大学物理素材-前沿浏览-宇宙主宰.doc

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1、第一篇谁是宇宙的主宰人们常把自己崇拜的人、事或物冠以伟大，宏大，高大等词。但是，只有当你认识了宇宙，你才能真正懂得什么是大。所以学习、认识宇宙会使你心胸无限开阔。宇宙创造了物质无素，造就了水，造就了阳光、造就了生命、造就了人类。宇宙是万物之母，宇宙以她的时空包容了一切，以至永恒。人类创造了生产工具，创造了文字，创造了科学，创造了艺术，创造了文明。人类是宇宙之精灵，人类用自己的思想和科学实践探索宇宙的奥秘，以至无穷。宇宙给予人类的是水，空气、阳光、能源和知识、智慧。人类给予宇宙的应该是科学的改造开发和合理

2、的保护。人与自然“天人合一”方能达到和谐共处的佳境。至于谁是宇宙的主宰，是神？是人？还是宇宙自己？读者在阅读本篇后，自会找到答案。第一章宇宙与人类什么是宇宙？很古的时候，人们就在思索这个问题。战国《尸佼》中记载：“天地四方曰宇，古往今来曰宙，”《墨子》中也有“宇，蒙东西南北，久，合古今旦莫”的说法。这里，久是古字宙，莫即暮。古人的意思十分明白，宇指空间，宙指时间，宇宙指的是时间和空间，统称时空。时空又是与物质的存在及其运动变化相关的。随着物质的产生，它们运动变化及相互作用，宇宙经历着自己的创生、运动及变

3、化。人类自身也是在宇宙特定的演化阶段、特定的时空中诞生的，从根本上讲，人类是宇宙创造的。如果我们说地球是孕育人类的母亲，那么宇宙则是人类的最老最老的老祖母了。宇宙创造了人类，孕育着人类，她是人类生命之母、智慧之源。宇宙创造了人，这正是宇宙的英明。试想，如果宇宙间没有能思维、懂情感的高智商生命，谁来赞叹宇宙的浩然气势，谁来探索宇宙无穷尽的奥秘，谁又来欣赏宇宙的壮观奇景？可以说如果没有人类，宇宙将虽生犹死。也许有一天，太阳将会让地球的人类毁灭，但宇宙会在另外的星系中创造新的“人类”，宇宙与人类都是永恒的。第

4、一节天地四方曰宇古往今来曰宙在任何地方，天空给人的印象是一个中部隆起，四周下垂的半球形称为天穹。太阳、月球以及所有行星在天穹上运行，恒星像钻石一样镶嵌在天穹。在半球形的无穹下面，是一个圆而平的地面，中心就是观测者本人。南北朝时有民歌唱道：“天似穹庐，笼盖四野”，人类对宇宙的认识皆从此处开始。在航天技术高度发展的现代，卫星充斥地球上空，人类已经登上月球，并把探测器送到火星的土地上。人们对宇宙充满了更多的幻想和渴望。谁不想来坐坐宇航器到太空中去遨游呢？一个晴朗的秋夜，你在屋顶或凉台上仰望天穹，满天星斗闪烁，

5、你似乎落入这浩翰的宇空，自由地去观赏。在生活中，我们计算时间用时、分、秒；而在宇宙中，时间可长至百亿年以上。空间距离不再用千米计算，而是光年，1光年等于9.45×1012千米，相当于太阳到地球距离的6万多倍。让我们从宇宙的最边缘出发；那里是一些奇特的类星体，经常以每秒25万千米的速度运动，类星体的中心，有巨大的黑洞，围绕黑洞的吸积盘向四周释放高能射线。图1-1类星体，它发出强烈蓝光和x射线。图1－1宇宙边缘的类星体在距地球数百万光年的地带，是同我们银河系相似的许多外星系，它们均匀地分布在这个十分广阔的地

6、带。其中，仙女座与我们银河系相邻，它是由约4000亿颗星球组成的巨大旋涡，直径约10万光年，中央聚集着高龄星球，周围是新兴的星球及星际物质（见图1-2）。我们的银河系为椭圆形，直径约15万光年（见图1-3），中心厚度15万光年，中心核呈圆形，四周的圆盘上有2000亿颗恒星，太阳是其中一颗较年轻的恒星，银河系因在天上像一条用牛奶泼洒成的河而得名，它有许多年龄各异、性质不同的星云和星座。现在让我们从数百万光年的地带来到距我们十多万光年的银河系。银河系中有数不清的星云和星系。麦哲伦星云是一个棒旋星云，中心呈棒

7、状，旋臂由棒两端展开（见图1-4）。蔷薇星云距地球4600光年，直径达70光年，年龄有1000万年，它的质量为太阳的1万倍，块状气体中心温度近1000万摄氏度，压强为101325亿千帕，远远望去它像一朵绽开的蔷薇花，新的恒星正在这里形成（图1-5）。再向地球方向靠近，武仙座距地球2400光年，直径30光年，有30万颗与银河同龄的星球，年龄多在102～130亿年，再看一个像海乌贼状的猎户座星云，它由三颗星球排成带状，直径为25光年（图1-6），它是一个红外天体。还有一个像指环状的天琴座星云，在黑暗中，她散

8、发出一圈瑰丽的光辉（图1-7）。它已步入老年，外周趋于圆形，老年星云中的星球体积比其诞生时要大数十倍到数百倍。金牛座的昴宿散开星团，由100多颗闪耀亮丽蓝光的年轻星球组成，平均年龄4万年，是由气体、尘埃聚集而成的年轻星体，周围的气层云形成带蓝色的星光（图1-8）。最有趣的蟹状星云，它在一次超新星大爆炸中产生，中心有一颗中子星，直径只有数十千米，以每秒33周的频率高速旋转，可谓天空中的陀螺，由中子星的两极发出电波、光及x射线，像探照灯一样，周