1、 中小学教育资源站（ )，百万资源免费下载，无须注册！ 中小学教育资源站 第 一 章 宇 宙 探 索 1.3 宇 宙 大 爆 炸 假 说 相 关 素 材 宇 宙 大 爆 炸 (Big Bang)仅 仅 是 一 种 学 说 ， 是 根 据 天 文 观 测 研 究 后 得 到 的 一 种 设 想 。 大 约 在 150 亿 年 前 ， 宇 宙 所 有 的 物 质 都 高 度 密 集 在 一 点 ， 有 着 极 高 的 温 度 ， 因 而 发 生 了 巨 大 的 爆 炸 。 大 爆 炸 以 后 ， 物 质 开 始 向 外 大 膨 胀 ， 就 形 成 了 今 天 我 们 看 到 的 宇 宙 。 大 爆
2、 炸 的 整 个 过 程 是 复 杂 的 ， 现 在 只 能 从 理 论 研 究 的 基 础 上 ， 描 绘 过 去 远 古 的 宇 宙 发 展 史 。 在 这 150 亿 年 中 先 后 诞 生 了 星 系 团 、 星 系 、 我 们 的 银 河 系 、 恒 星 、 太 阳 系 、 行 星 、 卫 星 等 。 现 在 我 们 看 见 的 和 看 不 见 的 一 切 天 体 和 宇 宙 物 质 ， 形 成 了 当 今 的 宇 宙 形 态 ， 人 类 就 是 在 这 一 宇 宙 演 变 中 诞 生 的 。 【 宇 宙 的 不 断 膨 胀 】 科 学 家 认 为 它 起 源 为 137 亿 年 前
3、 之 间 的 一 次 难 以 置 信 的 大 爆 炸 。 这 是 一 次 不 可 想 像 的 能 量 大 爆 炸 ， 宇 宙 边 缘 的 光 到 达 地 球 要 花 120 亿 年 到 150亿 年 的 时 间 。 大 爆 炸 散 发 的 物 质 在 太 空 中 漂 游 ， 由 许 多 恒 星 组 成 的 巨 大 的 星 系 就 是 由 这 些 物 质 构 成 的 ， 我 们 的 太 阳 就 是 这 无 数 恒 星 中 的 一 颗 。 原 本 人 们 想 象 宇 宙 会 因 引 力 而 不 在 膨 胀 ， 但 是 ， 科 学 家 已 发 现 宇 宙 中 有 一 种 “暗 能 量 ”会 产 生
4、一 种 斥 力 而 加 速 宇 宙 的 膨 胀 大 爆 炸 后 的 膨 胀 过 程 是 一 种 引 力 和 斥 力 之 争 ， 爆 炸 产 生 的 动 力 是 一 种 斥 力 ， 它 使 宇 宙 中 的 天 体 不 断 远 离 ； 天 体 间 又 存 在 万 有 引 力 ， 它 会 阻 止 天 体 远 离 ， 甚 至 力 图 使 其 互 相 靠 近 。 引 力 的 大 小 与 天 体 的 质 量 有 关 ， 因 而 大 爆 炸 后 宇 宙 的 最 终 归 宿 是 不 断 膨 胀 ， 还 是 最 终 会 停 止 膨 胀 并 反 过 来 收 缩 变 小 ， 这 完 全 取 决 于 宇 宙 中 物
5、质 密 度 的 大 小 。 理 论 上 存 在 某 种 临 界 密 度 。 如 果 宇 宙 中 物 质 的 平 均 密 度 小 于 临 界 密 度 ， 宇 宙 就 会 一 直 膨 胀 下 去 ， 称 为 开 宇 宙 ； 要 是 物 质 的 平 均 密 度 大 于 临 界 密 度 ， 膨 胀 过 程 迟 早 会 停 下 来 ， 并 随 之 出 现 收 缩 ， 称 为 闭 宇 宙 问 题 似 乎 变 得 很 简 单 ， 但 实 则 不 然 。 理 论 计 算 得 出 的 临 界 密 度 为 510-30 克 / 厘 米 3。 但 要 测 定 宇 宙 中 物 质 平 均 密 度 就 不 那 么 容
6、易 了 。 星 系 间 存 在 广 袤 的 星 系 间 空 间 ， 如 果 把 目 前 所 观 测 到 的 全 部 发 光 物 质 的 质 量 平 摊 到 整 个 宇 宙 空 间 ， 那 么 ， 平 均 密 度 就 只 有 210-31 克 /厘 米 3， 远 远 低 于 上 述 临 界 密 度 。 然 而 ， 种 种 证 据 表 明 ， 宇 宙 中 还 存 在 着 尚 未 观 测 到 的 所 谓 的 暗 物 质 ， 其 数 量 可 能 远 超 过 可 见 物 质 ， 这 给 平 均 密 度 的 测 定 带 来 了 很 大 的 不 确 定 因 素 。 因 此 ， 宇 宙 的 平 均 密 度 是
7、 否 真 的 小 于 临 界 密 度 仍 是 一 个 有 争 议 的 问 题 。 不 过 ， 就 目 前 来 看 ， 开 宇 宙 的 可 能 性 大 一 些 恒 星 演 化 到 晚 期 ， 会 把 一 部 分 物 质 （ 气 体 ） 抛 入 星 际 空 间 ， 而 这 些 气 体 又 可 用 来 形 成 下 一 代 恒 星 。 这 一 过 程 会 使 气 体 越 耗 越 少 ， 以 致 最 后 再 没 有 新 的 恒 星 可 以 形 成 。 1 014 年 后 ， 所 有 恒 星 都 会 失 去 光 辉 ， 宇 宙 也 就 变 暗 。 同 时 ， 恒 星 还 会 因 相 互 作 用 不 断 从
8、 星 系 逸 出 ， 星 系 则 因 损 失 能 量 而 收 缩 ， 结 果 使 中 心 部 分 生 成 黑 洞 ， 并 通 过 吞 食 经 过 其 附 近 的 恒 星 而 长 大 。 中小学教育资源站（ )，百万资源免费下载，无须注册！ 中小学教育资源站 1017 1018 年 后 ， 对 于 一 个 星 系 来 说 只 剩 下 黑 洞 和 一 些 零 星 分 布 的 死 亡 了 的 恒 星 ， 这 时 ， 组 成 恒 星 的 质 子 不 再 稳 定 。 当 宇 宙 到 1024岁 时 ， 质 子 开 始 衰 变 为 光 子 和 各 种 轻 子 。 1032 岁 时 ， 这 个 衰 变 过
9、程 进 行 完 毕 ， 宇 宙 中 只 剩 下 光 子 、 轻 子 和 一 些 巨 大 的 黑 洞 。 10100 年 后 ， 通 过 蒸 发 作 用 ， 有 能 量 的 粒 子 会 从 巨 大 的 黑 洞 中 逸 出 ， 并 最 终 完 全 消 失 ， 宇 宙 将 归 于 一 片 黑 暗 。 这 也 许 就 是 开 宇 宙 末 日 到 来 时 的 景 象 ， 但 它 仍 然 在 不 断 地 、 缓 慢 地 膨 胀 着 。 闭 宇 宙 的 结 局 又 会 怎 样 呢 ？ 闭 宇 宙 中 ， 膨 胀 过 程 结 束 时 间 的 早 晚 取 决 于 宇 宙 平 均 密 度 的 大 小 。 如 果
10、假 设 平 均 密 度 是 临 界 密 度 的 2 倍 ， 那 么 根 据 一 种 简 单 的 理 论 模 型 ， 经 过 400 500 亿 年 后 ， 当 宇 宙 半 径 扩 大 到 目 前 的 2 倍 左 右 时 ， 引 力 开 始 占 上 风 ， 膨 胀 即 告 停 止 ， 而 接 下 来 宇 宙 便 开 始 收 om 以 后 的 情 况 差 不 多 就 像 一 部 宇 宙 影 片 放 映 结 束 后 再 倒 放 一 样 ， 大 爆 炸 后 宇 宙 中 所 发 生 的 一 切 重 大 变 化 将 会 反 演 。 收 缩 几 百 亿 年 后 ， 宇 宙 的 平 均 密 度 又 大 致 回 到 目 前 的 状 态 ， 不 过 ， 原 来 星 系 远 离 地 球 的 退 行 运 动 将 代 之 以 向 地 球 接 近 的 运 动 。 再 过 几 十 亿 年 ， 宇 宙 背 景 辐 射 会 上 升 到 400 开 ， 并 继 续 上 升 ， 于 是 ， 宇 宙 变 得 非 常 炽 热 而 又 稠 密 ， 收 缩 也 越 来 越 快 。
