宇宙物理学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、宇宙过去和未来陈学雷中国科学院国家天文台北京天文馆 .9.19.第1页四方上下曰宇,往古来今曰宙 世说新语挑调篇注引尸佼(约390B.C.-330B.C.)宇宙概念说文cosmos():order,orderly arrangementuniverse:from Latin universum,Lucretius(99BC-55BC),uni:one,versum:rotate第2页关于宇宙历史三种观点 宇宙创生说“清阳者薄靡而为天,重浊者凝滞而为地。”宇宙永恒说冉求问于仲尼曰:“未有天地可知邪?”仲尼曰:“可。古犹今也。”宇宙循环说天开地成生物尧时宋朝第3页近代对宇宙认识伽利略用望远镜发觉银
2、河由很多恒星组成布鲁诺:无限宇宙测定恒星距离 光度法 三角视差法William Herschel 1785 恒星分布模型William Herschel 使用望远镜 第4页Messier(1730-1871)恒星之外第5页对星系认识Lord Rosses telescopeM51“漩涡”星系康德猜测一些星云是与银河系类似“宇宙岛”第6页梵高“罗纳河畔星夜”第7页元素光谱与天体物理Fraunhofer(1814)发觉太阳光谱中暗线Kirchhoff&Bunsen 据此认证了太阳上元素(1859)Lockyer&Janssen(1868)提出太阳上存在当初未知元素氦(helium)Huggins
3、夫妇观察了大量恒星光谱并确定了其成份和速度我们在地球上,怎么可能认识宇宙呢?第8页关于银河系和旋涡星云大辩论ShapleyCurtis太阳在银河系边缘旋涡星云在银河系内太阳在银河系中心旋涡星云是河外星系第9页小麦哲伦星云中造父变星H.S.LeavittG.HaleHooker 100inch telescope第10页哈勃与河外星系Lundmark 观察M31新星和亮星Scheiner 观察M33 光谱Hubble 观察造父变星第11页业余兴趣者活动:星系动物园http:/www.galaxyzoo.org人在分类方面往往比计算机更准确,帮助科学家为一百万个星系分类!第12页牛顿宇宙学与奥尔伯
4、斯佯谬假如宇宙是无限、永恒假如恒星均匀分布且一直存在天空亮度将是无限大第13页爱因斯坦广义相对论利用了非欧几何时间空间是弯曲(流形)物质能量和动量影响时空弯曲物质粒子在不受外力下沿时空短程线(geodesic)运动第14页爱因斯坦有限静止宇宙模型 几何上假定宇宙是均匀各向同性正曲率空间 宇宙是有限无边 假定存在宇宙学常数,产生时空弯曲恰好与物质产生弯曲相抵消,实现静止(引力斥力同出于重力)不过,假如物质引力不是恰好被宇宙学常数抵消呢?第15页星系光谱红移多普勒(1842):运动造成谱线频率改变Slipher(1912-1917)发觉大部分星系(21/25)光谱红移,且速度远高于恒星哈勃(192
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