《现代宇宙学》思考题和习题精解
《现代宇宙学》思考题和习题精解第1章1.1 你喜欢宇宙学吗？为什么？1.2 你觉得公众对探索宇宙奥秘的兴趣越来越浓的原因是什么？1.3 A. 爱因斯坦指出：宇宙中最不可理解的事，是宇宙居然是可以理解的！1.4 宇宙是均匀的，这是很重要的一点，叫做宇宙学原理。
1.5 宇宙究竟是什么？古人的定义：“古往今来谓之宇，四方上下谓之宙。
”宇宙是天地万物的总称，是无限的空间和时间的统一，“宇”是空间的概念，是无边无际的；“宙”是时间的概念，是无始无终的。
1.6 在中国古代，关于宇宙的结构，主要有三派学说，即盖天说、浑天说和宣夜说，此外还有昕天论、穹天论、安天论等。
1. 7 西方古宇宙说种种古印度的宇宙说更为生动，他们把宇宙的天地解释为“海中龟驮着大象，大象背着大陆，周围环绕大蛇”的“大象龟蛇”说。
在西方有古西方的宇宙鸟龟塔说。
1.8 1924年，美国天文学家哈勃（Edwin Powell Hubble，1889-1953）发现T仙女座大星云中的造父变星，并根据其光度变化周期推算出“仙女座大星云远在银河系之外，是尺度同银河系相当的巨大恒星系统”的结论。
这一重大发现最终结束了多年来关于这类旋涡状星云是近邻天体还是银河系外的“宇宙岛”的争论，将人类认识宇宙的范围从银河系扩展到众多星系组成的广阔世界，开启了研究浩瀚宇宙的新航程。
第2章2.1 .1 仅通过直接观察，你怎样辨别天空中的一个特定天体是不是行星？2.2 图2.1-4中的星星是顺时针旋转还是逆时针转动？2.3 描述一个你用眼睛能做的观察以否定下述理论：各行星附在一些透明球壳上，这些球壳以复杂的方式旋转，但总是以地球为中心，行星就是这样绕地球运行的（地心说）。
2.4我们怎么知道地球是圆的？答：认真研究教材。
2.5 开普勒喜欢哥白尼的理论中的那些地方，不喜欢哪些地方？答：认真研究教材。
2.6 哥白尼赞成毕达哥拉斯学派，认为宇宙是和谐的，可以用简单数学关系表达宇宙规律的基本思想。
可是在托勒密的地心说中，对环绕地球运动的太阳和其他五颗行星的运动描述非常烦琐复杂、牵强。
哥白尼发现如果把太阳作为宇宙的中心，一切将变的简单、清晰。
第3章3.1我们怎么知道地球和别的行星绕太阳公转？答：认真研究教材。
3.2 从哥白尼日心说的诞生过程看，宗教对科学的作用是推动还是阻碍？3.3 开普勒在第谷的观测数据的基础上，经过各种尝试，认识到了行星运动轨道不是圆而是椭圆，由此他提出了两个定律，分别是：①椭圆定律，即每个行星的轨道是一个椭圆，太阳位于一个焦点上；②等面积定律，即在行星与太阳间作一条直线，则此直线在行星运动时在相同时间内扫过相等的面积 。
3.4 伽利略用来驳斥亚里士多德的教义——宇宙中只有地球一个中心，一切都围绕它转的重要发现是 木星有4颗卫星，它们都围绕木星转 。
3.5 从哥白尼日心说的诞生过程看，宗教对科学的作用是推动还是阻碍？3.6 对开普勒三定律的发现，你有哪些体会？第4章4.1 亚里士多德的运动把运动分为 自然运动 和 强迫运动 。
伽利略否定了这种运动划分，而是从运动的基本特征量： 速度 和 加速度 出发，把运动分为 匀速运动 和 变速运动 。
4．2 伽利略选择了最简单的变速运动——匀加速运动进行研究，还开创性地设计了 小球沿斜面滚下实验 ，这个实验被评为物理学史上“最美丽”的十大实验之一。
4．3 爱因斯坦说：“伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。
” 伽利略对科学方法的贡献是，他开创了科学实验 方法，并将 实验、观察， 与 理论思维（科学假设，数学推理和演绎） 相结合，获得了突破性的发现。
4．4 牛顿出版的一部划时代的著作叫《自然 的数学原理》A ．现象 ；B ．科学；C ．哲学；D ．规律。
【 C ． 】4．5 从特殊到一般，再从一般回到特殊。
前者被英国哲学家培根称为 归纳法 ，它是以实验为基础的，后者被数学家兼哲学家笛卡尔称为 演绎法 ，它必须依靠数学作为工具。
在牛顿以前，一般认为这两种方法是互相排斥的。
牛顿在科学方法上的重大贡献就是将两种方法结合起来。
他用自己的一系列重大成果表明：就科学研究全过程而言，这两种方法是相辅相成、不可或缺的。
A ．观察法 ；B ．归纳法；C ．测量法；D ．演绎法。
【 B,D 】4．6 第一宇宙速度是指 绕地球运行的速度 ，这个概念最先是由牛顿 提出的。
4．7 第二宇宙速度是指 逃离地球的速度 ，这个概念最先是由 牛顿 提出的。
A ．绕地球运行的速度，伽利略 ；B ．逃离地球的速度，牛顿；C ．逃离太阳的速度，牛顿；D ．绕地球运行的速度，牛顿。
[ B ]4．8 万有引力公式221R m m G F -=中的G 叫做 万有引力常数 ，它最早是由 卡文迪许 通过 扭秤 实验测得的。
4．9 万有引力定律不仅正确地解释已知行星的运动规律，并准确预言了哈雷 彗星的轨道和出现的周期等，还发现了一颗新的行星，它是 海王星 。
第5章5.1 爱因斯坦建立狭义相对论的两个基本假设是：① 相对性原理 ；② 光速不变原理 。
5.2 爱因斯坦的质能关系式是 E =mc 2 。
5.3前进的一列火车的车头和车尾各遭到一次闪电轰击，据车上的观察者的测定这两次轰击是同时发生的。
试问地面的观察者是否测得仍然同时？答：车上的观察者测定认为这两次轰击是同时发生的事件，在地面的观察者测得它们不再是同时发生的。
由同时性的相对性可知：轰击车尾的闪电先发生。
5.4 有下列几种说法：(1) 所有惯性系对物理基本规律都是等价的．(2) 在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关．(3) 在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同．若问其中哪些说法是正确的, 答案是(A) 只有(1)、(2)是正确的．(B) 只有(1)、(3)是正确的．(C) 只有(2)、(3)是正确的．(D) 三种说法都是正确的． [ ]解：这是一道概念题，平时牢记基本概念，可解此题。
我们知道：所有惯性系对物理基本规律都是等价的和光速不变原理，所以选D 。
5.5 边长为a 的正方形薄板静止于惯性系K 的Oxy 平面内，且两边分别与x ，y 轴平行．今有惯性系K ＇以 0.8c （c 为真空中光速）的速度相对于K 系沿x 轴作匀速直线运动，则从K ＇系测得薄板的面积为(A) 0.6a 2．(B) 0.8 a 2．(C) a 2．(D) a 2／0.6 ． [ ]解： a a cv l l 6.08.0112220=-=-=，K ＇系测得薄板的面积为0.6a 2。
5.6 有一直尺固定在K ′系中，它与Ox ′轴的夹角θ′＝45°，如果K ′系以匀速度沿Ox 方向相对于K 系运动，K 系中观察者测得该尺与Ox 轴的夹角(A) 大于45°．(B) 小于45°．(C) 等于45°．(D) 当K ′系沿Ox 正方向运动时大于45°而当K ′系沿O 负方向运动时小于45°． ［ ］解： 直尺固定在K ′系中，它与Ox ′轴的夹角θ′＝45°，则尺在K ′系中的坐标为y x '='；且K ′系以匀速度沿Ox 方向相对于K 系运动，则 x x y y ''= ,，K 系中观察者测得该尺与Ox 轴的夹角大于45°，选A 。
5.7 K 系与K ＇系是坐标轴相互平行的两个惯性系，K ＇系相对于K 系沿Ox 轴正方向匀速运动．一根刚性尺静止在K ＇系中，与O 'x '轴成 30°角．今在K 系中观测得该尺与Ox 轴成 45°角，则K ＇系相对于K 系的速度是：(A) (2/3)c ．(B) (1/3)c ．(C) (2/3)1/2c ．(D) (1/3)1/2c ． [ C ]解：当K ＇系相对于K 系沿Ox 轴正方向匀速运动．刚性尺静止在K ＇系中,令尺长为0l ，2/330cos 00l l x =︒='，在K 系中观测得该尺与Ox 轴成 45°角，Y 轴方向上长度不变 230sin 00l l y x =︒='= 由 22002212321,1cV l l c V x x -=-'= c v c v 32,)311(22=-=。
5.8 有一速度为u 的宇宙飞船沿x 轴正方向飞行，飞船头尾各有一个脉冲光源在工作，处于船尾的观察者测得船头光源发出的光脉冲的传播速度大小为____________；处于船头的观察者测得船尾光源发出的光脉冲的传播速度大小为__________。
解：因为光速不变原理，所以观察者测得船头光源和船尾光源发出的光脉冲的传播速度大小相等，都是C 。
第6章6.1 在爱因斯坦模型中，“有限”是说整个宇宙是一个弯曲封闭的体系，其体积有限而物质分布均匀；“无边”即指无论向哪个方向运动都永远找不到尽头；“静态”是指宇宙既不膨胀，也不收缩，永远处于一种稳定的状态。
静态是就宇宙整体而言的，并非说宇宙的各个部分都全然静止不动。
6.2 当光源背离我们运动时，发射光的光频变低，可观测到其光谱线（例如氢原子谱线）向红端偏移，并且光源离开我们的速度越大谱线的红移量就越大；而光源向我们飞来时，光频变高，光谱线则向紫端偏移。
这两种情况在天文学中分别被称作“红移”和“紫移”（也称蓝移）。
我们今天正是从星系光谱普遍存在的红移现象，得出了众星系正在远离我们—宇宙正在膨胀的结论。
6.3 哈勃在1922～1924年期间发现，星云并非都在银河系内。
哈勃在分析一批造父变星的亮度以后断定，这些造父变星和它们所在的星云距离我们远达几十万光年，因而一定位于银河系外。
这项于1924年公布的发现使天文学家不得不改变对宇宙的看法。
这一发现是哈勃成为星系天文学的奠基人。
6.4 1925年当哈勃根据河外星系的形状对它们进行分类时，哈勃又得出第二个重要的结论：星系看起来都在远离我们而去，且距离越远，远离的速度越高。
这一结论意义深远，因为一直以来，天文学家都认为宇宙是静止的，而现在发现宇宙是在膨胀的，并且更重要的是，哈勃于1929年还发现宇宙膨胀的速率是一常数。
6.5 1929年，哈勃发表了堪称经典的重要论文“河外星云距离与视向速度的关系”，令人信服地论证了：距离我们越远的河外星云，沿着观测者视线方向远离我们而去的运动速度就越大，而且速度同距离两者之间存在着很好的正比关系。
这就是举世闻名的“哈勃定律”，其数学式为：r/=（式中H叫做哈勃常量）。
vH第7章7.1 我们怎么知道曾经发生一次大爆炸？答：认真研究教材。
7.2 有哪四条独立的证据支持大爆炸理论？答：认真研究教材。
2、现代宇宙学中的几个问题解析
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。
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、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， 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” (motherof all theories).宇宙真的是在不Sloan 数字寻天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原始波动情况，膨胀的结果应该是这样。
现代宇宙学 机遇与挑战
现， 宇宙正在加速膨胀， 而非人们通常认为的减速膨
胀。 这是十分惊奇的结果， 它显示宇宙有一个相当于宇 宙学常数的暗能量成分存在 。
２０ 年， 美国Ｄ Ｓ （ｅｒ Ａ ｇｌ Ｓａ Ｉｅ ０２ Ａ Ｉ ｇ ｅ ｕｒ ｌ ｎ ｒ Ｄ ｅ ｎ ａ ｃ ｅ － ｔ ｆｏｅ ｒ探测仪第一次观测到微波背景辐射的 ｅ ｍｔ） ｒ ｅ 极化。
１９年代以来，基础物理理论和天文观测方面都 ９０ 取得了长足的进步。在基础理论方面， 人们对引力和 时空的本质有了更深刻的理解。始于诺贝尔物理学奖 获得者霍夫特（． ｏｆ和著名理论物理学家萨斯坎 （ ＇Ｈ ｏ） Ｇ ｔ ｔ 德（． ｓｉ ） Ｌ Ｓｓ ｎ 分别在 １９ ｕｋｄ ９ ３年和 １９ ９４年的工作 ， 人
矍
么？“ 精质” 与标准模型粒子如何发生作用？如何探测 “ 精质 ” 精质” ？“ 与最近观测到的精细结构常数的变化 是否存在联系？这些问题必须 由描写宇宙的基本理论
在观测到的微波背景辐射的涨落来源于宇宙暴胀时期 的量子涨落 ，而宇宙暴胀时期是一个极高能物理过程 （ １ ｌｍ １ ９ ｏ 吉电子伏） ０－ 。在此高能标下， 新物理可能会进 人高能物理过程。因此 ， 在计算原初密度谱时， 应考虑 时空非对易性 、 反常色散关 系、 违反洛伦兹不变性 、 超 普朗克物理等效应。此外 ，暴胀期间时空是准德西特 相。德西特空间是最大对称空间， 没有空间无穷远 ， 非 常不同于 Ａ Ｓ空间和平坦 的Ｉ科夫斯基空间。因此到 ｄ ｍ 目前为止 ，还没有好 的方法定义德西特时空中的守恒 量。在德西特时空中的量子场论方面，不同真空的选 择会严重影响原初密度谱的计算 。如何选择与 自然相 应的真空仍然是待解难题。在这方面 ，首先研究德西 特时空的全息性质可能是有希望的方 向。总之 ，从基 本理论出发构造成功的暴胀模型并理解与此相关 的物
1.宇宙篇综合练习及答案整理
宇宙篇综合练习太阳系1．光年是一个量度宇宙恒星之间距离的单位，记作l.y.。
1光年等于光在1年内走过真空的路程，请估算1光年的数量（3.9万亿千米）。
2．离我们最近的恒星“半人马座”的α星距离地球约为多远（ 4.3光年）。
3．1918年，沙普利得出银河系是一个透镜型庞大天体的结论，其直径达10万光年，请描述太阳处于银河系的什么地方（猎户旋臂外缘离中心3万光年的地方）。
4．太阳是太阳系质量最大的天体，它占据了整个太阳系总质量的多少（99.7% ）。
5．在八大行星中，水星是最小的也是距离太阳最近的一颗，它的昼夜温差也是最大的，请问水星的昼夜温差可达到多少（ 300 ）℃。
6．金星是地球的近邻，科学家认为它是一颗被失控的温室效应主宰的）？大气压大约是地球大气压的星球，其大气的主要成分是什么（CO2多少倍（90）？7．剧烈的温室效应使金星成为八大行星中最热的星球，表面的温度大约为多少度（ 460℃）？8．木星是太阳系中最大的行星，其质量为地球的多少倍（318 ）？体积超过地球至少倍（1300）。
9．土星是八大行星里卫星最多的，目前已经探测到较大的土卫至少有多少颗（ 17 ）？10．天王星在八大行星里十分独特，主要表现在什么地方（几乎“横躺”在公转轨道面上）？(*)11．太阳系除太阳以外还有哪些成员？它们是怎样分类的？各有什么特点？答：除太阳以外,还有行星、卫星、彗星行星,又可分为大行星、矮行星和小行星.大行星又可分为类地行星和类木行星类地行星包括水星、金星、地球、火星,特点是体积小,以硅酸盐岩石为类木行星包括木星、土星、海王星和天王星,特别是体积大,以氢、氦、甲烷等为主要成分,有光环.矮行星以冥王星为代表,主要分布在太阳系外围.小行星以第谷神星为代表,主要分布在木星与火星之间卫星,绕行星公转的即为卫星,比较多,如土星自己就有23颗卫星,比较有名的有月球、木卫一、二、三、四,土卫六等.彗星,较著名的有哈雷等,有些彗星周期长达数千年,还有很多彗星我们尚未观测到.慧星分裂会在原轨道上形成流星雨带,当地球掠过时,就会产生流星雨.黑洞1．法国天文学家拉普拉斯提出的关于黑洞的预言建立的理论基础之是什么（牛顿经典力学）？2．德国天文学家史瓦西提出的关于黑洞的预言建立的理论基础之是什么（广义相对论）？3．根据拉普拉斯以及史瓦西关于黑洞预言的推算，若将太阳变成一个黑洞，需要将其半径压缩成半径为多大的球体（3km）?4．根据拉普拉斯以及史瓦西关于黑洞预言的推算，要使我们的地球成为黑洞，就必须把它压缩成半径为多大的球体（3mm）？5．按照人们对于黑洞的分类，“史瓦西黑洞”是由什么星体演化而来的（原质量大于太阳8倍的恒星）？6．根据广义相对论，黑洞实际上是一个特殊的星体，连光线也无法逃脱这个区域。
宇宙探索发现课后题答案
1.1〔〕较正确地反映了太阳系的实际，为以后开普勒总结出行星运动定律，伽利略、牛顿建立经典力学体系铺平了道路，从根本上动摇了"人类中心论〞的神话。
A.托勒玫的地心说B.哥白尼的日心说C.银河的系发现D.广阔恒星世界的发现正确答案：B你选对了2科学家根据拍照发现，几乎所有宇宙星系的*种元素的光谱线，相对于地球实验室同种元素的广谱线，都具有明显而普遍的〔〕现象，于是根据物理学的多普勒效应，科学家进一步得出了"目前宇宙正在膨胀〞的结论。
A.减弱B.增强C.红移D.蓝移正确答案：C你选对了1.21718年，〔〕将自己的观测数据同1000多年前托勒玫〔Claudius Ptolemaeus，约90-168〕时代的天文观测结果相比拟，发现有几颗恒星的位置已有了明显变化，首次指出所谓恒星不动的观念是错误的。
A.哈雷B.哈勃C.斯特鲁维D.勒维特正确答案：A你选对了218-19世纪中期，〔〕兄妹及父子，通过数遍天上星星等大量观测事实提出"银河是一个星系〞的观点，第一次为人类确定了银河系的盘状旋臂构造，把人类的视野从太阳系伸展到10万光年之遥，树立了继哥白尼以后开拓宇宙视野的第二个里程碑。
A.伽利略B.哈雷C.威廉·赫歇尔D.哈勃正确答案：C你选对了1.3(2分)18-19世纪中期，〔〕兄妹及父子，通过数遍天上星星等大量观测事实提出"银河是一个星系〞的观点，第一次为人类确定了银河系的盘状旋臂构造，把人类的视野从太阳系伸展到10万光年之遥，树立了继哥白尼以后开拓宇宙视野的第二个里程碑。
得分/总分A.威廉·赫歇尔2.00/2.00B.哈勃C.伽利略D.哈雷2单项选择(2分)科学家根据拍照发现，几乎所有宇宙星系的*种元素的光谱线，相对于地球实验室同种元素的广谱线，都具有明显而普遍的〔〕现象，于是根据物理学的多普勒效应，科学家进一步得出了"目前宇宙正在膨胀〞的结论。
3-6《浩瀚的宇宙》练习题含3单元知识点
第6课浩瀚的宇宙一、填空题。
1.我们看到夜空中璀璨闪亮的银河光带，其实是由大约2000亿到4000亿颗组成的。
2.银河系像一个，银盘直径约万光年；又像一个旋涡，它有多条。
太阳在其中一条支臂上，距离银河系中心约万光年。
二、判断题。
1.太阳是银河系中唯一能够自身发光的恒星。
（）2.宇宙空间分布着大小不同的天体系统，银河系只是其中之一。
（）3.宇宙中的星系秩序井然，星系之间不会发生碰撞的情况。
（）4.太阳系只是银河系的一小部分。
（）三、选择题。
1.从结构图看，银河系是由（）组成的。
A.银心和银盘B.核心和核面C.核球和盘面2.下列关于恒星的说法，正确的是（）A.所有恒星都会有节奏地收缩B.所有恒星都在膨胀并向外抛射物质C.所有恒星都在不停地高速运动3.图片中展示的大体系统面（）A.仙女座星系B.旋涡星系 M104C.大犬星座4.“大爆炸宇宙论”认为宇宙诞生于大爆炸，爆炸引起宇宙膨胀，并认为（）A.宇宙仍处在不断地膨胀中B.宇宙膨胀已经结束，且即将面临收缩C.宇宙处于既不膨胀也不收缩的静止状态5.下列说法正确的是（）A.人们用天文望远镜观察到了宇宙边缘B.光年是一个时间单位，用来衡量光运行的时间C.恒星会出现从诞生到消亡的变化过程四、根据所学知识，将下面的结构图补充完整。
五、根据所学知识和银河系模型，回答下列问题。
1.判断对错：在利用陀螺、纸片、米粒等材料制作银河系模型时，一颗米粒代表一个行星。
（）2.下列关于建立银河系模型的操作，合理的是（）A.先画好银河系的“核球”以及“旋臂”B.先把纸片固定在陀螺上再剪C.把米粒轻轻摆放在纸片上即可3.如果在未来的某一天，我国的“天眼”接收到外星人发出的信号，关于如何将准确的通信地址发送给“他们”，下列说法正确的是A.我们可以从银河系一太阳系-地球-中国这样的层级详细说明B.宇宙正在不断地运动、变化着，多年后我们在银河系的位置可能会发生变化C.只需描述星系，不必描述如太阳系在距银河系中心多少光年等具体信息六、阅读材料，判断下列说法的正误。
宇宙探索与发现课后题答案
1.1（）较正确地反映了太阳系的实际，为以后开普勒总结出行星运动定律，伽利略、牛顿建立经典力学体系铺平了道路，从根本上动摇了“人类中心论”的神话。
A.托勒玫的地心说B.哥白尼的日心说C.银河的系发现D.广阔恒星世界的发现正确答案：B你选对了2科学家根据拍照发现，几乎所有宇宙星系的某种元素的光谱线，相对于地球实验室内同种元素的广谱线，都具有明显而普遍的（）现象，于是根据物理学的多普勒效应，科学家进一步得出了“目前宇宙正在膨胀”的结论。
A.减弱B.增强C.红移D.蓝移正确答案：C你选对了1.21718年，（）将自己的观测数据同1000多年前托勒玫（Claudius Ptolemaeus，约90-168）时代的天文观测结果相比较，发现有几颗恒星的位置已有了明显变化，首次指出所谓恒星不动的观念是错误的。
A.哈雷B.哈勃C.斯特鲁维D.勒维特正确答案：A你选对了218-19世纪中期，（）兄妹及父子，通过数遍天上星星等大量观测事实提出“银河是一个星系”的观点，第一次为人类确定了银河系的盘状旋臂结构，把人类的视野从太阳系伸展到10万光年之遥，树立了继哥白尼以后开拓宇宙视野的第二个里程碑。
A.伽利略B.哈雷C.威廉·赫歇尔D.哈勃正确答案：C你选对了1.3(2分)18-19世纪中期，（）兄妹及父子，通过数遍天上星星等大量观测事实提出“银河是一个星系”的观点，第一次为人类确定了银河系的盘状旋臂结构，把人类的视野从太阳系伸展到10万光年之遥，树立了继哥白尼以后开拓宇宙视野的第二个里程碑。
得分/总分A.威廉·赫歇尔2.00/2.00B.哈勃C.伽利略D.哈雷2单选(2分)科学家根据拍照发现，几乎所有宇宙星系的某种元素的光谱线，相对于地球实验室内同种元素的广谱线，都具有明显而普遍的（）现象，于是根据物理学的多普勒效应，科学家进一步得出了“目前宇宙正在膨胀”的结论。
得分/总分A.减弱B.增强C.蓝移D.红移2.00/2.003多选(2分)以托勒密模型为代表的日心说虽然较正确地反映了太阳系的实际，并为以后开普勒总结出行星运动定律，伽利略、牛顿建立经典力学体系铺平了道路，但是由于当时的科技水平和观测的局限，其陈述也有一些错误，即（）。
2、现代宇宙学中的几个问题解析
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。
现代科学与技术概论练习题
《现代科学与技术概论》练习题、思考题、实验指导等练习题：1.细胞学说的创立者是（）A.虎克；B.施莱登；C.谢林；D.奥肯2.《心血运动论》的作者是（）A.塞尔维特；B.盖伦；C.哈维；D.迈尔3.第一次技术革命的发生地是（）A.英国；B.美国；C.法国；D.德国4.第二次技术革命的标志是（）A.蒸汽机技术；B.化工技术；C.纺织技术；D.电力技术5.X射线的发现者是（）A.伦琴；B.居里夫人；C.贝克勒尔；D.汤姆生6.放射线的发现者是（）A.伦琴；B.克鲁克斯；C.贝克勒尔；D.汤姆生7.电子的发现者是（）A.瓦利；B.汤姆生；C.居里夫人；D. 贝克勒尔8.模糊数学的创立者是（）A.托姆；B.阿达马；C.查德；D.莱布尼茨9.一般系统论的提出者是（）A.贝塔朗菲；B.泰勒；C.维纳；D.申农10.控制论的创始人是（）A.泰勒；B.维纳；C.申农；D.贝塔朗菲11.信息论的创始人是（）A.泰勒；B. 贝塔朗菲；C. 维纳；D. 申农12.宇宙大爆炸模型的提出者是（）A.伽莫夫；B.牛顿；C.爱因斯坦；D.哥白尼13.《海陆的起源》的作者是（）A.霍姆斯；B.曼尼兹；C.赫斯；D.魏格纳思考题：第一部分1．简要叙述宇宙膨胀的发现原理及发现途径。
2．叙述“哈勃定律”的内容和公式，谈谈它的作用和意义。
3．恒星辐射能量的来源有哪些？4．结合恒星的分类叙述恒星演化的四个阶段及最终的演化结果。
5．黑洞家族都有哪些成员，各有什么特点？6．目前已初步观测到哪几个可能是黑洞的天体？7．通过上网浏览搜集关于“超级大黑洞”的报道资料，你从这些资料能够的出怎样的认识和推断？8．简述人类对宇宙认识的发展进程，你丛这一进程大概能得出怎样的思考？9．如果宇宙是静态而无限的，将会引出哪几个“理论与现实不能自恰”的矛盾（佯谬）？10．试论述从现代宇宙理论的创立到宇宙大爆炸模型的建立过程及重要人物。
11．20世纪天文学的四大发现是什么？12．讨论题：宇宙会永远膨胀下去吗？13．讨论题：我们有可能向地外空间移民吗？14．结合阅读书籍上网浏览，写一篇综述报告，题目是“星系的产生与演化”。
现代宇宙学1
• 由于不足维持引力平衡 ， 铁核就会被挤压 由于不足维持引力平衡， 得更紧密， 秒内温度猛升到50亿度 得更紧密，在0.1秒内温度猛升到 亿度， 秒内温度猛升到 亿度， 涌出的光子带有巨大的能量将铁原子核炸 蜕变成氦原子核，并吸收巨大能量， 开 ， 蜕变成氦原子核， 并吸收巨大能量 ， 并使核进一步收缩，温度持续上升， 并使核进一步收缩 ，温度持续上升， 直到 氦核也变成质子、中子和电子。 氦核也变成质子 、 中子和电子 。 恒星出现 中子化过程，留下称为中子星的内核。 中子星的内核 中子化过程 ，留下称为 中子星 的内核 。 整 超新星爆发。 个过程称为超新星爆发 个过程称为超新星爆发。 • 快速旋转的中子星会产生射电脉冲， 也叫 快速旋转的中子星会产生射电脉冲， 脉冲星。 脉冲星。
牛顿力学认为无限多的星体均匀的分布在 牛顿力学认为无限多的星体均匀的分布在 无限多 无限的绝对空间中 的绝对空间中,靠万有引力作用相互 无限的绝对空间中 靠万有引力作用相互 联系,沿着各自的轨道循环运行 沿着各自的轨道循环运行. 联系 沿着各自的轨道循环运行 宇宙是无限无界的静态模型,宇宙空间是三 宇宙是无限无界的静态模型 宇宙空间是三 无限无界 模型 欧几里德几何学空间 几何学空间. 维欧几里德几何学空间
现代宇宙学是以爱因斯坦的广义 相对论为基础的. 相对论为基础的 现代宇宙学是从整体 角度研究宇宙的结构,起源和演化 起源和演化.天文 角度研究宇宙的结构 起源和演化 天文 学上通常将天文观察所及的整个时空 范围称为“ 可观测宇宙” 简称宇宙. 简称宇宙 范围称为“ 可观测宇宙”,简称宇宙
1 传统的宇宙观及其不足 2 哈勃的发现 3 宇宙的起源 4 大爆炸模型的观察证明 5 恒星的命运 6 二十一世纪宇宙学面临的问题
恒星核心的氢燃料用尽 的能量供应 恒星核心的氢燃料用尽 反应的能量供应不足 产生的能量 的能量增加 收缩 温度增高 产生的能量增加 辐射压力 的增加使恒星的外层气体向外急剧膨胀 层气体向外 壳温度 的增加使恒星的外层气体向外急剧膨胀 外壳温度 红巨星 下降
现代物理概论-第三章-广义相对论和宇宙学
现代物理概论
第一章 狭广义相对论和宇宙学
加速运动的 列车是个非 惯性参考系
为了让牛顿定律在 非惯性系中能够成 立，引入惯性力．
光滑表面
Fi a ma
现代物理概论
牛顿第二定律的表达式
第一章 狭广义相对论和宇宙学
惯性力的定义式
F ma
注意不 要混淆
Fi ma
“－”号表示惯性力的方向与非惯 性系的加速度方向相反．
半 透 明 屏
a
在一个引力可以忽 略的宇宙空间有一艘宇 宙飞船在做匀加速直线 运动，船上的观察者记 录光的径迹是一条抛物 线。
假设飞船静止，而在船尾存在一个巨大的物体， 在它的引力场作用下，飞船内的物理过程受到影响。 等效原理 物体的引力能使光线弯曲
现代物理概论
第一章 狭广义相对论和宇宙学
通常物体的引力场都太弱，20世纪只能观测到太阳 引力场引起的光线弯曲。
第一章 狭广义相对论和宇宙学
七.广义相对论与几何学
几何学反应的是人对空间关系的认识。有史以 来人们只在比较小的空间尺度中接触比较弱的引力 场．这种情况下空间的弯曲可以忽略，在此基础上 人类发展了欧几里得几何学，它反映了平直空间的 实际。广义相对论告诉我们实际空间是弯曲的，因 此描述实际空间的应该是更具有一般意义的非欧几 何。
1919年5月29日，发生日全食，英国考察队分赴几内亚湾
和巴西进行观测，证实了爱因斯坦的预言，这是对相对论的 最早证实。
现代物理概论
第一章 狭广义相对论和宇宙学
星球的强引力场能使背后传来的光线汇聚，这 种现象叫做引力透镜效应。
宇宙中很可能存在黑洞， 它不辐射电磁波，因此无法直 接观测，但是它的巨大质量和 极小的体积使其附近产生极强 的引力场，引力透镜是探索黑 洞的途径之一。 无 法 观 测