第十四讲 近代宇宙学一大爆炸理论 一、传统宇宙理论的困境 1.古老的哲学问题一宇宙有限与否？ 无限论一卢克莱修投掷长矛思想实验 有限说一光度徉谬与引力佯谬 时间有限与否一康德两难悖论 2.静态模型困境 万有引力定律导致的思考
第十四讲 近代宇宙学——大爆炸理论 一 、传统宇宙理论的困境 1.古老的哲学问题——宇宙有限与否？ 无限论——卢克莱修投掷长矛思想实验 有限说——光度佯谬与引力佯谬 时间有限与否——康德两难悖论 2.静态模型困境 万有引力定律导致的思考
二、提出大爆炸(Big Bang)理论的背景 ·河外星系红移的发现 1912年，美国的斯莱弗发现星系的红移； 1929年，美国哈勃(1889-1953)提出哈勃定律： 星系的红移量与其离地球的距离成正比。 V=HXD ·氦丰度问题 宇宙中氦丰度>30%，恒星核反应理论无法解释； 恒星年龄 均小于一个确定值
二、提出大爆炸（Big Bang）理论的背景 • 河外星系红移的发现 1912年，美国的斯莱弗 发现星系的红移； 1929年，美国哈勃（1889-1953）提出哈勃定律： 星系的红移量与其离地球的距离成正比。 V=H×D • 氦丰度问题 宇宙中氦丰度＞30％，恒星核反应理论无法解释； • 恒星年龄 均小于一个确定值
三、大爆炸理论的提出：伽莫夫(G.Gamow, 1904-1968)的预言 ·三剑客之一的伽莫夫 与伊万年科(D.Ivanenko,1904-1994),和朗道(L, Landau,1908-1968,1962物理学诺奖获得者)，号称苏 联物理学界“三剑客”。1933年叛逃西方，1934年赴美。 与其学生阿尔法(R.Alpher.,1921-2007)提出大爆炸学说。 他们根据核物理研究宇宙大爆炸留下的灰烬，结论是，宇 宙大爆炸的主要“灰烬”，是轻的化学元素，如重氢（或 氘)，氦等。他们断言，如果现今的“氢氦比”起源于大 爆炸，那末，今天的宇宙温度应是5度（绝对温度）左右。 这是明确提出了具有可检验指标的大爆炸学说
三、大爆炸理论的提出：伽莫夫（G. Gamow, 1904-1968）的预言 • 三剑客之一的伽莫夫 与伊万年科（D. Ivanenko， 1904-1994），和朗道（L. Landau, 1908-1968，1962物理学诺奖获得者），号称苏 联物理学界“三剑客” 。 1933年叛逃西方，1934年赴美。 与其学生阿尔法（R. Alpher， 1921-2007）提出大爆炸学说。 他们根据核物理研究宇宙大爆炸留下的灰烬，结论是，宇 宙大爆炸的主要“灰烬” ，是轻的化学元素，如重氢（或 氘），氦等。他们断言，如果现今的“氢氦比”起源于大 爆炸，那末，今天的宇宙温度应是5度（绝对温度）左右。 这是明确提出了具有可检验指标的大爆炸学说
四、大爆炸理论的被认可 ■ 伽莫夫结论的再提出 1960年代，普林斯顿的迪克（R.Dicke,1916-1997)和他 的学生重新得到阿尔法-伽莫夫的结论一有宇宙背景温 度辐射。迪克甚至还打算用他的度量器检验宇宙背景温度 辐射预言。 ■捷足者先登 大爆炸理论预言宇宙中存在3K辐射。1964年，美国贝尔电 话公司彭齐亚斯(Penzias)、威尔逊(Vilson)用迪克 度量器探到了这一辐射。并因此获得1978年度的诺贝尔 物理奖
四、大爆炸理论的被认可 n 伽莫夫结论的再提出 1960年代，普林斯顿的迪克（R. Dicke， 1916-1997)和他 的学生重新得到阿尔法-伽莫夫的结论——有宇宙背景温 度辐射。迪克甚至还打算用他的度量器检验宇宙背景温度 辐射预言。 n 捷足者先登 大爆炸理论预言宇宙中存在3K辐射。1964年，美国贝尔电 话公司彭齐亚斯（Penzias）、威尔逊（Wilson）用迪克 度量器探到了这一辐射。并因此获得1978年度的诺贝尔 物理奖
最新进展 ■ 再获诺贝尔奖 2006年诺贝尔物理学奖授予了天体物理学中的宇宙学 分支。主要表彰约翰·马瑟和乔治·斯穆特在两个方 面做出的工作：一是精确测量出宇宙微波背景辐 射的波长分布的黑体谱形；二是发现宇宙微波背 景辐射在不同方向上有着极其微小的温度差异， 也就是所谓的各向异性。 约翰·马瑟 当年61岁的斯莫特是加州大学伯克利分校的物理学教 授，马瑟比他小一岁，是美国宇航局戈达德航天 中心的资深天体物理学家。1989年，他们参与了 美国宇航局COBE卫星的相关研究工作。COBE卫 星后来的测量结果支持了宇宙大爆炸理论，诺贝 尔奖评审委员会认为，这些测量结果标志着宇宙 学成为一门精确科学。 乔治，斯穆特
最新进展 n 再获诺贝尔奖 2006年诺贝尔物理学奖授予了天体物理学中的宇宙学 分支。主要表彰约翰·马瑟和乔治·斯穆特在两个方 面做出的工作：一是精确测量出宇宙微波背景辐 射的波长分布的黑体谱形；二是发现宇宙微波背 景辐射在不同方向上有着极其微小的温度差异， 也就是所谓的各向异性。 当年61岁的斯莫特是加州大学伯克利分校的物理学教 授，马瑟比他小一岁，是美国宇航局戈达德航天 中心的资深天体物理学家。1989年，他们参与了 美国宇航局COBE卫星的相关研究工作。COBE卫 星后来的测量结果支持了宇宙大爆炸理论，诺贝 尔奖评审委员会认为，这些测量结果标志着宇宙 学成为一门精确科学
·2011年诺贝尔物理奖 授予美国加州大学伯克利分校天 体物理学家索尔•佩尔马特 胡新 (Saul Perlmutter)、美国/ 加速密形 澳大利亚物理学家布莱恩•施 宇宙成分山 百分比 口mmr物质 密特(Brian Schmidt)以及 ■d山kmir绍物质 ■da修触r市容能量 美国科学家亚当•里斯 (Adam Riess),表彰他们 物质 “通过观测遥远超新星发现宇 matter 宙的加速膨胀”。 dark energy 暗能量 dark matter 意义：肯定了宇宙在加速膨胀， 暗物质 提示了暗物质的存在，启发人 类的思考
• 2011年诺贝尔物理奖 授予美国加州大学伯克利分校天 体物理学家索尔•佩尔马特 （Saul Perlmutter）、美国/ 澳大利亚物理学家布莱恩•施 密特（Brian Schmidt）以及 美国科学家亚当•里斯 （Adam Riess），表彰他们 “通过观测遥远超新星发现宇 宙的加速膨胀” 。 意义：肯定了宇宙在加速膨胀， 提示了暗物质的存在，启发人 类的思考
2011年诺贝尔物理学奖获得者 美国加州大学伯克利分校天体物理学家索尔·佩尔马特、 美国/澳大利亚布莱恩·施密特以及美国科学家亚当·里斯
哲学思考 科学理论建立过程： 观测事实→建立模型→做出预言→进行检验 →判断真伪
哲学思考 科学理论建立过程： 观测事实→建立模型→做出预言→进行检验 →判断真伪