深度解读幼儿综合素质难点：科学常识之现代宇宙学

上传者：安学利
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上传时间：2018-10-17
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深度解读幼儿综合素质难点：科学常识之现代宇宙学

　　中小学教师职业道德规范教师资格证报名条件宇宙学是在天文学基础上发展起来的，主要研究宇宙的本质、结构、空间分布以及演化规律。

　　一、现代宇宙学的理论基础

　　广义相对论是现代宇宙学研究的理论基础。广义相对论建立了空间、时间是随着物质分布和运动速度的变化而变化的理论，从而为现代宇宙学奠定了重要理论基础。广义相对论认为，空间一时间本质上是物质客体的广延性和持续性，它本身不是独立存在的。这一思想由于其革命性和数学形式上的深奥，在一段时间里不为科学界所接受。但由于得到越来越多的实验证实，今天广义相对论已被公认为研究大尺度时空的理论基础。这些实验主要包括：(1)水星近日点的进动；(2)光谱引力红移；(3)光线在引力场中偏转。自此，广义相对论被科学家称为人类思想史上最伟大的成就之一。

　　二、宇宙研究的观察手段

　　1.多普勒效应与谱线红移

　　多普勒效应是物理学测定物体运动速度的有力手段。它描述了这样一种现象：即面向观察者运动的光源谱线(与静止光源相比)将向高频(即光谱蓝端)移动，而背向观察者运动的光源谱线将向低频(即红端) 移动，波长的相对移动量与相对运动速度成正比。

　　1929年，美国科学家哈勃在仔细研究了一批星系的光谱之后发现，除个别例外，绝大多数星系的光谱都表现出红移，而且红移量大致同星系的距离成正比。如果将红移解释为多普勒效应，那就意味着所有星系都在离地球而去，其退行速度和与地球的距离成正比。这一重要发现证实了宇宙是不断膨胀的，它不仅说明宇宙的无限性，也说明物质运动的绝对性，还说明宇宙在不断地演化和发展。爱因斯坦本人根据这一发现，自动放弃了静态宇宙结构模型。

　　2.电磁波的应用

　　电磁波可以传递宇宙的各种信息。通过电磁波传递宇宙的各种信息，天文学家们可以对宇宙的结构、起源和演化进行研究。比如，利用光学望远镜可以接收到可见光传来的天体信息；利用射电望远镜可以接收天体传来的射电波；利用装置着探测天体的红外线、紫外线、x射线和射线等各种仪器的卫星、高能天文台，接收全部电磁波传来的信息，研究不同类型的天体状况，分析宇宙的结构和它们的演化过程。

　　3.宇宙演化的大爆炸模型

　　在20世纪40年代末，美国物理学家伽莫夫等提出了大爆炸宇宙模型。这一模型认为，宇宙起源于160亿年前温度和密度极高的原始火球的一次大爆炸，大爆炸的时刻就是今天所观察到的宇宙的开端；当时的温度高达100亿度以上，物质密度极大，整个宇宙体系达到平衡，宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态物质混合而成的宇宙汤；大爆炸后，四种基本力，即引力、强力、弱力和电磁力逐一地分化出来；后来，物质形态依次演化为原子、气态物质、各种恒星体系，最后发展成今天的宇宙。

　　1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙微波背景辐射，又称3K背景辐射，是一种充满整个宇宙的电磁辐射，其对应的温度为3K。该发现为大爆炸理论提供了一个有力的证据。