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《宇宙的未来》PPT精品课件
作者介绍:
史蒂芬.霍金 (1942.1.8-2018.3.14) 生于牛津, 那一天刚好是伽利略逝世三百年。可能因为他出生 在第二次世界大战的时代,所以小时候对模型特别 着迷。他十几岁时不但喜欢做模型飞机和轮船,还 和学友制作了很多不同种类的战争游戏,反映出他 研究和操控事物的渴望。这种渴望驱使他攻读博士 学位,并在黑洞和宇宙论的研究上获得重大成就。
霍金的工作是令人惊叹的,可是有着如此伟大 发现的人,却是一个身患肌肉萎缩症的病人,除 了思想,几乎全身不能动弹,不能说话,头向前 垂落。正因为这点,他更加引起全世界人们的关 注和尊敬。在开始患病时,他意识到自己的生命 行将结束,于是抓紧时间,全心投入,谁也没想 到他不仅活了下来,而且成果累累。他的成功, 当然离不开他的天才,但那种不向厄运低头的精 神,是没有人不敬佩的。由此可见,人的精神力 量是难以想象的,一个人要有精神,一个民族也 要依靠精神,精神的力量往往可以超越世上难以 逾越的障碍。
5.作者讲演的题目是“宇宙的未来”,却先讲了许多 历史故事,这起到了什么作用?你认为这是“跑题” 了还是与话题有关联?
明确:如同中国古代说书人先讲一段别的故事 以引起正题一样,这篇讲演先从古代的先知和 女巫谈起,以引起听众的兴趣,起到了引出话 题的作用。作者敢于讽刺那些古代预言家,正 是代表科学界表明了一种自信,因为科学的预 言是建立在科学研究基础之上的,是可以用科 学原理加以说明的。所以说,“讲史”是为了 “衬今”,不是“跑题”,而是与话题相关的。
梳理结构
1-6: 科学家有信心预言未来
7-11: 再分析阻碍预言的东西 12-13: 指出可预言的科学依据
14-21: 描绘宇宙未来具体景象 22-25: 影响预言的不确定因素
26: 最后对全文进行小结
4、对宇宙未来的预言,关键是要弄清宇宙的什么问题?
明确:“对宇宙未来的预言,其关键问题在于 :平均密度是多少。”
大爆炸形成宇宙的膨胀。如果宇宙的密度大于某 个临界值,吸引力将最终使膨胀停止并使宇宙开始重 新收缩,最终宇宙就会坍缩到一个具有无限密度的奇 性的大挤压,时间本身就会在大挤压处终结。大挤压 之后的存在是不能预言的。
如宇宙密度小于该临界值,宇宙就不会坍缩, 它会继续永远膨胀下去,星系们会继续以恒常速度 相互离开。现在的宇宙正在膨胀 ,至少在100亿年 内不会停止。(14-19)
6. 作者认为,科学家预言宇宙的未 来,必须摆脱哪些思想局限? (1).我们只了解正常情况下物体的科学定律,不 知道制约在极端条件下的精确定律,故不能预言 宇宙的未来。(7-8)
(2).我们受到时间尺度的制约,故不能预言宇 宙的未来。(9) (3).我们毁坏和消灭环境能力的增长比利用这 种能力的智慧的增长快得多,故不能预言宇宙 的未来。 (10) (4).我们不能肯定星球在轨道上的微小扰 动长期积累会产生怎样的变化,故不能预 言宇宙的未来 (11)
8、在对宇宙的未来的预言中,存在哪些不确 定的因素?
有两个 一是可能存在当前我们未知的暗物质,它 们会影响大爆炸后一秒钟内宇宙的初始密度, 从而影响对宇宙最终坍缩时间的确定(22、23)
二是对宇宙的初始密度的确定有着不同的认识: 一是按照人择原理去确定,一是按照暴涨理论 去确定。二者有较大差距(24-25)
2、用一句话简要地说出本文的内容: 明确:本文讲的是宇宙的未来问题,预 测了两种结局:或膨胀,或收缩。
3、提炼本文要点:
①科学家有信心预言未来。
②巫师的预言模棱两可,宗教的预言屡测屡败。 ③物理方程、制约大脑的方程具有混沌性,因此我们 不能预言人类;而宇宙的行为在非常大尺度下却是简 单的,而不是混沌的,因此我们可以预言宇宙遥远的 未来。 ④宇宙的未来有两种可能,一是继续膨胀下去,二是 收缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是坍缩,取决于宇 宙的平均密度。 ⑤宇宙现在的密度非常接近于把坍缩和膨胀区分开来 的临界点上,所以两种可能都会发生。
宇 宙 的 未 来
霍金
来凤一中陈春梅
四方上下曰宇, 古往今来曰宙。
——东汉高诱《淮南子·原道训》注
宇宙(Universe)是由空间、时间、 物质和能量所构成的统一体。是一切空 间和时间的综合。一般理解的宇宙指我 们所存在的一个时空连续系统,包括其 间的所有物质、能量和事件。宇宙根据 大爆炸宇宙模型推算,宇宙年龄大约 200亿年。
例4 讽刺近代宗教预言家时说“幸运的是, 数人名看来要花很长的时间”。 明确:委婉地道出这些“末日预言者”的尴 尬与无奈。
例5 在反思世界末日会使股票下跌时说: “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。” 明确:有力地讽刺了有关世界末日的预言 给人们精神上造成的恐慌。
在大约100亿年以后,宇宙中大多数恒星都已 把燃料耗尽,似太阳质量的恒星,不是变成白矮星 就是变成中子星,具有更大质量的恒星会变成黑洞。 这些宇宙残留物继续绕着银河系中心每100亿年转一 圈,它们互相碰撞,使一些被抛到星系外面去,余 下的会渐渐在中心附近稳定下来,最终汇聚在一起, 形成一个巨大的黑洞。最后这个黑洞可能在10的90 次方年的时间蒸发掉( 20-21)
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,应该存在有足够的暗物质, 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。
《时间简史》出版(1988年)后,剑
桥的应用学和理数论物理系的气氛有了 微妙的变化,不断有世界各地的报刊的 记者要求访问霍金,在以后的两年时间 里,电视台工作人员不时地占用大楼, 他们要为这位世界上最著名的科学家拍 一部有关他生活的记录片。在不同的国 家用不同的语言反复讲述同一故事:霍 金如何凭着自己的勇敢,克服了身体的残 疾,成为科学的巨人和新闻媒介的英雄。 一批又一批的新闻记者访问了霍金,在西 尔弗大街那凌乱的办公室,并和这位公 众新近的英雄度过激动人心的时刻。
霍金十三、四岁时已下定决心要从事物理学和 天文学的研究。十七岁那年,他考到了自然科学的 奖学金,顺利入读牛津大学。学士毕业后他转到剑 桥大学攻读博士,研究宇宙学。不久他发现自己患 上了会道致肌肉萎缩的卢伽雷氏病。由于医生对此 病束手无策,起初他打算放弃从事研究的理想,但 后来病情恶化的速度减慢了,他便重拾心情,从挫 折中站起来,勇敢地面对这次的不幸,继续醉心研 究。
2、“这有一点像是再投胎。如果有人声称一个 新生的婴儿是和某一死者等同,如果该婴儿没从 他的以前的生命遗传到任何特征或记忆,这种声 称有什么意义呢?人们可以同样地讲,它是完全 不同的个体。”
明确:用这个比喻形象地说明宇宙在大挤 压处终结后,并不是任何发生在之后的事 件都是另一个相分离的宇宙的部分。
1、霍金对宇宙未来的预言主要有以下一些观点:
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,它就会永远膨胀。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有某种看不见的暗 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。
7、作者认为科学家可以预言宇宙的未来的 根据是什么? 1. 我们观察到的从外空间各个方向来的微波幅射背景 的温度极其接近,这表明宇宙的膨胀是平滑而非混沌 的。(12段) 2. 我们根据地球在太阳系中的地位以及其所属的 星系中的地位,推断出任何其他星系的任何背景亦 相同,故可确定在大尺度下宇宙的行为是简单的, 可以预言 。 (13段)
这是美国 宇航局海 盗号环绕 器拍摄的 火星全球 照片。图 中可以清 晰地看到 巨大的 “水手 谷”。水 手谷长约 4000公里, 深度约8公 里
火星表面
火星表面的景色。这是由着陆在火星表面 的探路者号探测器拍摄的。远处可见名为 “双子峰”的火星山峰
这是位于北天天龙星座的行星状星云 NGC 6543, 俗称“猫眼星云”。距地球约3000光年
本文是史蒂芬·霍金1991年1月在剑桥大学的一 次演讲录。这篇演讲,从古代巫师的预言,谈到近代 宗教的预言,然后过渡到自己对宇宙未来的预言,结 构严谨,重点突出。作者运用天体物理学理论,对宇 宙未来作出了两种预测,一是继续膨胀下去;二是收 缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是收缩,取决于宇宙 的平均密度。“如果它比临界值小,宇宙就将永远膨 胀。但是如果它比临界值大,宇宙就会坍缩,而时间 就会在大挤压处终结。”可“现在密度似乎非常接近 于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度”,所以两 种结果球约 8000光 年。它 是一个 年轻的 行星状 星云
这是著名的“指环星云”M57。这个行星状星 云的直径约是1光年,距地球约1000光年,位 于天琴座
这是距地球约3000光年的“蛋形星云” 。其 中央的恒星与太阳类似,它成为一颗红巨星还 不到一百年
这是著名的“蟹状星云”。“蟹状星云”是一 颗1054年爆发的超新星的遗迹,距地球约6500 光年
轮椅上的勇士
2007年4月,霍金在飞机上体验零重力
奥巴马为霍金颁发总统自由勋章
1985年霍金中国行
2006年霍金中国行
2002年霍金中国行
• 素材积累:霍金名言
1、如果一个人没有梦想,无异于死掉。 2、无论命运有多坏,人总应有所作为,有生 命就有希望。 3、身体和精神是不能同时残障的。 4、上帝既造就天才,也造就傻瓜,这不取决 于天赋,完全是个人努力程度不同的结果。
•细读课文
品味语言
运用了许多风趣幽默的语言,使得这样一篇旨在说明科学道理的 学术演讲,让人能够在一种轻松愉快的气氛中认真听下去。 1“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。”