深刻的联系呢，因为能量是时空产生的原因，而热即是能量的一种。关键词：不连续时空能量芝诺悖论圈量子理论一、目前时空的理论 1、广义相对论爱因斯坦的时空是四维的弯曲连续时空，在这个时空，没有直线。引力和电磁力都可以用时空弯曲来解释。毋庸置疑，这是天才的理论，它极其深刻的说明了引力和电磁力，使人类向大统一场迈了一大步。可以把爱因斯坦的时空模型比做一种流体，这样就直观的体现了爱因斯坦时空的特点，大质量的物体会引起超流体的局部变形，变形的程度取决于物质的质量。每次新的理论的产生，不是完全的否定过去，而是将原来的理论发扬光大。 2、弦理论 20世纪，物理学最恢弘的战斗发生在广义相对论和量子论之间，广义相对论在大的空间尺度、大的质量环境下体现出了它的正确性，而从微观角度，量子力学体现出了它的正确性，为了使这两个理论统一，物理学家们提出了弦理论，这个理论认为世间万物都是由微小的弦组成，吸引了大批物理学家并取得了一些成果，但是这仍然是一个不成熟的理论，弦理论预言的大量新的基本粒子和各种力并没有被观测到。 3、混沌分形理论

有人把混沌论、量子论、相对论称作21世纪最伟大的三个学说，混沌论产生于非线性空气动力学，后来发展到宇宙学领域，它认为空间是破碎的，是不确定的，在这个时空，甚至无法测量线段的长度。分维数的不断迭代产生拉压，折叠，扭曲产生了时间和空间，它指出了时空的不连续特性，但是这个理论并不能说明时间和空间的本源。 4、圈量子理论一些新锐的科学家，在那些经过实验检测的结论上，利用自创的数学语言，几位科学家经过计算发现，时空是量子化的，或者说是离散而非连续的，时间和空间是由极小的圈组成，圈之间的相互作用，形成了所谓的自旋网络，也就是说时空很像一堆泡沫。圈量子理论提出后，一些科学家对它进行了检验，发现广义相对论在某种上和圈量子理论很相似，此外，圈量子理论还可以很好地解释黑洞的一些现象。二、这些理论的纰漏 1、无法解决的芝诺悖论芝诺悖论最为著名的是阿基里斯和乌龟的赛跑，假设开始时乌龟位于前方的100米远处，而阿基里斯的速度是乌龟的一百倍。当阿基里斯跑了100米时，乌龟移动了1米，而阿基里斯再前进1米时，乌龟前进了1厘米，如此，阿基里斯永远追不上乌龟。尽管有些人号称用无穷积分可以解这个悖论，但事实上积分学本身就避开了这个悖论的逻辑，这个悖论在连续时空的前提下是无解的。 2、狭义相对论前提没有明确狭义相对论的假设是在飞驰的火车上，而我们知道如果火车的速度没有达到光速，那么它只是在做相对运动，而相对运动可以看做静止，因此在飞驰的火车和静止的火车上并没有区别。之所以出现这个问题，是因为影响火车内时间和空间的因素不在于

2现代宇宙学中的几个问题

2、现代宇宙学中的几个问题在所有科学学科中，宇宙学是最吸引公众的学科之一。康德说过：“有两种事物，我们愈是沉思，愈感到它们的崇高和神圣，愈是增加虔诚与信仰，这就是头上的天空和心中的道德律。”古代天文学，以天体测量为主，主要研究天体在空间的位置及其运动；至牛顿时代，牛顿创立牛顿力学，使天文学出现了一个新的分支--天体力学，这是天文学发展历史上的一个巨大飞跃；以爱因斯坦提出广义相对论为标志，天体物理学自此诞生并一跃成为天文学研究的主流…。现代宇宙学从整体上研究大尺度的时空性质，物质运动的规律。它是当代天文学中最活跃的前沿阵地之一。现代宇宙学的最大特征是必须尊重观测到的客观事实，必须能在理论物理学的基础上给予科学的说明。它涉及到恒星的起源和演化，星系的起源和演化，元素的起源和演化等多方面的基础理论问题。 1、量子引力如何帮助解释宇宙起源？现代物理学的两大理论是标准模型和广义相对论．前者利用量子力学来描述亚原子粒子以及它们所服从的作用力，而后者是有关引力的理论．很久以来，物理学家希望合二为一，得到一种“万物至理”--即量子引力论，以便更深入地了解宇宙，包括宇宙是如何随着大爆炸自然地诞生的．实现这种融合的首要候选理论是超弦理论，或者叫M理论--这是其名称的最新“升级版”，M代表“魔法”（ｍａｇｉｃ）、“神秘”（ｍｙｓｔｅｒｙ）或“所有理论之母”（ｍｏｔｈｅｒｏｆａｌｌｔｈｅｏｒｉｅｓ）．宇宙真的是在不断膨胀吗？宇宙真的是由一次热大爆炸中形成的吗？如果真的是，那么大爆炸之前的所谓数学奇点是什么东西？它是怎么形成的？大爆炸前一秒钟的激发机制又是什么？有证据表明，在最初的时刻，宇宙经历了又一次的巨大爆炸，称为膨胀，这样宇宙中的最大星体就起源于亚原子量子态的绒毛微细结构。这一膨胀的根本物理原因是个谜。Sloan 数字寻天项目是利用美国新墨西哥州的ApachePoint观测站2.5米的天体望远镜来观测可见宇宙的实验。该项目完成对整个天空四分之一的系统测绘任务后，产生详细的图像，确定一亿个以上的天体的位置和绝对亮度，将在某种程度上阐明膨胀之谜。该实验还将测量距100万多个最近星系的距离，通过一个比我们到目前探索大100倍的体积，给出宇宙一个三维图像。最后，使我们前所未有地了解到可见宇宙边缘的物质分布情况。这会提供质量密度中原始波动情况，膨胀的结果应该是这样。如果自然界的4种力量事实上是在几百万度以下表现为不同形式的一种力，那么大爆炸时期温度极高、密度极大的宇宙中，重力、强力、粒子和反粒子之间就没有什么区别了，爱因斯坦的物质和时空理论是以更普通的水准点为基础，因此无法解释宇宙初始时炙热的弹丸之地是如何膨胀成今天我们看到的景象的，我们甚至不知道宇宙为什么充满了物质，根据当今物理学的看法，早期宇宙中的能量应该产生了数量相当的物质和反物质，之后它们会互相湮灭，而某些神秘而作用巨大的物理过程使天平倾向了物质，于是足够的物质产生了充满星球的星系。幸运的是，初期宇宙还留下了一些线索，一个是宇宙微波本底辐射，这是大爆炸的余辉，几十年来，不管天文学家从宇宙的哪个角度测量，这种微弱的辐射都是一样的，天文学家相信，这种统一性说明，大爆炸是伴随着比光速还快的时空膨胀开始的。宇宙学观测表明宇宙是膨胀着的。通过对微波背景辐射和宇宙大尺度结构等的观测，宇宙的历史可以追溯到极早期发生的大爆炸。我们所知的基本物理，比如广义相对论和粒子物理标准模型，在那里都不适用。为理解宇宙起源，需要了解大爆炸时期的基本物理。 2、黑洞信息悖论的解决方法是什么？根据量子理论，信息--无论它描述的是粒子运动的速度还是油墨颗粒组成文件的确切方式--是不会从宇宙中消失的．但物理学家基普·索恩、约翰·普雷希尔和斯蒡芬·霍金却提出了一个固定的假设：如果你把一本大不列颠百科全书扔进黑洞中去，将会发生什么事？宇宙中

宇宙常数问题

2、宇宙常数问题（一）、宇宙常数问题的提出 1916年，Einstein在分析宇宙时发现，根据广义相对论，宇宙是不平衡的，它要么是膨胀，要么是收缩。如果仅仅存在万有引力，那么星系之间应吸引而相互靠近，宇宙应是在收缩。为了使宇宙趋于平衡而完美，Einstein给宇宙方程加了一个常数。1917年，Einstein提出，宇宙间存在一种与万有引力相反的力量，使所有星系保持一定距离，这样宇宙才不会因星体间的万有引力而不断收缩。Einstein认为这种与万有引力相反的力量是恒久不变的，称之为“宇宙常数”。Einstein场方程为R μν— 0.5gμνR+υgμν= —8πGTμν，υ称为宇宙常数，由于增加了υg μν项，该方程在稳态、弱场非相对论近似下，回不到引力方程。因此只有假定υ非常小，在一般space-time范围与Newton引力势相比可以略去，上面的场方程才可能成立。故υg μν项，只有space-time在宇宙级上才有显示。上世纪中叶人们就试图对Einstein场方程进行修正．Brans和Dicke认为标量场和引力场同样起作用，正确的引力场方程应当是 Rμν－gμνR/2＝－8π（T μμν+T φ μν）/φ，（10） φ～1/G是同宇宙的质量密度相联系的标量场，Tφμν是包含φ场的能动张量．另一种简洁的方式是把Einstein方程等价地写成 R（1）μν－ημνR（1）λλ/2＝－8πG（Tμν+tμν），（11）tμν≡（Rμν－gμνRλλ/2－R（1）μν+ημνR（1）λλ/2） gμν＝ημν+hμν R（1）是Ricci张量中与hμν成线性的部分，上式说明场hμν是由总的能量和动量的密度和流产生的，t μν只是引力场本身的能动张量．以上修正未考虑不同时空形式下的修正．我们曾试图寻找Einstein场方程的一般形式，它普适于Schwarzschild时空、Robertson-Walker时空和四维最大对称时空，但后来发现，Einstein场方程可能是普适的，问题在于ρ．当代著名的天体物理学家F. Hoyle等人强烈主张稳态的宇宙模型，并作了许多工作。但如不从根本上找到Newton万有引力理论和Einstein广义相对论本身的缺陷，则很难建立令人信服的稳态宇宙模型。【1】自从牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出万有引力定律以来，人们应用引力理论取得了许多成就，也多次试图对该定律进行修正。如：纽科（Newcomo）等人曾提出修正牛顿引力中的平方反比律【3】，Poincare用推迟时t=r/c修正牛顿引力的瞬时超距作用【4】，Einstein 则对应提出广义相对论----引力理论，至今，许多人还在从事这方面工作，吕家鸿应用相对论理论直接对牛顿万有引力定律进行修正【5】，【6】，国外，也有人试

历史趣谈研究称暗能量或不存在宇宙并未加速膨胀

如对您有帮助，可购买打赏，谢谢研究称暗能量或不存在宇宙并未加速膨胀导语：暗能量是一种假想中存在的神秘能量，科学家们认为它正推动我们所在的宇宙加速膨胀。而近日一项由美国佐治亚大学教授爱德华基普里奥斯(Edw 暗能量是一种假想中存在的神秘能量，科学家们认为它正推动我们所在的宇宙加速膨胀。而近日一项由美国佐治亚大学教授爱德华·基普里奥斯(EdwardKipreos)开展的研究则提出，人们看待时间膨胀的方式将会提供一种不同的暗能量解释。所谓时间膨胀是一种由爱因斯坦预言的时间减慢效应。在去年大热的好莱坞科幻大片《星际穿越》中，一个科学家小组穿越空间中的虫洞去寻找可供居住的新的行星。其中提到的一项细节便是说科学家们必须考虑时间膨胀效应：在那颗遥远星球上采集数据时花费的1小时就相当于地球上的7年时间。爱因斯坦的广义相对论指出，重力作用下的时间膨胀效应具有方向性，即位于强重力场中的物体相较于位于较低重力场中的物体将体验到更慢的时间。与之相对的，爱因斯坦的狭义相对论则描述了两个运动中的物体之间的所谓“相互时间膨胀”效应，即两个运动中的物体相互之间都能感受到时间的减慢。而根据一份新发表的论文指出，运动导致的时间膨胀可能并非“相互的”，而是有方向性的，即只有那个运动中的物体会感受到时间膨胀。这篇论文题为《绝对同步理论在宇宙学以及宇宙加速中的意义》，刊载于2014年12月23日出版的《pLOSONE》杂志上。作为一名分子遗传学家，其实验室的主攻方向是细胞循环，但基普里奥斯在数年前开始对宇宙学以及相对论理论产生了浓厚的兴趣。他指出，这种现象可以借助全球定位系统的工作模式很容易地去加以理生活常识分享

04宇宙的大尺度结构

1 星系集团第四章宇宙的大尺度结构1 2星系间的相互作用 3星系的演化 (Chapter 24)

本章的教学目标 l掌握星系成团的层次性 l了解星系间相互作用的基本情况l掌握宇宙的大尺度结构特征 l了解星系的演化*

§4.1 星系集团 Galaxies are not distributed uniformly throughout space --most are evidently held together by gravity due to dark matter between the galaxies. Systems of galaxies Binary galaxies（双重星系） Multiple galaxies（多重星系） Groups of galaxies（星系群） Clusters of galaxies（星系团） Superclusters of galaxies（超星系团） The larger a given system, the less its density exceeds the mean density of the Universe.

1. The Local Group（本星系群） The galaxy cluster includes the Milky Way galaxy, with size of ~1.2 Mpc. There are at least 40 galaxies in the Local Group, three of them are spirals, four irregulars and more than 20 ellipticals. The Milky Way galaxy and Andromeda (M31) are the largest members, and most of the smaller galaxies are gravitationally bound to one or the other of them.

大尺度浮式结构物波浪荷载计算方法研究

第17卷第5期中国水运Vol.17No.52017年5月China Water Transport May 2017 收稿日期：2017-02-28 作者简介：张昕晔（1985-），女，天津港建设公司工程师。大尺度浮式结构物波浪荷载计算方法研究张昕晔（天津港建设公司，天津300451）摘要：本文依托某桥梁大型沉井，基于三维势流理论，运用流体动力学软件对大尺度浮式结构物波浪荷载进行了计算和分析。将数值模拟的计算结果与规范公式中采用趸船和直墙式建筑物方法计算结果进行比较分析，得出在沉井下沉过程中应采用的工程计算方法，为大型浮式结构物波浪荷载提供理论依据。关键词：大型浮式结构物；三维势流理论；趸船；直墙式建筑物；传递函数中图分类号：U662文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）05-0272-03 引言海岸及近海工程结构物中，根据结构物尺度大小的不同而导致受力特性的不同，波浪力的计算有两种不同的计算理论[1]。针对小直径构件主要采用莫里森方程，适用条件是构件直径D 与波长L 之比0.2D L <，其基本假定是波浪的传播不受桩柱存在的影响。针对大直径构件，由于结构物的存在对波动场有显著影响，故对入射波浪的散射效应以及自由表面效应必须考虑，Morison 方程的的基本假定不再适用，波浪对大尺度结构物的作用主要是附加质量效应和绕射效应，大尺度结构物波浪力的计算主要以绕射理论为基础计算结构物波浪荷载。绕射理论由Mac Camy 和Fuchs 于1954年提出，假定水体是无黏性，波浪作有势运动，并取线性化后的自由水面边界条件，解析解计算困难，一般采用有限元法求得近似的数值解答[2]。工程应用时，数值模拟软件计算时间长，有时需用规范公式进行近似解答，针对大尺度浮式结构物的波浪载荷，有两种近似的解答方法：①将浮式结构物考虑成直墙式建筑物，根据《港口与航道水文规范》（JTS145-2015）[3]进行计算；②将浮式结构物考虑成趸船，根据《海港工程设计手册（中）》[4]进行计算。本文选取某工程沉井，分别采用数值模拟，规范公式进行波浪荷载分析比较，确定不同设计条件下应采用的计算方法。一、理论分析1．规范公式分析根据《港口与航道水文规范》中直墙式建筑物波峰作用下单位长度墙身最大总波浪力为： 212(tanh )22HL d P H L γπγπ= +式中：H 为波高；L 为波长；d 为水深。根据《海港工程设计手册（中）》中趸船波浪作用，各点处压强分布如图1所示： 2d H p d ch L γπ'= ，()00o d H h p p d H h d γ' '+=+''++2 02H d h cth L L ππ''= H ' 为假象行进波波高，为干涉波高的一半。图1 波浪对趸船的作用图 2．数值模拟分析假定流体是不可压缩的理想流体，运动是有势的。基于三维势流理论的水动力计算：将作用在沉井上的流体荷载 (){}F t 分为两部分：流体静力荷载(){}S F t 和流体动力荷载(){}D F t ，即(){}(){}(){}S D F t F t F t =+。其中流体静力载荷计算较为简单；流体动力载荷则按势流理论进行计算。沉井在规则波中的运动微分方程形式为： [][]()(){}[](){}[](){}(){}{}i t M A t B t C t f t f e ω η ηη+++== 式中： []A 和[]B 为流体动力系数；[]C 为流体静力系数；()f t 为波浪干扰力；[]M 为刚体的质量矩阵；{}{}{}C S f f i f =+为波浪干扰力的复数振幅[5-6]。二、模型搭建本文以某桥沉井为研究对象，沉井尺寸为55m×66m，正向荷载浪向正对着沉井55m 边，侧向荷载浪向正对着沉井66m 边。如图2所示。设计波高1m，周期6s，航道水深18m，计算沉井吃水2~18m（间隔2m）波浪荷载。沉井模型建立采用右手坐标体系，原点为沉井底面中心处，面元模型网格密度取为2m，质量模型网格密度取为1m，面元模型和水动力模型如图3所示。