第12讲 近代宇宙学——大爆炸理论
宇宙大爆炸理论概览
宇宙大爆炸理论概览宇宙是人类探索的无尽奥秘之一，而宇宙大爆炸理论是我们对宇宙起源和演化的一种重要解释。
本文将概述宇宙大爆炸理论的基本原理和相关的发现，带领您一起探索宇宙的起源。
1.宇宙的扩张宇宙大爆炸理论认为，宇宙起源于一次巨大的爆炸，被称为宇宙大爆炸。
在这次爆炸之后，宇宙开始不断膨胀和扩张，直到现在。
这个理论得到了大量的天文观测和实验证据的支持。
科学家通过观测星系的红移现象，发现遥远星系的光谱呈现出蓝移的特征，这意味着它们远离我们。
这表明宇宙正在不断扩张，而且扩张的速度还在加快。
2.宇宙微波背景辐射宇宙大爆炸理论预言了宇宙中存在一种称为宇宙微波背景辐射的信号。
这种辐射是宇宙大爆炸之后的残留，它的存在成为了宇宙大爆炸理论的关键证据之一。
1965年，天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了这种辐射的存在，他们的测量结果与理论预言非常吻合。
宇宙微波背景辐射的发现为宇宙大爆炸理论提供了有力的支持，也为我们理解宇宙的演化提供了重要线索。
3.宇宙大爆炸之前的时间根据宇宙大爆炸理论，宇宙的诞生并不是从无到有的一瞬间，而是有一个叫做“大爆炸之前”的时期。
在这个时期，宇宙处于极高的温度和密度状态，称为“宇宙奇点”。
宇宙奇点之前的时间我们还知之甚少，而通过粒子加速器的实验和理论模型的研究，科学家对宇宙奇点之前的宇宙演化过程有了一些初步的了解。
4.未来的宇宙根据当前观测和理论模型，宇宙的扩张将继续进行，并且不断加速。
随着时间的推移，星系之间的距离将变得越来越大，宇宙将变得更加稀疏。
在远未来，科学家预测宇宙将进入一个叫做“热寂”的状态，也就是宇宙温度趋近于绝对零度，没有任何能量可利用的时期。
宇宙大爆炸理论是我们对宇宙起源和演化的一种重要解释，通过观测和实验证据的支持，我们认识到宇宙正在不断扩张，并且有一个起源于极高密度和温度的时期。
随着时间的推移，宇宙将继续扩张，最终进入热寂状态。
尽管宇宙的奥秘仍有很多未解之谜，但这一切都激发着我们对宇宙的好奇心和探索欲望。
大爆炸宇宙论
现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里， 宇宙体系在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸。该理论的创始人之一是伽莫夫。 1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论，认为宇宙由大约140亿年前发生的一次大爆炸形成。上世纪末， 对Ia超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀，因为宇宙可能大部分由暗能量组成。
膨胀空间
膨胀空间的基本概念可通过一项简单的模拟来加以理解。想象在一条松紧带上缝有一排纽扣。假定从松紧带 的两端把它拉长，结果所有的纽扣都彼此远离。不论我们选择从哪个纽扣来看，它邻侧的纽扣似乎都在远离，而 且这种膨胀是处处相同的，不存在特殊的中心。当然，我们在画这排纽扣时，它有一个中心纽扣，但这与系统的 膨胀方式毫不相干。只要把这条带纽扣的松紧带无限加长，或环成一个圆圈，这个中心便不再存在了。
珀尔马特、里斯和施密特的研究对象，是一些大质量恒星在演化后期伴随星核与星壳分离出现的一种现象， 即超级规模大爆炸。质量相当于太阳的8至25倍的恒星以超新星爆发方式结束“生命”，而恒星外侧气体包则高 速抛离，所显现的绝对光度可超过太阳光度100亿倍。分析特定类型的超新星爆发，珀尔马特、里斯和施密特所 属的研究小组发现，超过50颗超新星所显现的光度比先前预期暗淡。对这一结果的解释，是宇宙正在加速扩张。 这个发现，被瑞典皇家科学院称为“震动了宇宙学的基础”。诺贝尔物理学奖评审委员会认定，3名获奖者所获研 究结果改变了人类对宇宙的认识。“将近一个世纪，一种公认看法是，宇宙正在扩张，是大约140亿年前‘大爆 炸’的结果。”评审委员会说。“不过，发现宇宙扩张正在加速，令人惊异。”评审委员会介绍说，“如果扩张 继续加速，宇宙将以冰冻状态终结。”另外，3人的研究，确认了最初由科学家阿尔伯特·爱因斯坦提出的一种理 论，即他称之为“宇宙学常数”的理论。1998年，珀尔马特主持一个研究小组，施密特则主持成员包括里斯的另 一个研究小组。两个小组各自努力，相互“竞争”，而观测结果可谓“不约而同”。评审委员会宣布，奖金1000 万瑞典克朗（约合146万美元），珀尔马特获二分之一，施密特和里斯获另外二分之一。
大爆炸宇宙论的基本观点
大爆炸宇宙论的基本观点
大爆炸宇宙论是现代宇宙起源的主要理论之一，它提供了关于宇宙如何形成和发展的基本观点。
以下是大爆炸宇宙论的几个基本观点：
1. 宇宙起源于一个巨大的爆炸：大爆炸宇宙论认为，宇宙起源于约138亿年前的一次巨大爆炸事件，从这次爆炸中产生了时间、空间和所有物质能量。
2. 宇宙的膨胀：根据大爆炸宇宙论，宇宙在初始时刻迅速膨胀，并且这种膨胀仍在继续。
这意味着宇宙中的星系和星云正在不断地相互远离。
3. 宇宙的演化：大爆炸宇宙论认为，在宇宙的膨胀过程中，物质逐渐凝聚形成了星系、恒星和行星等天体。
随着时间的推移，宇宙中的结构和组织逐渐形成。
4. 宇宙的背景辐射：根据大爆炸宇宙论，宇宙膨胀的过程中释放了大量的能量，这些能量在宇宙中演化了几十亿年后形成了宇宙背景辐射。
这是一种微弱的热辐射，可以被观测到。
5. 宇宙的起源和命运：大爆炸宇宙论认为，宇宙的起源是一个单一的事件，但关于宇宙的最终命运有不同的假设。
其中之一是宇宙膨胀将持续下去直至无限远，并且永远不会停止。
另一种观点认为，宇宙可能会经历收缩并最终重新开始另一个大爆炸。
这些是大爆炸宇宙论的基本观点，虽然还有其他相关的理论和模型，但大爆炸宇宙论目前是关于宇宙起源和发展的主流学说之一。
简述大爆炸理论
简述大爆炸理论
爆炸理论（The Big Bang Theory）是当今物理学和宇宙学中最有可能描述宇宙诞生和演化的理论。
大爆炸理论提出，约13.7亿年前，宇宙中所有的物质和能量在同一时刻突然就在一个非常小的范围内出现，释放出大量的能量，然后由此开始了有序的宇宙拓展和进化的演变。
这个突然爆发的瞬间被称为大爆炸，它标志着宇宙的诞生。
一旦宇宙诞生，物质和能量开始膨胀，同时不断增强的重力在宇宙中助推着物质的组合，而这些组合又形成了宇宙中的星系、星辰和行星。
大爆炸从一个不可能的状态开始到现在的形态，它赋予了宇宙新的秩序和力量，激发了一切宇宙演化的发展。
这种说法最后得到了一项在著名物理学家康拉德·泰勒名号下的诸多证据。
他证明了一些宇宙奥秘，如宇宙膨胀和宇宙微波背景辐射（CMB）。
他的实验结果在近代标志着宇宙学研究的进一步改变。
大爆炸理论不断出现的最新的证据和理论的变化使大爆炸理论成为当今宇宙学中最重要的理论之一。
它不仅被广泛地认可，而且给宇宙研究开拓了全新的方向。
总之，大爆炸理论是宇宙学中最重要的理论，它解释了宇宙诞生的形式，也为宇宙演化进程中出现的各种现象提供了有力的解释。
宇宙学中的大爆炸理论
宇宙学中的大爆炸理论一、引言宇宙学中的大爆炸理论是关于宇宙起源和演化的一个基本概念。
该理论认为，宇宙在约138亿年前从一个非常高密度和高温的初始状态开始膨胀，形成了我们今天所见的宇宙。
本文将探讨大爆炸理论的起源、证据以及与其他相关理论的关系。
二、大爆炸理论的起源科学家乔治·勃什在1920年代首次提出了宇宙学中的大爆炸理论。
他基于对星系的观测和天体物理学的理论推导，得出了宇宙存在膨胀现象的结论。
勃什发现，星系都在相对于地球运动，而且越远的星系运动越快。
这一发现引起了他的思考，最终形成了大爆炸理论的雏形。
三、支持大爆炸理论的证据1. 宇宙背景辐射1965年，阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·D·威尔逊发现了宇宙背景辐射，这是宇宙最早时期形成的剩余辐射。
这一发现提供了支持大爆炸理论的强有力证据。
根据理论，宇宙在大爆炸之后经历了暴涨阶段，辐射也在此期间产生。
2. 星系的红移爱德温·哈勃通过观测星系发现，宇宙中的星系呈现红移现象，即它们远离我们的地球。
这一现象与大爆炸理论相符，因为理论预测随着宇宙的膨胀，星系会相对运动并呈现红移。
3. 元素丰度大爆炸理论还可以解释宇宙中丰度的观测结果。
理论认为，宇宙起源于一个非常高密度和高温的状态，之后经历了膨胀和冷却。
在此过程中，氢和氦元素的核聚变是主要的物质合成机制。
实测数据表明，宇宙中氢和氦元素的丰度与理论预测相符。
四、大爆炸理论的争议与发展虽然大爆炸理论得到了广泛的支持和验证，但仍存在一些争议和待解释的问题。
其中之一是关于暴涨阶段的详细机制和物理过程的研究。
科学家们正在努力寻找更多的证据和理论来解释这些问题，如引力波探测实验以及宇宙学观测卫星的任务。
另外，大爆炸理论也面临着对手——宇宙常年霍奇金模型，该模型认为宇宙在起源时并没有大爆炸，它是一个稳态的宇宙，宇宙中的物质和能量的产生与消耗能够平衡。
这两个理论之间的竞争推动了宇宙学的发展，并激发了更多的实验和观测。
大爆炸理论解释宇宙起源
大爆炸理论解释宇宙起源自从人类开始思考宇宙的起源以来，关于宇宙如何形成的问题一直困扰着科学家和哲学家们。
直到20世纪初，科学家们提出了一种被称为“大爆炸理论”的理论来解释宇宙的起源和进化过程。
本文将详细介绍大爆炸理论的基本原理，探讨它对宇宙起源的解释以及对其他相关问题的启示。
大爆炸理论是由比利时天文学家乔治·勒梅特尔于20世纪20年代提出的，它认为宇宙起源于一个巨大的爆炸事件，这一事件将产生出整个宇宙中的所有物质和能量。
据该理论，约138亿年前，整个宇宙都集中在一个极其小的、极其高密度的点上，这被称为“奇点”。
然后，在奇点发生了巨大的爆炸，这一事件被称为“大爆炸”。
大爆炸之后，宇宙开始以相当快的速度进行膨胀，并且一直在持续膨胀至今。
膨胀的速度可以通过“哈勃定律”进行测量，该定律指出：宇宙中的其他星系都在远离我们，而且远离我们的速度与宇宙中的物质分布以及距离成正比。
这表明了宇宙在以极高的速度扩张，正如大爆炸理论所预测的。
大爆炸理论的一个重要预测是宇宙中存在被称为“宇宙背景辐射”的辐射。
这种辐射是宇宙起源后所残留下来的，它是由于宇宙初始时的高温和高能量导致的。
宇宙背景辐射是一种均匀的微波辐射，可以从天空的各个方向观测到。
这一发现被认为是对大爆炸理论的巨大支持，因为它与理论的预测非常吻合。
大爆炸理论还可以解释宇宙的结构形成和演化。
根据该理论，宇宙中的物质和能量在膨胀过程中逐渐冷却凝聚，形成了星系、恒星和行星等天体。
而且，大爆炸理论还解释了为什么宇宙中的物质丰富多样，包括各种元素的存在。
在大爆炸之后，物质逐渐凝聚并进一步演化，最终形成了我们熟悉的宇宙。
虽然大爆炸理论提供了一个相对完整的宇宙起源的解释，但它仍然存在一些未解答的问题和争议。
例如，关于奇点的性质和爆炸的具体机制仍然不清楚。
此外，大爆炸之前宇宙的状态以及宇宙膨胀的速率也是科学界面临的难题。
为了更好地理解宇宙的起源，科学家们仍在不断地进行研究和观测。
什么是宇宙大爆炸理论
什么是宇宙大爆炸理论宇宙大爆炸理论是由美国天文学家理查德·威斯特伍德于二十世纪20年代提出的一种宇宙模型，它说明宇宙的现状——宇宙中的恒星、星系粒子和天体依次形成，是由一次巨大的爆炸事件引发的，从而得出宇宙在有限时间内由无到有形成的观点。
该理论最初由俄国科学家萨缪尔·哥白尼提出，却被当时当局驳回了，直到后来才被科学界普遍采纳，列入宇宙常识中。
本文主要说明宇宙大爆炸理论的起源和发展以及其历史意义：１、宇宙大爆炸理论的起源宇宙大爆炸理论最早是由俄罗斯天文学家萨缪尔·哥白尼提出的，他是第一个提出宇宙的时间源自巨大的爆炸的人，它的理论被当时的专家所拒绝，但在国外B.H Wells、A. Logarithm等人开始涉及这一理论，理查德。
威斯特伍德将其逐步改进，明确了宇宙的类型，并提出了“宇宙衰变定律”，使宇宙大爆炸理论基本成型。
２、宇宙大爆炸理论的发展宇宙大爆炸理论不断加以改进，形成了现代宇宙学的内涵。
在20世纪70年代，‘微粒子物理’和‘放射性’研究表明宇宙中存在着极弱的热微波宇宙辐射，随着观测技术的改进，宇宙大爆炸理论日渐完善，理查德·威斯特伍德教授发现宇宙形成后发展完全符合宇宙大爆炸理论的预期，宇宙大爆炸理论也得到广泛认可。
３、宇宙大爆炸理论的历史意义宇宙大爆炸理论的影响深远，它拓宽了宇宙研究的领域，引发了许多新的宇宙模型，指引了宇宙发展的思考，为研究宇宙的结构、演化、密度、随机性等问题开创了道路，并为人类理解宇宙的混乱许多的零碎的现象奠定了基础。
它不仅决定了现代科学的发展，而且也极大地增加了人类对未来的憧憬和期望，开辟了人类把握未来的道路。
宇宙大爆炸理论
宇宙大爆炸理论宇宙大爆炸理论，简称大爆炸理论（Big Bang Theory），是现代宇宙学中描述宇宙起源和演化的主流科学模型。
该理论提出，宇宙在约137亿年前由一个极热、极密的奇点状态开始膨胀和冷却，形成了今天的广阔宇宙。
宇宙的起源大爆炸理论的核心观点认为，宇宙起源于一个“奇点”，在这个奇点处，空间和时间失去了意义，物质和能量的密度无限大。
这个初始状态之后，宇宙经历了一个急剧的膨胀过程，即所谓的“宇宙膨胀”。
在这个过程中，宇宙从一个极端高温高密度的状态迅速扩张并冷却下来。
宇宙的演化随着宇宙的膨胀，温度逐渐降低，使得最初的基本粒子能够结合形成更复杂的原子核。
大约在大爆炸后的三分钟，宇宙冷却到足够低的温度，允许质子和中子结合形成氢和氦等轻元素。
这一时期被称为原初核合成。
随后数十亿年里，宇宙继续膨胀和冷却，引力作用使得物质逐渐聚集形成恒星和星系。
这些天体的形成和演化进一步推动了宇宙的多样化和复杂性。
宇宙的未来关于宇宙的未来，科学家们基于大爆炸理论提出了多种预测。
一种观点是宇宙将继续无限膨胀，最终达到热寂状态，即所有的物质和辐射都将均匀分布且温度极低。
另一种可能性是宇宙的膨胀最终会停止，并开始收缩，最终回到一个高密度状态，这被称为“大坍塌”。
大爆炸理论的证据大爆炸理论得到了多方面的科学证据支持：- 宇宙背景辐射：宇宙微波背景辐射是大爆炸留下的热辐射遗迹，其均匀性和微小的温度波动为宇宙早期状态提供了直接证据。
- 原初核合成：观测到的轻元素丰度与大爆炸理论预测的原初核合成过程相符合。
- 红移观测：遥远星系的光谱向红端移动，表明这些星系正在远离我们，这是宇宙膨胀的直接证据。
尽管大爆炸理论是目前解释宇宙起源和演化最为广泛接受的模型，但科学家们仍在探索更多细节，并寻找可能的新理论或修正以更好地理解我们的宇宙。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、提出大爆炸（Big Bang）理论的背景 提出大爆炸（ ）
• 河外星系红移的发现 1912年，美国的斯莱弗 发现星系的红移； 1929年，美国哈勃提出哈勃定律：星系的红移量 与其离地球的距离成正比。V=H×D • 氦丰度问题 宇宙中氦丰度＞30％，恒星核反应理论无法解释； • 恒星年龄 均小于一个确定值。
三、大爆炸理论的提出
1. 比利时天文学家莱梅特（G. Lemmatre， 1894-1966）提出”宇宙蛋“（宇宙原子） 爆炸学说。 2. 美籍前苏联物理学家伽莫夫（George Gamow，1904-1968）提出热大爆炸宇宙 理论。
四、大爆炸理论的被认可
获诺贝尔奖 大爆炸理论预言宇宙中存在3K辐射。 1964年，美国贝尔电话公司彭齐亚斯 （Penzias）、威尔逊（Wilson）发现了这 一辐射。并因此获得1978年度的诺贝尔物 理奖。
第十二讲 近代宇宙学——大爆炸理论 近代宇宙学——大爆炸理论
一、静态宇宙模型的困境
1.古老的哲学问题——宇宙有限与否？ 1.古老的哲学问题——宇宙有限与否？ 古老的哲学问题——宇宙有限与否
无限论——卢克莱修投掷长矛思想实验 有限说——光度佯谬与引力佯谬
2.静态模型困境 2.静态模： 科学理论建立过程： 观测事实→建立模型→做出预言→进行检验 →判断真伪
最新进展
再获诺贝尔奖
2006年诺贝尔物理学奖授予了天体物理学中的宇宙学 年诺贝尔物理学奖授予了天体物理学中的宇宙学 分支。主要表彰约翰·马瑟和乔治 马瑟和乔治·斯穆特在两个方 分支。主要表彰约翰 马瑟和乔治 斯穆特在两个方 面做出的工作： 面做出的工作：一是精确测量出宇宙微波背景辐 射的波长分布的黑体谱形； 射的波长分布的黑体谱形；二是发现宇宙微波背 景辐射在不同方向上有着极其微小的温度差异， 景辐射在不同方向上有着极其微小的温度差异， 也就是所谓的各向异性。 也就是所谓的各向异性。 现年61岁的斯莫特是加州大学伯克利分校的物理学教 现年 岁的斯莫特是加州大学伯克利分校的物理学教 马瑟比他小一岁， 授，马瑟比他小一岁，是美国宇航局戈达德航天 中心的资深天体物理学家。 中心的资深天体物理学家。1989年，他们参与了 年 美国宇航局COBE卫星的相关研究工作。COBE卫 卫星的相关研究工作。 美国宇航局 卫星的相关研究工作 卫 星后来的测量结果支持了宇宙大爆炸理论， 星后来的测量结果支持了宇宙大爆炸理论，诺贝 尔奖评审委员会认为， 尔奖评审委员会认为，这些测量结果标志着宇宙 学成为一门精确科学。 学成为一门精确科学。