《宇宙学常识》课件

宇宙学常识课程大纲宇宙的起源和演化天体系统宇宙探索宇宙的未来大爆炸理论、宇宙膨胀、暗物星系、星座、太阳系、行星类人类探索太空的历史、未来航天体物理学前沿研究、外星文质和暗能量型、可居住区域天计划、最新发现明的可能性、人类的终极命运什么是宇宙学宇宙学是天文学的一个分支，研究宇宙的起源、演化、结构和最终命运它试图解释宇宙中各种天体的起源和演化，以及它们之间的相互作用宇宙的起源理论稳恒态理论1宇宙一直存在，没有起点或终点大爆炸理论2宇宙起源于一个高温、高密度的奇点，然后不断膨胀和冷却暴胀理论3宇宙在早期经历了一段极快的膨胀，解释了宇宙的均匀性和平坦性大爆炸理论宇宙起源证据支持认为宇宙起源于一个极小的、无限致密的点，发生了一次大爆炸，宇宙微波背景辐射，宇宙红移，轻元素丰度等现象都支持大爆炸理从而开始膨胀和演化论宇宙的年龄

13.8B100K年龄第一颗星宇宙大约诞生于亿年前宇宙的第一颗恒星大约在宇宙诞生后1381亿年左右形成100M星系形成星系在宇宙诞生后几亿年左右开始形成宇宙的膨胀红移现象1星系的光谱发生红移，表明星系正在远离我们哈勃定律2星系远离地球的速度与距离成正比宇宙微波背景辐射3宇宙大爆炸的余晖，证明宇宙曾经比现在更小更热暗物质和暗能量暗物质暗能量一种看不见、摸不着，但具有引一种神秘的能量，占宇宙能量的力的物质，占宇宙质量的，，推测它加速了宇宙的膨胀85%68%但目前无法直接探测到星座和星系星座是天空中一群恒星的图案，通常以神话人物、动物或物体命名星系是庞大的恒星、气体和尘埃集合体，它们由引力束缚在一起我们所在的银河系就是一个螺旋星系，包含了数千亿颗恒星还有其他类型星系，例如椭圆星系和不规则星系太阳系的构成太阳八大行星12太阳系的核心，一颗巨大的恒水星、金星、地球、火星、木星，为整个星系提供光和热星、土星、天王星、海王星，按距离太阳由近及远排列矮行星卫星34冥王星、谷神星、阋神星、鸟围绕行星运行的天体，例如地神星和妊神星等，质量不足以球的卫星月球清除其轨道附近区域的其他天体地球和月球的形成碰撞1早期地球与一颗火星大小的天体相撞碎片2撞击产生的碎片在重力作用下聚集成月球冷却3月球逐渐冷却，形成我们今天看到的表面行星的类型类地行星类木行星岩石表面，通常有大气层，如地球、主要由气体和冰组成，体积庞大，如火星、金星木星、土星、天王星、海王星可居住区域可居住区域是指恒星周围温度适宜，可能存在液态水的区域成为行星级文明的条件控制自身星球与其他文明沟通能够完全控制自己星球的环境和资源能够与其他外星文明进行交流和合作掌握星际航行能够进行星际旅行，探索其他星球探索外星文明的方法搜寻地外文明计划SETI利用射电望远镜监听来自太空的信号，寻找可能来自外星文明的无线电波寻找可居住行星通过观测系外行星的大小、温度和大气成分，筛选出可能适合生命存在的星球发送探测器发射探测器前往其他星球，收集数据并寻找生命迹象，例如微生物或化石星际旅行未来，人类可能进行星际旅行，直接前往其他星球探险，寻找外星文明科幻小说中的宇宙概念科幻小说中描绘的宇宙常常充满奇幻和想象力，为读者提供了对宇宙的独特视角例如，《星际迷航》中的星际联邦和《星球大战》中的银河共和国，将宇宙视为一个充满文明和冲突的广阔舞台这些小说中的宇宙概念，也反映了人类对自身和宇宙的思考例如，外星文明的探索，人类与宇宙的关系，以及宇宙的起源和终结等问题，都成为了科幻小说中的重要主题天文学研究的历史古代文明希腊文明早在公元前年，古埃及人就古希腊人发展了以几何学为基础3000开始研究天体运动，并建立了星的天文学理论，托勒密提出的地象观测系统心说模型统治了西方天文学长达多年1400文艺复兴望远镜时代哥白尼提出日心说，开启了现代伽利略发明望远镜，开启了观测天文学的纪元天体的全新时代当代天文学的发展方向深空探测系外行星研究暗物质和暗能量更强大的望远镜和探测器，探索更遥寻找宜居星球，探索宇宙中生命的可揭开宇宙中占绝大部分的暗物质和暗远的星系和宇宙起源能性能量的本质和作用天文学家的工作内容观察和数据收集数据分析研究和论文撰写教学和科普使用望远镜和其他仪器来观察分析数据，解读天体的性质、进行科学研究，发表论文，分在大学或研究机构教授天文学天体，收集数据，例如光谱、运动和演化，并建立理论模型享研究成果，推动天文学的发课程，并参与科普活动，传播亮度和位置展天文知识最新宇宙探索成果詹姆斯韦伯太空望远镜观测早期宇宙，寻找系外行星·中国天眼寻找脉冲星，探索宇宙起源FAST火星探测器寻找火星生命迹象，为未来人类殖民火星做准备太空探索带来的挑战技术挑战经济挑战太空旅行需要克服巨大的技术障碍，太空探索需要巨额资金投入，需要平例如克服地球引力，开发先进的航天衡探索成本和社会效益器和推进系统健康挑战长期太空旅行会对宇航员的身体造成负面影响，例如骨质疏松和辐射损伤人类进入太空的历史年19571苏联发射了第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”，开启了人类进入太空的时代年19612苏联宇航员尤里·加加林成为第一个进入太空的人年19693美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗成为第一个登上月球的人年19714苏联发射了世界上第一个空间站“礼炮1号”年19815美国发射了航天飞机“哥伦比亚号”，开启了航天飞机时代年20016国际空间站开始建造，成为人类在太空长期驻留的平台年20117美国退役了航天飞机，开始依赖俄罗斯的宇宙飞船进行宇航员的运输未来的航天计划载人火星探测1探索人类移居火星的可行性深空探测2探索太阳系外行星和星系太空旅游3为普通民众提供太空旅行的机会太空资源开发4利用太空资源，如小行星上的矿产宇宙探索对人类的影响科技进步科学发现宇宙探索推动了众多科技领域的探索宇宙帮助我们更好地了解宇发展，例如材料科学、计算机科宙的起源、演化和结构，推动了学、通信技术等天文学、物理学等学科的发展国际合作人类意识宇宙探索需要各国通力合作，促探索宇宙扩展了人类的视野，让进了国际间的交流和理解我们更加珍惜地球，也更深刻地思考人类的未来天体物理学的前沿研究黑洞星系暗物质黑洞是宇宙中密度极高的天体，其引力强大研究星系演化、星系形成、星系相互作用等暗物质是宇宙中的一种神秘物质，它不发光到连光都无法逃逸，但具有引力量子引力理论和弦理论量子引力理论弦理论12试图将量子力学与广义相对论提出宇宙的基本构成是微小的统一起来，以描述宇宙中微观、振动的弦，这些弦的不同振和宏观尺度上的现象动模式对应于不同的粒子意义3这两个理论对于理解宇宙的起源、结构和演化至关重要，是现代宇宙学研究的重要方向多元宇宙假说无限可能性量子力学宇宙暴胀多元宇宙假说认为存在着无数个宇宙，每这一理论源于量子力学中对多世界诠释的宇宙暴胀理论认为，早期宇宙经历了指数个宇宙都有其独特的物理定律和常数推演，认为每次量子事件都会分裂出不同级的膨胀，可能产生了多个相互分离的宇的宇宙宙宇宙的边界和尽头无限宇宙有限宇宙宇宙的尽头宇宙可能是无限的，没有边界，永远地延伸宇宙可能是有限的，但没有边界就像地球宇宙的尽头可能是黑洞，或是一个奇点，在下去我们所观察到的宇宙只是无限宇宙的的表面一样，宇宙可能是弯曲的，但没有边那里时间和空间都停止了一部分缘生命的起源和演化生命起源1地球早期，简单有机分子形成，并逐渐演化成复杂有机分子单细胞生物2从原始生命演化出最早的单细胞生物，如细菌和蓝藻多细胞生物3单细胞生物进一步演化出多细胞生物，如植物和动物人类4经过漫长的演化过程，最终出现了智人，即现代人类生命起源是一个复杂的科学问题，目前仍存在许多未解之谜但通过对化石和基因的分析，科学家们对生命的演化过程有了越来越深入的了解外星文明的可能性宇宙的广阔生命的顽强科技的进步宇宙浩瀚无垠，拥有无数的星系和恒星，地球上的生命形式多样，表明生命可以适人类科技不断发展，未来可能能够探测到其中很多可能拥有适合生命存在的行星应各种环境，这增加了外星生命存在的可来自外星文明的信号，或发现外星文明遗能性迹人类的终极命运宇宙的奥秘人类的未来人类对宇宙的探索永无止境，我们不断追寻着宇宙的奥秘，试图解人类的终极命运可能在于成为星际文明，探索更广阔的宇宙空间，开生命的起源和宇宙的未来并与其他文明相遇。