• 经典宇宙模型 牛顿最早用经典力学方法和欧几里得几何观念
建立了绝对的无限的宇宙体系。
• 相对论宇宙模型 爱因斯坦1915年11月发表了广义相对论，指
出空间和时间不能脱离物质单独存在，建立起了 有限无边的四维宇宙模型。
• 大爆炸理论模型
在膨胀宇宙的观念下，1932年勒梅特提出了宇 宙是由一个极端高温高压状态下的“”原始原子 “突发膨胀产生的，这一理论启发了伽莫夫，并 于1948年和他的学生发表了《宇宙的演化》建立 了宇宙大爆炸理论模型。
种元素的谱线相比，都有波长变化，即红移现象。
• 到了1929年，美国天文学家哈勃总结出星系谱线 红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律。 他在理论中指出：如果认为谱线红移是多普勒效 果的结果，则意味着河外星系都在离开我们向远 方退行，而且距离越远的星系远离我们的速度越
快。这正是一幅宇宙膨胀的图像。
要说到宇宙的缘起，得先说说我们现在的宇宙
是什么样子的。因为我们活着现在的宇宙时空里， 所谓的“宇宙缘起”，都是我们根据现在我们所 在的宇宙时空推断出来，一一求证的。
1. 宇宙
星系
恒星
几十亿~几千亿颗
（总星系）
目前发现 的约10亿
个
气体尘埃
每个星系
尺度几千~几十万光年不等
（几百亿 个）
尺度150亿光年， 总星系物质及运动分布，在统
论。
• 60年代，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙大爆炸理 论的新的有力证据，他们发现了宇宙背景辐射， 后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下 的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依
据。他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。
• 20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集 中的体现。他对于宇宙起源后10-43秒以来的宇宙 演化图景作了清晰的阐释。 宇宙的起源：最初是 比原子还要小的奇点，然后是大爆炸，通过大爆 炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量 的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此， 大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。
流星
三. 宇宙大爆炸
1. 宇宙模型
在介绍宇宙大爆炸前，让我们先来介绍一下 几种宇宙模型。
• 古代中国宇宙模型观
古代中国，关于宇宙的结构主要有
盖天说：天圆如张盖，地方如棋局 浑天说：天是蛋壳，地是蛋黄，天地为双层结 构 宣夜说：根本不存在有形质的天。日月星辰自 由漂浮在太空之中。天色苍苍是因为它“高远无 极”。
• 标准宇宙模型
20多年以后，由于宇宙微波背景辐射被证实， 再加上核物理学的深入发展，使大爆炸模型大放 异彩，成为人们公认的标准宇宙模型。
2.宇宙大爆炸学说的发展历史
宇宙大爆炸理论是现代宇宙学的一个主要流 派，它能较满意地解释宇宙学的一些根本问题。
• 宇宙大爆炸理论虽然在20世纪40年代才提出，但 20年代以来就有了萌芽。20年代时，若干天文学 者均观测到，许多河外星系的光谱线与地球上同
尺度 半径70万千米 位置 银河系轴3/5处 运动 250千米/ 秒绕轴运动 温度 内部 15，000，000K
表面 6000K
组成
类地行星（Si、Fe） 类木行星（H2、N2、NH3、CH4）
行星 9个 水 金 地 火 木 土 天 海 冥
卫星 34个 无卫星
有卫星
离太阳120 亿千米
彗星 1600颗
（视频:《宇宙大爆炸和人类出现》&《宇宙演 化全过程》）
就像石头投到平静的湖面一样
宇宙大爆炸示意图
让我们勾画这样一部宇宙历史：
• 大爆炸开始时
150－200亿年前，极小体积，极高 密度，极高温度。
• 大爆炸后10-43秒 宇宙从量子背景出现。
• 大爆炸后10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。 • 大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子形成。
年龄100~150亿年 计上是均匀的，各向同性的
氢（H2） 最多 宇宙中物质含量： 氦（He） 其次
其它
少量
2.星系
尺度 3. 银河系
组成
漩涡星系 椭圆星系 不规则星系 发光部分直径 7 万光年
最大厚度 1 万光年
恒星 2000亿颗 气体、尘埃团块
4. 太阳系 尺度— 直径240亿千米
太阳 中心天体
• 古代希腊和罗马关于宇宙原本的学说
水是宇宙万物本源--泰勒斯 宇宙做外层是永不熄灭的天火说--毕达哥拉斯 多层水晶球说--亚里士多德 地球中心说--托勒密
• 中世纪西方宇宙学说
中世纪后，宇宙学被纳入经院哲学体系，知道 文艺复兴时代后期哥白尼根据长期的天文观测写 出《天体运行论》提出日心说。布鲁诺进一步认 为太阳也不是宇宙的中心，宇宙是无限的，不存 在任何中心。
• 大爆炸后0.01秒
1000亿度，光子、电子、中微子为 主，质子中子仅占10亿分之一，热 平衡态，体系急剧膨胀，温度和密 度不断下降。
• 大爆炸后0.1秒后
300亿度，中子质子比从1.0下降到 0.61。
• 大爆炸后1秒后
100亿度，中微子向外逃逸，正负电 子湮没反应出现，核力尚不足束缚 中子和质子。
• 所以该发光的就发光，该发热的就发热。
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
我们存在的宇宙有多大？宇宙在空间上究竟 是有限还是无限？
春秋时期伟大诗人屈原所著《天问》：
“上下未形，何由考之？” （天地尚未成形之
前，又从哪里得以产生？）
“阴阳三合，何本何化？ ” （阴阳参合而生
宇宙，哪是本体哪是演变？） “圜则九重，孰营度之？”（天的体制传为
九重。有谁曾去环绕量度？）
要求对天地万象之理有一个答案。
• 东汉时代的张衡明确提出“宇之表无极，宙之端 无穷”（《灵宪》）的无限宇宙概念。与欧洲布 鲁诺（1548———1600）的宇宙无限论如出一 辙。
• 宇宙到底有多大呢？那就让我们来看看我们所认 识的宇宙到底有多大。
• （我们的立体宇宙/视频01《人类已知的宇宙有多 大》）
二、目前我们所认识的宇宙
或边界。
5.大爆炸和宇宙的演化
• 我国古代就有宇宙宇宙进化论的观点，早在春秋 战国时期就形成了宇宙生成的论点。《老子》认 为天地万物由“道”生成，提出“道生一，一生 二，二生三，三生万物”的生成模式。
• 接下来我们会发现，这个观点跟现在的宇宙大爆 炸学说是多么的相似。
• 宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的 温度，能量密度极高，在某个临界点上发生了巨 大的爆炸。大爆炸以后，能量演化成物质，物质 开始向外大膨胀，慢慢就形成了今天我们看到的 宇宙。
3.宇宙大爆炸的定义
宇宙大爆炸，简称大爆炸（英文：Big Bang） 是描述宇宙诞生初始条件及其后续演化的宇宙学 模型，这一模型得到了当今科学研究和观测最广 泛且最精确的支持。宇宙学家通常所指的大爆炸 观点为：宇宙是在过去有限的时间之前，由一个 密度极大且温度极高的太初状态演变而来的（根 据2010年所得到的最佳的观测结果，这些初始状 态大约存在发生于133亿年至139亿年前），并经 过不断的膨胀到达今天的状态。
• 大爆炸理论诞生初期一直寂寂无闻。 40年代美国 天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸 理论。该理论认为，宇宙在遥远的过去曾处于一 种极度高温和极大密度的状态，这种状态被形象 地称为“原始火球”，火球爆炸，宇宙就开始膨 胀，物质密度逐渐变稀，温度也逐渐降低，直到 今天的状态。这个理论能自然地说明河外天体的 谱线红移现象，也能圆满地解释许多天体物理学 问题。直到50年代，人们才开始广泛注意这个理
宇宙大爆炸-浅谈宇宙的缘起
宇宙大爆炸-浅谈宇宙的缘起
• 一.引言 • 二.目前我们所认识的宇宙 • 三.宇宙大爆炸理论 • 四.结束语
一.引言——我们认识我们所存在的宇宙吗？
• 1. 宇宙是怎样起源的，又是怎样演化的？ • 2.宇宙在空间上究竟是有限还：
（视频《模拟“宇宙大爆炸”》
四.结束语
• 道可道，非常道。宇宙学是一门很高深、奥秘学 说，有的地方让我们无法琢磨。对于我们来讲， 从简单的哲学来看，存在即合理，有时候我们只 需知道有这么一回事，对宇宙和生命心怀敬畏就 行了，而不必要去深究什么。
• 也许也有科学家预言宇宙在50亿年内走向灭亡， 但这对于我们来说是很遥远的事情，我们只需保 护好我们的地球，节制好人类的欲望就好了。
4.宇宙有一个开端
宇宙有一个开端的想法并不新鲜，不管是古 代中国，还是古代 西方，都有关于宇宙有一个起 点的说法。
• 圣经中，就描绘了上帝用7天创作世界的故事。
• 三国时徐整著的《三五历纪》就记载了盘古“开 天辟地”的神话：
唯有天地时 混沌状如鸡子 盘古生其中一万八千岁
天地开辟 阳清为天 阴浊为地
• 哈勃的观测表明，所有遥远的星系和星团在视线 速度上都在远离我们这一观察点，并且距离越远 退行视速度越大。如果当前星系和星团间彼此的 距离在不断增大，则说明它们在过去的距离曾经 很近。
• 1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论： 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，形成了我 们的宇宙。美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次 将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆 炸宇宙学模型：宇宙开始于高温、高密度的原始 物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继 续下降，宇宙开始膨胀 。
前 T—10亿K 质子 + 中子
氘核、氦核
3
分 T—100万K 缓慢膨胀
钟
大
3
爆
分 T—3000K 原子核+电子
原子
炸
钟
~
光子不再被电子散射
70
宇宙开始透明
万
年
几
十 原子— 引力凝聚
原始星云
亿
年
6.宇宙大爆炸的实验模拟