關于物理——宇宙學說

宇宙是廣漠空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質的總稱。

宇宙是物質世界，它處于不斷的運動和發(fā)展中。千百年來，科學家們一直在探尋宇宙是什么時候、如何形成的。直到今天，科學家們才確信，宇宙是由大約150億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的。

在爆炸發(fā)生之前，宇宙內的所存物質和能量都聚集到了一起，并濃縮成很小的體積，溫度極高，密度極大，之后發(fā)生了大爆炸。大爆炸使物質四散出擊，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應下降，后來相繼出現在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在這種不斷膨脹冷卻的過程中逐漸形成的。

然而，大爆炸而產生宇宙的理論尚不能確切地解釋，“在所存物質和能量聚集在一點上”之前到底存在著什么東西？宇宙的起源“大爆炸理論”是伽莫夫于1946年創(chuàng)建的。第2頁,共14頁，2024年2月25日，星期天

地心說是長期盛行于古代歐洲的宇宙學說。它最初由古希臘學者歐多克斯提出，后經亞里士多德、托勒密進一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來。

托勒密認為，地球處于宇宙中心靜止不動。從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星，在各自的圓形軌道上繞地球運轉。其中，行星的運動要比太陽、月球復雜些：行星在本輪上運動，而本輪又沿均輪繞地運行。在太陽、月球行星之外，是鑲嵌著所有恒星的天球——恒星天。再外面，是推動天體運動的原動天。

地心說是世界上第一個行星體系模型。盡管它把地球當作宇宙中心是錯誤的，然而它的歷史功績不應抹殺。地心說承認地球是“球形”的，并把行星從恒星中區(qū)別出來，著眼于探索和揭示行星的運動規(guī)律，這標志著人類對宇宙認識的一大進步。地心說最重要的成就是運用數學計算行星的運行，托勒密還第一次提出“運行軌道”的概念，設計出了一個本輪均輪模型。按照這個模型，人們能夠對行星的運動進行定量計算，推測行星所在的位置，這是一個了不起的創(chuàng)造。在一定時期里，依據這個模型可以在一定程度上正確地預測天象，因而在生產實踐中也起過一定的作用。

地心說第3頁,共14頁，2024年2月25日，星期天

地心說中的本輪均輪模型，畢竟是托勒密根據有限的觀察資料拼湊出來的，他是通過人為地規(guī)定本輪、均輪的大小及行星運行速度，才使這個模型和實測結果取得一致。但是，到了中世紀后期，隨著觀察儀器的不斷改進，行星位置和運動的測量越來越精確，觀測到的行星實際位置同這個模型的計算結果的偏差，就逐漸顯露出來了。

但是，信奉地心說的人們并沒有認識到這是由于地心說本身的錯誤造成的，卻用增加本輪的辦法來補救地心說。起初這種辦法還能勉強應付，后來小本輪增加到八十多個，但仍不能滿意地計算出行星的準確位置。這不能不使人懷疑地心說的正確性了。到了16世紀，哥白尼在持H心地動觀的古希臘先輩和同時代學者的基礎上，終于創(chuàng)立了“日心說”。從此，地心說便逐漸被淘汰了。

錯誤的觀點第4頁,共14頁，2024年2月25日，星期天

日心說，也稱為地動說，是關于天體運動的和地心說相對立的學說，它認為太陽是宇宙的中心，而不是地球。哥白尼提出的日心說，推翻了長期以來居于統治地位的地心說，實現了天文學的根本變革。

1543年，波蘭天文學家哥白尼在臨終時發(fā)表了一部具有歷史意義的著作——《天體運行論》，完整地提出了“日心說”理論。這個理論體系認為，太陽是行星系統的中心，一切行星都繞太陽旋轉。地球也是一顆行星，它在上面像陀螺一樣自轉，一面又和其他行星一樣圍繞太陽轉動。

日心說把宇宙的中心從地球挪向太陽，這看上去似乎很簡單，實際上卻是一項非凡的創(chuàng)舉。哥白尼依據大量精確的觀測材料，運用當時正在發(fā)展中的三角學的成就，分析了行星、太陽、地球之間的關系，計算了行星軌道的相對大小和傾角等，“安排”出一個比較和諧而有秩序的太陽系。這比起已經加到八十余個圈的地心說，不僅在結構上優(yōu)美和諧得多，而且計算簡單。更重要的是，哥白尼的計算與實際觀測資料能更好地吻合。因此，日心說最終代替了地心說。日心說第5頁,共14頁，2024年2月25日，星期天日心說是一個學說，在證明地球是圍繞太陽轉的同時，也有錯誤：

1.太陽并非宇宙中心，而是太陽系的中心。

2.地球并非是引力的中心。

3.天空中看到的任何運動，不全是地球運動引起的。

4.地球和其他行星的運行軌道是橢圓而不是圓，不做圓周運動。因為這些錯誤，所以日心說只能算是學說，而較地心說，卻相對好一些。因為它證明了地球是圍繞太陽進行公轉。

日心說的錯誤點第6頁,共14頁，2024年2月25日，星期天

在中世紀的歐洲，托勒密的地心說一直占有統治地位。因為地心說符合神權統治理論的需要，它與基督教會所渲染的“上帝創(chuàng)造了人，并把人置于宇宙中心”的說法不謀而合。如果有誰懷疑地心說，那就是褻瀆神靈，大逆不道，要受到嚴厲懲罰。日心說把地球從宇宙中心驅逐出去，顯然違背了基督教義，為教會勢力所不容。為了捍衛(wèi)這一學說，不少仁人志士與黑暗的神權統治勢力進行了前仆后繼地斗爭，付出了血的代價。意大利思想家布魯諾，為了維護日心說，最終被教會用火活活燒死；意大利科學家伽利略，也因為支持日心說而被宗教法庭判處終身監(jiān)禁；開普勒、牛頓等自然科學家，都為這場斗爭作出過重要貢獻。

尼古拉·哥白尼積極推動日心說，作為解釋行星運動的模型第7頁,共14頁，2024年2月25日，星期天日心說（下圖）與地心說（上圖）二者模型之比較第8頁,共14頁，2024年2月25日，星期天

僅僅是一種學說，是根據天文觀測研究后得到的一種設想。大約在150億年前，宇宙所有的物質都高度密集在一點，有著極高的溫度，因而發(fā)生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物質開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。大爆炸的整個過程是復雜的，現在只能從理論研究的基礎上，描繪過去遠古的宇宙發(fā)展史。在這150億年中先后誕生了星系團、星系、我們的銀河系、恒星、太陽系、行星、衛(wèi)星等?，F在我們看見的和看不見的一切天體和宇宙物質，形成了當今的宇宙形態(tài)，人類就是在這一宇宙演變中誕生的。宇宙大爆炸第9頁,共14頁，2024年2月25日，星期天

從1948年伽莫夫建立熱大爆炸的觀念以來，通過幾十年的努力，宇宙學家們?yōu)槲覀児串嫵鲞@樣一部宇宙歷史：

※大爆炸開始時，約137億年前，極小體積，極高密度，極高溫度。

※大爆炸前10-43秒，宇宙從量子背景出現。

※

大爆炸前10-35秒，同一場分解為強力、電弱力和引力。

※大爆炸前10-5秒，10萬億度，質子和中子形成。

※大爆炸后0.01秒，1000億度，光子、電子、中微子為主，質子中子僅占10億分之一，熱平衡態(tài)，體系急劇膨脹，溫度和密度不斷下降。

※大爆炸后0.1秒后，300億度，中子質子比從1.0下降到0.61。

※大爆炸后1秒后，100億度，中微子向外逃逸，正負電子湮沒反應出現，核力尚不足束縛中子和質子。

※大爆炸后13.8秒后，30億度，氘、氦類穩(wěn)定原子核（化學元素）形成。

※大爆炸后35分鐘后，3億度，核過程停止，尚不能形成中性原子。

※大爆炸后30萬年后，3000度，化學結合作用使中性原子形成，宇宙主要成分為氣態(tài)物質，并逐步在自引力作用下凝聚成密度較高的氣體云塊，直至恒星和恒星系統。第10頁,共14頁，2024年2月25日，星期天

“天圓地方”——古人把天地未分、渾沌初起之狀稱為太極，太極生兩儀，就劃出了陰陽，分出了天地。古人把由眾多星體組成的茫茫宇宙稱為“天”，把立足其間賴以生存的田土稱為“地”，由于日月等天體都是在周而復始、永無休止地運動，好似一個閉合的圓周無始無終；而大地卻靜悄悄地在那里承載著我們，恰如一個方形的物體靜止穩(wěn)定，于是“天圓地方”的概念便由此產生。中國對于宇宙起源的看法之一第11頁,共14頁，2024年2月25日，星期天

“盤古開天地”——在天地開辟之前，宇宙不過是混混沌沌的一團氣，里面沒有光，沒有聲音。這時候，出了一個盤古氏，用大斧把這一團混沌劈了開來。輕的氣往上浮，就成了天；重的氣往下沉，就成了地。以后，天每天高出一丈，地每天加厚一丈，盤古氏本人也每天長高了一丈。這樣過了一萬八千年，天就很高很高，地就很厚很厚，盤古氏當然也