《宇宙的未来》知识梳理学案2

1/12《宇宙的未来》知识梳理学案置身小小寰球，仰视浩渺星空，只觉奥妙无穷，玄机无限。是谁在这暗蓝的天幕上镶嵌了无数的星星？那茫茫的银河何处是边？何处是岸？这深不可测的宇宙从何而来，又将归向何处？这些问题让一代代的古人和今人困惑。直到20世纪现代宇宙学的诞生，人们才有了一个朦胧的答案。本文是当代理论物理学家霍金对宇宙的一些看法与预见，他从大爆炸理论的角度阐释了宇宙的特点。学习本文，一是要了解有关宇宙的知识，二是体会本文风趣幽默的语言。本文是霍金1991年1月在剑桥大学的一次讲演录。这篇讲演，从古代巫师的预言，谈到近代宗教预言，再过渡到对宇宙未来的讨论，主要探讨了宇宙未来的两种命运：一是继续膨胀下去，一是收缩以至于坍缩成一个点。膨胀还是坍缩，取决于宇宙的平均密度。在课文节选的部分，作者先从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，引出话题，说明从科学的角度谈论宇宙的未来是非常严肃的事，科学有别于宗教的地方是它的求实精神。探讨宇宙是继续膨胀还是有可能坍缩是这篇讲演的主体部分，计算宇宙的密度又是这一主体部分的关键，有关宇宙中物质密度临界值的探讨，则把问题引向深入。最后，介绍两种新的理论——人择原理和暴涨理论，体现了科学界最新的探索。史蒂芬·霍金，英国理论物理学家，1942年1月生于英国的牛津。先后在牛津大学物理系和剑桥大学物理系学习，23岁获博士学位。21岁时，患上一种运动神经细胞病，以致全身不能动弹，不能说话。他身残志坚，在大爆炸、黑洞等宇宙学理论上取得了举世瞩目的成就，被誉为当代的爱因斯坦。他的科普著作《时间简史》在全世界行销数千万册，极大地增进了人们对宇宙的认识。★大爆炸理论：1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论。该理论认为整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了今天的宇宙。从此之后，大爆炸理论成为众多科学家争论的焦点。1．注字音加点字读音加点字读音缝隙恍惚拯救迄今坍缩稍微逾越膨胀逃逸衍射压挤压择选择压根儿择菜丧沮丧涨涨潮丧服泡涨了2．写汉字词语易错字词语易错字洋yì崩kuì狭ài反kuìshì号kuì乏混dùnzhēng发馄tunzhěng救迟dùnjí待解决3.解词义模棱两可：不表示明确的态度，或没有明确的主张。可以这样理解，也可以那样理解。臭名昭著：坏名声人人都知道。感恩戴德：对别人所给的恩德表示感激。4．辨用法(1)制约限制①即便我们知道了______宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来。②印度矿产丰富的奥里萨邦将______铁矿石和铬矿的出口，以满足国内需求。两者都是动词，都含有“管制”“约束”的意思，但词义略有不同。“制约”，限制约束，一方的存在以另一方为条件。“限制”，规定并约束在某个范围内。(2)恍惚朦胧①电脑特效做得也太细腻逼真了，______中以为自己在看一部纪录片一样的电影。②这幅作品具有极强的审美价值，整体展现出一种______的意境。两者都有“不清楚、不真切”的意思，但使用对象不同。“恍惚”，神志不清，精神不集中。多用来形容人的精神状态。“朦胧”，不清楚，不明了。可以形容人，也可以形容事物。(3)百思不解大惑不解①据悉，在近60年时间里，有一百多艘船只在鄱阳湖老爷庙水域沉没或离奇失踪，令研究人员__________。②姜、蒜、绿豆等日常生活必需的农产品，一夜之间价格翻番，令市民__________。两者都有“不明白”的意思，但词义的侧重点不同。“百思不解”，百般思索也无法理解。强调的是思索的过程。“大惑不解”，感到非常迷惑，不能理解。强调的是让人迷惑。答案：1．xìzhěngtānyúyìyāyàsàngsānghuǎngqìshāozhàngyǎnzézháizhǎngzhàng2．溢隘谥沌饨钝溃馈匮蒸拯亟4．(1)制约限制(2)恍惚朦胧(3)百思不解大惑不解1．在非常早的时代，预言未来是先知或者女巫的职责。这些通常是被毒药或火山隙溢出的气体弄得精神恍惚的女人。周围的牧师把她们的咒语翻译出来，而真正的技巧在于解释。点评：①这段话与后文“古希腊的德勒菲的著名巫师以模棱两可而臭名昭著”呼应，揭示了古代“预言家”的荒谬。②在作者看来，古代用女巫预言未来是带有迷信色彩的。女巫把自己“弄得精神恍惚”，不过是为了增加点神秘色彩而已。③“真正的技巧在于解释”，所谓解释，不过是运用“模棱两可”糊弄人的一种文字游戏。从后文的例子中可以得知。2．这些日期使股票市场下跌。虽然它使我百思不解，为何世界的终结会使人愿意用股票来换钱，假定你在世界末日什么也带不走的话。点评：①因为有预言说世界面临末日，于是股票市场下跌。既然世界的终结会使人灭亡，股票值钱与否还有什么意义？②这段话让人在笑声中悟到人类自身的某些缺陷和某些思维误区的自相矛盾，也体现了霍金语言的幽默机智。③演讲是思想的交流，尤其是这类涉及高深科学思想的演讲，需要用深入浅出、生动风趣的语言，才能给听众带来如沐春风的感受。3．据说，1844年是第二次回归的开始，但是首先要数出获救者名单。只有数完了名单，审判日才降临到那些不列在名单上的人。幸运的是，数人名看来要花很长的时间。点评：①这段话幽默中含着揶揄和讽刺，揭露了宗教预言师的荒谬，表现了其屡测屡败却又想方设法自圆其说的尴尬与可笑。②作者在演讲中时常揶揄预言家的可笑，并把这种揶揄流露在字里行间：“据说”“首先”“只有……才……”“幸运的是”等都意味深长。4．例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。点评：①作者用“赌盘”来比喻“物理方程”，用“赌盘”上的数字来比喻“物理方程的解”。因为“物理方程”是不稳定的，所以“物理方程的解”也具有不稳定性。②作者借助形象的比喻说明这样的科学道理：我们目前还不知道“制约宇宙的有关定律”。即使知道了，它的“物理方程的解”也会出现混沌性质，不可能有确解。5．如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。所以我正是继承那些巫师或预言家的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。点评：①“如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上”一句包含了极大的不确定性；“如果”表假设，进一步说明“暴涨理论”也只是一种理论，并没用完全得到证实。“刀锋上”说明了宇宙发展的不确定性。②作者做的是科学的预言，和巫师等所做预言完全不同，可作者却有意将自己降低，是为了说明自己恰好也有两种预测，同时，顺势又对那些所谓的巫师进行了嘲讽。③这种语言特点既带来了轻松愉悦的气氛，又大大增加了自己与听众之间的亲和力。用这样的语言结束演讲，使所论述的问题更容易为听众所接受。1．霍金对宇宙未来的预言主要有哪些观点？提示：①宇宙的膨胀和坍缩与宇宙的平均密度有关，如果平均密度小于某个临界值，宇宙就会永远膨胀；如果平均密度大于临界值，宇宙就会坍缩，时间本身就会终结。②在螺旋星系和星系团中应该存在某种看不见的暗物质，它的引力吸引足以把高速旋转的星系牢牢抓住，不至于使这些星系或星系团飞散开去。③如果宇宙继续膨胀下去，五十亿年后，太阳将耗尽它的核燃料，变成一颗白矮星。在大约一百亿年后，具有太阳质量的恒星将变成白矮星或中子星，具有更大质量的恒星会变成黑洞。④黑洞中粒子的速度有可能超过光速逃出黑洞，只要有足够长的时间，巨大的黑洞也可以“蒸发”掉。⑤在星系或星系团之外，应该存在足够的暗物质，这些暗物质能使密度达到临界值，从而可能会使宇宙最终坍缩。但这个时间肯定在一百五十亿年之后。2．有人说认识宇宙的未来就是认识人类自己，这一观点可从哪些角度来理解？提示：①可以加深对人类起源的认识。人类生存的地球作为宇宙的一部分，其发展轨迹有着与宇宙演变的共同性。这就为探讨人类的起源提供了更为充足有力的证据。②可以深化对人类现状的思考。人类对宇宙未来的探求都带有为人类自身的目的，从更高的角度来观察我们生存的地球时，就会更清楚地认识自己，为保护地球提供更科学更有力的依据。③可以明确未来的发展方向。人类从来没有停止过对宇宙的探索，但揭示宇宙奥秘的道路还很漫长，对宇宙未来的思考，无疑使人类未来的发展具有更明确的方向性。风趣幽默的语言，科学严谨的推论预言宇宙的未来，虽然是一个严肃的科学话题，但如果就事论事，很容易枯燥乏味。讲演需要激起听众的兴趣。讲演者从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，既增加了趣味性，又深化了讲演的主题——在与巫术的对比中，更显出了科学的求实精神。讲演是面对面的交流，这种交流又是单向的，如果不注意讲演的语言艺术，就达不到好的表达效果。这篇讲演，语言幽默，创造了一种轻松愉快的气氛，使所阐发的事理更容易为听众接受。如“我比其他的末日预言者更占便宜。即便宇宙将要坍缩，我可以满怀信心地预言，它至少在一百亿年内不会停止膨胀。我预料那时自己不会留在世上被证明是错的”，以庆幸自己会逃脱干系的自嘲式的幽默，传达出宇宙“至少在一百亿年内不会停止膨胀”的重要信息。作为一篇科学讲演，其最终目的是让人信服。本文严谨的推理，增强了说服力。宇宙虽然复杂，但它在大尺度上又是可以描述的。宇宙的密度是决定其命运的关键因素，然而，确定这一点非常不易。演讲者从可见物质谈到暗物质，从成熟的理论谈到科学假说，把问题讲得明白透彻。没有做出一个明确的预言，也说明了演讲者严谨的科学态度。一、语基落实1．下列词语中加点字的读音全都相同的一项是()。A．预言阈值人生际遇御驾亲征 B．降级降服材料翔实享有盛誉C．屏幕屏除屏息以待孔雀开屏 D．坍缩摊开昙花一现弹冠相庆2．下列语句中加点的成语使用不正确的一项是()。A．在很多人看来，果汁有沉淀就代表果汁存放的时间已经很长，口味也肯定不新鲜了。殊不知，这可是大错特错了。B．据国外媒体19日报道，澳大利亚最为臭名昭著的黑道杀手卡尔·威廉姆斯日前在一次监狱的斗殴中不幸身亡。C．从情理上讲，被救者即使不对救人者感恩戴德，也不会对救人者反咬一口，更不会诬陷救人者是肇事者或是施害人。D．事实上，我们必须花费大量金钱建造巨大粒子加速器去检验这些高能定律，便是这些定律对现在宇宙的影响是多么不足挂齿的一个标志。3．下列各句中，没有语病的一句是()。A．连日来，数千名球迷来到位于市中心的火车头冰球俱乐部总部附近，献上鲜花，寄托哀思，表达不舍之情写在每个人的脸上。B．纽约警方不敢怠慢，不仅当天早早将华尔街完全封锁，就连华尔街的标志——铜牛塑像也被完全封锁起来，气氛格外紧张。C．冰岛议会通过一项决议，授权政府承认巴勒斯坦为主权独立国家。冰岛由此将成为第一个正式承认巴勒斯坦独立的西方国家。D．我们党执政以后，特别是在新的历史条件下，能不能成功地解决党内监督问题，是加强党的建设需要解决的一个重要问题。4．下列语句重新排序后，衔接最恰当的一项是()。①但是“发现”并非只有正面效应，有的也隐含着负面的因子。②每一次“发现”，都给人类带来了诸多难以尽述的益处。③于是，便有了永无休止的“发现”和“发现”后的兴奋与满足。④人，是一种有着无穷欲望和好奇心的特殊“动物”。⑤一次次的“发现”，人类对自然与社会的认识逐步深化。A．④③⑤②① B．①⑤②④③ C．④③②⑤① D．①④③⑤②二、阅读理解阅读文本选段，完成第5～7题。即便我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来。这是因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质。这表明方程可能是不稳定的：在某一时刻对系统作非常微小的改变，系统的未来行为很快会变得完全不同。例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。在不稳定或混沌的系统中，一般地存在一个时间尺度，初始状态下的小改变在这个时间尺度将增长到两倍。在地球大气的情形下，这个时间尺度是五天的数量级，大约为空气绕地球吹一圈的时间。人们可以在五天之内作相当准确的天气预报，但是要做更长远得多的天气预报，就既需要大气现状的准确知识，又需要一种不可逾越的复杂计算。我们除了给出季度平均值以外，没有办法对六个月以后做具体的天气预报。我们还知道制约化学和生物的基本定律，这样在原则上，我们应能确定大脑如何工作。但是制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果。这样，尽管我们知道制约人类行为的方程，但在实际上我们不能预言它。科学不能预言人类社会的未来或者甚至它有没有未来。其危险在于，我们毁坏或消灭环境的能力的增长比利用这种能力的智慧的增长快得太多了。宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎。绕着太阳公转的行星的运动似乎最终会变成混沌，尽管其时间尺度很长。这表明随着时间流逝，任何预言的误差将越来越大。在一段时间之后，就不可能预言运动的细节。我们能相当地肯定，地球在相当长的时间内不会和金星相撞。但是我们不能肯定，在轨道上的微小扰动会不会积累起来，引起在十几亿年后发生这种碰撞。太阳和其他恒星绕着银河系的运动，以及银河系绕着其局部星系团的运动也是混沌的。我们观测到，其他星系正离开我们运动而去，而且它们离开我们越远，就离开得越快。这意味着我们周围的宇宙正在膨胀：不同星系间的距离随时间而增加。5．下列不属于“即便我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”的原因的一项是()。A．目前我们还没有完全知道制约宇宙的有关定律。B．物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质，方程可能是不稳定的。C．制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果。D．宇宙的运行也可能有其混沌性，我们的认识受时间尺度的限制。6．下列说法不符合文意的一项是()。A．因为在不稳定或混沌的系统中，方程也可能具有不稳定性，所以准确的预言十分困难。B．虽然人类对人类社会不能准确预言，但这不影响人类在非常大的尺度下预言宇宙的未来。C．我们目前知道了制约化学和生物学的基本定律，这使我们能确定人类的大脑是如何工作的。D．宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎，人类的行为对宇宙微乎其微。7．本文在论述过程中，采用了一些生动的说明方法来说明事理。下列说法不正确的一项是()。A．作者用改变旋转轮赌盘的方式就会改变出来的数字这个比喻生动地说明了“即便我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”。B．“在地球大气的情形下，这个时间尺度是五天的数量级，大约为空气绕地球吹一圈的时间”一句用打比方的说明方法形象地说明了人们没有办法对具体的天气预报做出准确的预报。C．“宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎”一句用打比方的说明方法说明在一段时间之后，就不可能预言运动的细节。D．作者举地球在相当长的时间内不会和金星相撞，但不能肯定在十几亿年后不会发生碰撞的例子是采用了例证法，说明准确预言未来的困难。答案：1．A思路解析：A项，都读“yù”。B项，“降级”的“降”读“jiàng”，“降服”的“降”、“翔实”的“翔”读“xiáng”，“享有盛誉”的“享”读“xiǎng”。C项，“屏”依次读“píng”“bǐng”“bǐng”“píng”。D项，“坍”“摊”读“tān”，“昙”“弹”读“tán”。2．D思路解析：D项，“不足挂齿”，不值得一提。多用来表示自谦。这里应该使用“微不足道”。3．C思路解析：A项，句式杂糅，可删去“表达”；B项，关联词语位置不当，将“不仅”调至“当天”后；D项，搭配不当，两面对一面。4．A思路解析：④先总说，③的“于是”紧承“欲望”“好奇心”并引出“发现”，⑤说的是“发现”的作用，②紧承⑤说益处，①表理性转折。只有这一条说的是反面作用。不能放在开头，只能放在结尾。5．A思路解析：A项的表述不属于原因。6．C思路解析：C项，表述不符合文意，从文中“这样在原则上，我们应能确定大脑如何工作”可知，我们是“应能确定”，而不是“能确定”。7．B思路解析：此题考查对说明方法的理解。B项没有运用打比方的说明方法，是针对现状的一种客观说明。宇宙·思维·轮椅秦宇慧史蒂芬·霍金，出生于1942年1月8日。儿童时期的史蒂芬是矮小瘦弱的，然而如果有人想因此借机欺侮他，将得到毫不犹豫的反击。他在学校经常衣服散乱，衣领上带着墨水的痕迹；他喜欢与人讲话，急于表达自己的思想，为此反而显得句子含混；他的成绩并不十分出色，不过老师们公认他是一个十分聪明的学生。史蒂芬热衷于搞清楚一切事情的来龙去脉，因此当他看到一件新奇的东西时总喜欢把它拆开，把每个零件的结构都弄个明白——不过他往往很难再把它装回原样，因为他的手脚远不如头脑那样灵活，甚至写出来的字在班上也是有名的潦草。史蒂芬从十二岁之后开始迷恋设计庞大复杂的游戏。他相信世界是运转在各种规则中的，而探索世界的运转规则则在以后成为他毕生的兴趣和生命的支点。史蒂芬在十七岁时进入牛津大学学习物理。他仍旧不是一个用功的学生。在牛津学习的最后一年，史蒂芬·霍金发现自己的行动越来越笨拙，他无缘无故地从楼梯上摔下来，差一点因此失去记忆。最终医生诊断他患了卢伽雷病，即运动神经细胞病，并宣判这个21岁的青年恐怕活不了多久了。霍金后来说：当你面临夭折的可能性时，你就会意识到，生命是何等宝贵，多少事情你还没有完成。在与疾病对抗的同时，霍金开始沉入对世界的思索中，向爱因斯坦这位前辈伟人的相对论迈出批判的第一步。霍金曾经告诉记者，他比患病前更加快乐，因为他找到了人生的价值所在，找到了生命的成就感，对人类知识作出了适度的却是有意义的贡献。不过，霍金身体状况的确越来越糟糕，他渐渐失去了行动的能力，在1985年因肺炎造成的手术中，甚至失去了讲话的能力——在一段时间内，他飞驰的思想只能被封闭在自己的大脑中。无法与人交流，这使他觉得生不如死。所幸的是，科技的发达最终使他得以借助电脑和语言合成器，重新表达自己的思想，甚至能够在众人面前演讲。虽然身体的残疾日益严重，霍金却力图像普通人一样生活，完成自己所能做的任何事情。他甚至是活泼好动的——这听来有点好笑，在他已经完全无法移动之后，他仍然坚持用唯一可以活动的手指驱动着轮椅在去往办公室的路上“横冲直撞”；在莫斯科的饭店中，他建议大家来跳舞，他在大厅里转动的轮椅的身影真是一大奇景；当与查尔斯王子会晤时，他旋转自己的轮椅来炫耀，结果压到了查尔斯王子的脚趾头。当然，霍金也尝到过“自由”行动的恶果，这位量子引力的大师级人物，多次在微弱的地球引力作用下，跌下轮椅，甚至身受重创。然而，幸运的是，每一次他都能顽强地重新“站”起。霍金的顽强同样表现在他与世界各地的科学家们的一次次交锋中，而在许多时候，他最终被证明是正确的。于是，霍金这个名字渐渐在人类科学的世界显露出自己的光彩：1975年，教皇在梵蒂冈步下圣坛，将嘉奖“有杰出成就的年轻科学家”的勋章授予霍金，而他的前任在多年前曾经严酷地迫害过布鲁诺、伽利