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1、霍金,宇宙的未来,“宇宙有开端吗？如果有的话，在此之前发生过什么？宇宙从何处来，又往何处去？” 史蒂芬霍金 “即便把我关在果壳里， 仍然自以为无限空间之王！” 哈姆雷特莎士比亚,轮椅上的传奇科学家,史蒂芬.霍金1942年1月8日出生于英国的牛津，这是一个特殊的日子，现代科学的奠基人伽利略正是逝世于300年前的同一天。 霍金在牛津大学毕业后即到剑桥大学读研究生，这时,被诊断患了“卢伽雷病”，不久，就完全瘫痪了。1985年，霍金又因肺炎进行了穿气管手术，此后，他完全不能说话，依靠安装在轮椅上的一个小对话机和语言合成器与人进行交谈；看书必须依赖一种翻书页的机器，读文献时需要请人将每一页都摊,在大桌子
2、上，然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读 霍金正是在这种一般人难以置信的艰难中，成为世界公认的引力物理科学巨人。霍金在剑桥大学任牛顿曾担任过的卢卡逊数学讲座教授之职，他的黑洞蒸发理论和量子宇宙论不仅震动了自然科学界，并且对哲学和宗教也有深远影响。 从宇宙大爆炸的奇点到黑洞辐射机制，霍金对量子宇宙论的发展作出了杰出的贡献。他的目标是解决从牛顿以来一直困扰人类的“第一推力”问题。他的宇宙模型是,一个封闭的无边界的有限的四维时空，宇宙的演化完全取决于物理定律。 霍金坚信，关于宇宙的起源和命运的基本思想可以不用数学来陈述，而且没有受过专业训练的人也能理解。他曾在通俗演讲里，生动地向听众解释“利用光速，
3、从黑洞进去，,从白洞到宇宙另一区域去作时空旅行”的设计，是有趣的科学幻想，而现实却是难以做到的简明道理。经过数年的辛勤写作和修改，于1988年4月正式出版宇宙论科普著作时间简史。书中引导读者遨游外层空间奇异领域，对遥远星系、黑洞、夸克、大统一理论、“带味”粒子和“自旋”的粒子、反物质、“时间箭头”等进行探索。时间简史，已用33种文字发行了550万册，如今在西方，自称受过教育的人若没有读过这本书，会被人看不起。,医生曾诊断身患绝症的霍金只能活两年，他之所以能支持到今天并取得卓越成就，最主要的是他具有强烈的使命感和极其坚强的意志。霍金的一生，是人类意志力的记录，是科学精神创造的奇迹。,本文重点是谈
4、作者对宇宙的未来作出的科学预言，阅读时要准确地筛选出这些预言的观点和支撑这些观点的材料。同时，还应该体会这篇讲演在语言上的幽默特点。,本文重点,阅读文章 赏析归纳（1-6）,先表明预言宇宙的信心,1. 这部分先说明什么？,2. 这篇讲演的主题是预言宇宙的未来,为什么开篇（1-5）先罗列了一些巫师们预言屡屡失败的尴尬的事件？,通过对比说明巫师们的预言缺乏科学根据，只是一些模棱两可的判断，而真正的技巧在于解释。这与科学家的预言有很大的区别。,2. 作者认为，科学家预言宇宙的未来，必须摆脱哪些思想局限？,分析阻碍预言的东西,1. 这部分说明什么情况？,阅读文章 赏析归纳（7-11）,思想局限有四个方
5、面,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）,4,3,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）,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）,作者认为科学家可以预言宇宙的未来的根据是什么？,指出可预言的科学依据,阅读文章 赏析归纳（12-13）,1. 这部分是写什么的？,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。（
6、12）,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）,2. 作者是如何描绘宇宙未来的样子的呢？,阅读文章 赏析归纳（14-21）,描绘宇宙未来具体景象,1. 这一部分如何概括？,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。,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
7、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（ 2021）。,在对宇宙的未来的预言中，存在哪些不确定的因素？,阅读文章 赏析归纳（22-25）,影响预言的不确定因素,1. 这部分说明什么情况？,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
8、定。二者有较大差距（24-25）,阅读文章 赏析归纳（26）,1. 最后一部分做什么？,对全文进行小结,2. 总结的要点是什么？,人们可以预言未来，但宇宙的未来是坍缩还是无限膨胀，尚难定论。因为宇宙现有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。,小结全文思路结构,1-6：,先表明预言宇宙的信心,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,合作讨论： （1）为什么科学“不能预言人类社会的未来”，却“可以预言宇宙遥远的未来”?,明确：因为前者是混沌的，不确定的；
9、而“宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的，因此,我们可以预言宇宙遥远的未来”。,(2)作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言有何不同?,明确：前者是有科学根据的，是运用天体物理学理论进行的科学推测，科学预言；而后者是没有科学根据可言的。其实，从上面的题目就可知道，人类社会的未来根本就是无法预言的，因为方程是混沌的，所以巫师、宗教预言家对人类社会的预言注定就是荒唐的。,(3)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。”,(4)作者认为宇宙的未来会是怎样的?,明确：会有两种可能：“如果它比临界值小，宇宙就
10、将永远膨胀，但是，如果它比临界值大，宇宙就会坍缩。”,精读课文 品析赏鉴 作为一篇关于宇宙未来的演讲词，本文的大量篇幅都是较为严肃的科学话题，运用了好多专业术语，容易使人感到沉闷，但是霍金的聪明之处在于它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。”,明确：用这个比喻生动地说明了“即使我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”。,2、“这有一点像是再投胎。如果有人声称一个
11、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。,3、“这些日期使股票市场下跌.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：这句话让人在笑声中悟到人类自身的某些缺陷和某些思维误区。,明确：这句话幽默中含着讽刺，揭露了宗教预言师的荒谬，表现了对方屡测屡败却又想方设法自圆其说的尴尬与可笑。,4、“据说，1844年是第二次回归的开始，但是首先要数出
12、获救者名单。只有数完了名单，审判日才降临到那些不列在名单上的人.幸运的是，数人名看来要花很长的时间。”,5、“如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。”,明确：听众明知作者做的是科学的预言，和巫师他们完全不同，可作者却有意将自己降为他们的同类，一是说明自己恰好也有两种预测，二是顺势又对他们进行嘲讽。这种智慧的表达既带来了轻松愉悦的气氛，又大大增加了自己与听众的亲和力。,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,沙漏星云”MyCn18距地球约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,神秘 魔幻 璀灿的宇宙,
