天文知识培训-宇宙学 讲义

第七课宇宙学第一讲：前人的探索一一北京大学空间地理2013本田耀宇时间分配：复习上节课内容【5分钟】引入【5分钟】正课【50分钟】复习本节所学【10分钟】【本节重点】1宇宙学的研窕对象2宇宙学的两个原理3神话中对宇宙的认识4科学萌芽时期对宇宙的认识5早期科学家对宇宙的认识1复习：地外生命【5分钟】1绿岸公式，可能的恒星数量2掩星法2引入【5分钟】讨论：所有文明都会思考的问题是什么？得出结论：where,when,who,what,how宇宙学研究的是where空间，when时间的内容3什么是宇宙学【25分钟】1研究时间和空间的学问【5】定义：它是研究宇宙大尺度结构和宇宙形成及演化等基本问题的学科对时间的研究：产生于138亿年前对空间的研究：宇宙大而且稀薄2宇宙学原理[5]向宇宙的各个方向看，观测应当相同人类不是宇宙的中心，而且宇宙是均匀的3人择原理【5】如果某种宇宙没有办法产生人类，那就不是现在的宇宙没有人类的宇宙？也许有平行世界4平行世界【5+5]有许许多多个世界，我们这个产生了人类，因此有这样一个物理现象世界丰富多彩，在我们不知道的地方发生着有趣的事想象一下其它世界可能存在的可能（建议在课间，上课后讨论）【5】4对宇宙的认识过程[25]1神话中【5】西方上帝创世，中国盘古开天辟地2古代[10]西方的八重天模型，中国天圆地方3近代[10]牛顿绝对的时间和空间，上帝的第一推动爱因斯坦的静态宇宙模型，大小不变，不断演化5复习【10】宇宙学的两个原理古代的模型牛顿和爱因斯坦的模型第七课宇宙学第二讲：科学体系下的讨论一一北京大学空间地理2013本田耀宇时间分配：复习上节课内容【5分钟】引入【5分钟】正课【40分钟】复习本节所学【10分钟】【本节重点】1哈勃定律2两种宇宙模型3微波背景辐射4大爆炸模型1复习：上一讲【5分钟】1两个原理2爱因斯坦的宇宙模型2哈勃定律【10+5】所有星系都在远离我们，速度和距离成正比反推回来，某一时间宇宙应该是一个点讨论：这是否说明地球是宇宙的中心？讨论后用吹气球说明没有中心【5】因此爱因斯坦的静态宇宙模型有问题3两个模型【10】稳恒宇宙模型，宇宙密度不变，只是在稳定扩张，扩张过程产生新的物质大爆炸模型，宇宙起源于一个点，不断膨胀降温课间思考：这两个模型谁对谁错？上课后得出结论，需要两个模型做出预言，由实验来检验。4微波背景辐射【10】彭奇亚斯和威尔逊发现微波背景辐射的实验（鸽子屎），无心插柳柳成荫伽莫夫大爆炸理论在实验前就发现微波背景辐射，得到实验验证实验和理论不可或缺，要多做交流5大爆炸模型【5】随时间降温膨胀，目前是加速膨胀期，年龄138亿年列出年表，下节课介绍6复习【10】哈勃定律内容微波背景辐射为什么重要七课宇宙学第三讲：现在的基本观点一一北京大学空间地理2013本田耀宇时间分配：复习上节课内容【5分钟】引入【5分钟】正课【40分钟】复习本节所学【10分钟】

【本节重点】1奇点出现：从无到有2物质出现：从均匀到差异3正负粒子反应剩余物质：从对称到不对称4元素的形成过程5未来的发展情况1复习：上一讲【5分钟】哈勃定律微波背景辐射大爆炸模型，膨胀降温，宇宙年龄138亿年2引入【5】游戏：3*3的点需要几笔才能走遍，上面是五笔和四笔的情形，如果把纸折叠那么只需要一笔。以此引入不同维度。3大爆炸模型奇点出现：用三维物体出现在二维世界中（用笔把纸戳破），类比奇点从无到有[5]物质出现：由于膨胀降温，宇宙从均匀变为不均匀，类比水降温后冰出现【5】正反粒子反应剩余物质：最初出现的是成对的正反粒子，但是由于一定的不对称性，剩余了部分物质，类比鸡蛋在高速旋转的时候从上方看是对称的，但是速度降低后，鸡蛋会倒向某一方向（上课的时候带个鸡蛋）【10】课间思考：元素周期表，上课后默0写【5】元素的形成过程：质子中子变为氮，氮变为碳，碳相关反应出现氮氧，这些结合的反应可以组成铁之前的元素，超新星爆炸可以形成铁之后的元素（不涉及核反应方程）【5~10］根据学生反映控制时间三种未来的情形：不断扩张，扩张收缩反复，扩张直