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1、宇宇宙宙的的未未来来霍金霍金江西省泰和中学孙利丹江西省泰和中学孙利丹 “四方上下曰宇，古往今来曰宙。四方上下曰宇，古往今来曰宙。” 淮南子淮南子 中国古代的宇宙学说，有浑天说、盖天说等。中国古代的宇宙学说，有浑天说、盖天说等。在西方，公元前在西方，公元前600600年左右，古希腊哲学家泰利斯认为地球年左右，古希腊哲学家泰利斯认为地球是一个圆盘，漂浮在一片汪洋中。托勒密总结了古希腊的天是一个圆盘，漂浮在一片汪洋中。托勒密总结了古希腊的天文学成就，著文学成就，著天文学大成天文学大成，认为地为球形，静止不动，认为地为球形，静止不动，处于宇宙的中心，其他天体围绕地球运行，创立了处于宇宙的中心，其他天体
2、围绕地球运行，创立了“地心说地心说”，统治西方天文学界一千四百多年，直到波兰天文学家哥，统治西方天文学界一千四百多年，直到波兰天文学家哥白尼在白尼在1616世纪发表世纪发表天体运行论天体运行论，创立，创立日心说日心说。现代宇宙学最有影响的学说是现代宇宙学最有影响的学说是大爆炸宇宙学大爆炸宇宙学。大爆炸宇宙学。大爆炸宇宙学认为，宇宙早期温度极高认为，宇宙早期温度极高( (在在100100亿度以上亿度以上) )，物质密度极大。，物质密度极大。在那里，物质被压缩成一个奇点，时间和空间都毫无意义。在那里，物质被压缩成一个奇点，时间和空间都毫无意义。大约大约200200亿年前，发生亿年前，发生“爆炸爆炸
3、”，温度逐渐冷却，形成各种，温度逐渐冷却，形成各种各样的恒星体系，也就是我们今天所能观测到的宇宙。各样的恒星体系，也就是我们今天所能观测到的宇宙。 “ “是先有鸡，还是先有蛋？是先有鸡，还是先有蛋？宇宙有开端吗？宇宙有开端吗？如果有的话，在此之前发生过什么？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？宇宙从何处来，又往何处去？” 史蒂芬史蒂芬霍金霍金 “ “即便把我关在果壳里，即便把我关在果壳里， 仍然自以为无限空间之王！仍然自以为无限空间之王！” ” 哈姆雷特哈姆雷特莎士比亚莎士比亚作者简介作者简介霍金是当今最负盛名的英国理论物霍金是当今最负盛名的英国理论物理学家，他战胜严重的
4、残疾，执着地从理学家，他战胜严重的残疾，执着地从事科学研事科学研 究，他的名著究，他的名著时间简史时间简史被翻译成被翻译成3030多种文字，销售多种文字，销售500500多万册，多万册，成为科学著作中罕见成为科学著作中罕见 的畅销书。的畅销书。黄黄的头发，大大的眼睛，红润的脸，黄黄的头发，大大的眼睛，红润的脸，就像个天真无邪的小孩，懒散地斜躺在就像个天真无邪的小孩，懒散地斜躺在轮椅上。他时不时呶呶嘴唇，眨眨眼，轮椅上。他时不时呶呶嘴唇，眨眨眼，听到自己得意的回答时，还会抽动一下听到自己得意的回答时，还会抽动一下嘴角边的肌肉，来个微笑，或者索性咧嘴角边的肌肉，来个微笑，或者索性咧开大嘴，来个无声
5、的大笑，坐在那儿，开大嘴，来个无声的大笑，坐在那儿，记者看他就像是个贪玩游戏机的小孩。记者看他就像是个贪玩游戏机的小孩。这篇文章是他这篇文章是他19911991年年1 1月在剑桥大学的月在剑桥大学的讲演。讲演。 他的成功他的成功, ,当然离当然离不开他的天才不开他的天才, ,但但那种不向厄运低那种不向厄运低头的精神头的精神, ,是没有是没有人不敬佩的人不敬佩的. .由此由此可见可见, ,人的精神力人的精神力量是难以想象的。量是难以想象的。检查预习检查预习模模棱棱两可两可尴尬尴尬混沌混沌馄饨馄饨衍衍射射隘隘道道坍坍缩缩暴暴涨涨迄迄今今恍惚恍惚（l l ngng）（ i i）（t t n n）（q
6、 q）（h h n n tuntun）（g g n n g g）（h h n n d d n n）（y y n n）（zhzh ngng）（huhu ngng hh）整体感知整体感知 快速浏览全文，用一句话简要地快速浏览全文，用一句话简要地概括出本文的主要内容是什么？概括出本文的主要内容是什么？ 明确：本文要讲的是宇宙的未来明确：本文要讲的是宇宙的未来问题，作者预测了宇宙的两种结局：问题，作者预测了宇宙的两种结局：或膨胀，或坍缩。或膨胀，或坍缩。科学家有信心预言未来科学家有信心预言未来科学预言更可靠些科学预言更可靠些巫师的预言模棱两可巫师的预言模棱两可宗教的预言屡测屡败宗教的预言屡测屡败预言不
7、可靠，荒谬预言不可靠，荒谬物理方面的方程具有混沌性物理方面的方程具有混沌性制约大脑的方程具有混沌性制约大脑的方程具有混沌性不能预言人类的未来不能预言人类的未来宇宙的行为在大尺度下简单而不混沌宇宙的行为在大尺度下简单而不混沌可以预言宇宙的未来可以预言宇宙的未来宇宙的未来有两种可能宇宙的未来有两种可能继续膨胀继续膨胀无限坍缩以至成一点无限坍缩以至成一点取决于宇宙的平取决于宇宙的平均密度均密度宇宙现在的密度非常接近于宇宙现在的密度非常接近于区分膨胀与坍缩的临界点区分膨胀与坍缩的临界点两种可能都有发生两种可能都有发生提炼要点 1 1、作者预测宇宙的未来，得到的两种结局的关键性、作者预测宇宙的未来，得到
8、的两种结局的关键性因素是什么？（因素是什么？（1616段）段）明确：平均密度。如果平均密度小于临界值，宇宙就明确：平均密度。如果平均密度小于临界值，宇宙就将永远膨胀；如果它大于临界值，宇宙就可能坍缩。将永远膨胀；如果它大于临界值，宇宙就可能坍缩。探究内涵 2 2、既然平均密度决定着宇宙的命运，那平均密度是多、既然平均密度决定着宇宙的命运，那平均密度是多少呢，作者在文中有准确说明吗？作者为什么不说？少呢，作者在文中有准确说明吗？作者为什么不说？又为什么不确定呢？又为什么不确定呢？临界值：事件或者事物将要发生变化而却尚没有发生临界值：事件或者事物将要发生变化而却尚没有发生变化时的数值。宇宙现有密度
9、非常接近于把坍缩与无变化时的数值。宇宙现有密度非常接近于把坍缩与无限膨胀区分开来的临界密度。限膨胀区分开来的临界密度。严谨的科学态度严谨的科学态度3 3、作者在、作者在1717段中说可以通过观测来估计宇宙的平段中说可以通过观测来估计宇宙的平均密度，但为什么又确定不了平均密度？均密度，但为什么又确定不了平均密度？明确：因为宇宙中还包括所谓的暗物质。明确：因为宇宙中还包括所谓的暗物质。“例如，如果你稍微改变一下你旋转赌盘的方式，例如，如果你稍微改变一下你旋转赌盘的方式，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。
10、的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。” 交流讨论 在阐明科学道理的时候，作者用了一些人们熟知的事在阐明科学道理的时候，作者用了一些人们熟知的事例，有助于我们理解文章的观点。例，有助于我们理解文章的观点。试举例说明。试举例说明。用这个比喻生动地说明了用这个比喻生动地说明了“即便我们知道了制约宇即便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宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来的未来”；将将“赌轮盘赌轮盘”的不确定性和的不确定性和“制约宇宙的有关定律制约宇宙的有关定律”的物理方程的解具有混沌性质一语说透，妙趣横的物理方程的解具有混沌性质一语说透，妙趣横生。生。也
11、生动说明了科学预言不是赌博，对宇宙未来也生动说明了科学预言不是赌博，对宇宙未来的预测要十分谨慎。的预测要十分谨慎。这有一点像再投胎。如果有人声称一个新生的这有一点像再投胎。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，它是完全有什么意义呢？人们可以同样地讲，它是完全不同的个体。不同的个体。形象地说明宇宙在大挤压处终结后，并不是任形象地说明宇宙在大挤压处终结后，并不是任何发生在何发生在“之后之后”的事件都是另一个相分离的的事件都是
12、另一个相分离的宇宙的部分。宇宙的部分。 用比喻的方式将深奥的理论说得通俗易懂用比喻的方式将深奥的理论说得通俗易懂1 1、生动的导引、生动的导引 演讲者从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，既增加了趣味演讲者从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，既增加了趣味性，又深化了讲演的主题性，又深化了讲演的主题在与巫术的对比中，更显出了在与巫术的对比中，更显出了科学的求实精神。科学的求实精神。2 2、严谨的推理、严谨的推理3 3、幽默的语言、幽默的语言“这些日期使股票市场下跌。虽然它使我百思不解，为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用股票来换钱，假定你在世界末日什么何世界的终结会使人
13、用股票来换钱，假定你在世界末日什么也带不走的话也带不走的话”“只有数完了名单，审判日才降临到那些不列在名单上只有数完了名单，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的人。幸运的是，数人名看来要花很长的时间”“如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。所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，以保万无一失以保万无一失”演讲的特点 这是美国这是美国宇航局海宇航局海盗号环绕盗号环绕器拍摄的器拍摄的火星全球火星全球照片。图照片。图中可以清中可以清晰地看到
14、晰地看到巨大的巨大的“水手谷水手谷”。水手谷长水手谷长约约40004000公公里，深度里，深度约约8 8公里公里火星表面火星表面火星表面的景色。这是由着陆在火星表面的探路火星表面的景色。这是由着陆在火星表面的探路者号探测器拍摄的。远处可见名为者号探测器拍摄的。远处可见名为“双子峰双子峰”的的火星山峰火星山峰这是位于北天天龙星座的行星状星云这是位于北天天龙星座的行星状星云 NGC NGC 65436543，俗称，俗称“猫眼星云猫眼星云”。距地球约。距地球约30003000光光年年沙漏星沙漏星云云”MyCnMyCn1818距地距地球约球约80008000光光年。它年。它是一个是一个年轻的年轻的行星状行星状星云星云这是著名的这是著名的“指环星云指环星云”M57M57。这个行星状星。这个行星状星云的直径约是云的直径约是1 1光年，距地球约光年，距地球约10001000光年，位光年，位于天琴座于天琴座这是距地球约这是距地球约30003000光年的光年的“蛋形星蛋形星云云” 。其中。其中央的恒星与太阳类似，它成为一颗红巨星还不央的恒星与太阳类似，它成为一颗红巨星还不到一百年到一百年这是著名的这是著名的“蟹状星云蟹状星云”。“蟹状星云蟹状星云”是一是一颗颗10541054年爆发的超新星的遗迹，距地球约年爆发的超新星的遗迹，距地球约65006500光年光年
