《自然图景》PPT课件

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1、第二章物质运动的自然图景1第二章物质运动的自然图景第一节人类对物质运动的认识一、自然界的物质性列宁：“物质是标志实在的哲学范畴，这种客观实在是人通过感觉感知的，它不依赖于我们的感觉而存在，为我们的感觉所复写，摄影，反映”。注意点：（1）物质的根本特性是客观实在性。爱因斯坦说过:“相信一个离开知觉主体而独立的外在世界，是一切自然科学的基础”。揭示了一切物质形态的共同本质。（2）物质的可感知性。2第二章物质运动的自然图景轻子夸克名称电荷电子（e）-1Ⅰ电中微子（Ve）0名称电荷上（u）+2/3下（d）-1/3μ子（μ）-1Ⅱμ中微子

2、（υμ）0奇（S）-1/3粲（C）+2/3τ子（τ）-1Ⅲτ中微子（υτ）0顶（t）+2/3底（b）-2/312种“基本粒子”3第二章物质运动的自然图景四种基本力力的类型引力弱力电磁力强力或核力力程无限远约小于10-18米无限远约小于10-15米力的强度10-3810-1310-21传递力的粒子不知道中间玻色子光子胶子作用对象一切物体强子，轻子带电及带磁矩粒子强子，夸克4第二章物质运动的自然图景二、物质形态的多样性物质形态是对物质存在方式所作的科学描述，它充分体现了物质世界的多样性。物质形态大体可以划分为如下类型：1.固态，是指

3、具有固定体积和形状的物质形态。2.液态，是指具有一定的体积而无固定形态的物质形态。3.气态，是指无一定的体积和形状的一种物质形态。4.场，是一种与实物相对应的物质形态，如引力场、电磁场、介子场等，与实物的间断性相比，场具有连续性、可叠加性、不具有静止质量等特征。5第二章物质运动的自然图景5.等离子态，是由数目几乎相等的正负离子所构成的一种物质形态。它是在气态物质温度升至几千度，气体的原子外层电子脱离原子而形成的，所以又叫等离子气体。现代天文学研究表明，宇宙物质的99%以上是处于这种状态。如大量的星际物质、火焰和电弧中的高温部分，

4、太阳和其它恒星的表面气层也都有等离子态物质。6.超密态，是物质处于密度极高、压力极大的存在方式。如白矮星由电子简态组成，中子星则完全由中子组成。7.真空态，是指量子场处于能量最低时的物质形态。有人将真空描述为负能态粒子海洋，也就是说真空是由负能态粒子所充盈。6第二章物质运动的自然图景自然图景所谓自然图景，就以自然科学的认识为基础所形成的对自然界演化方式的系统概括。通常以四大演化，即天体的演化、地球的演化、生物的演化和人类的演化，概括自然界的演化图景。7第二章物质运动的自然图景第二节宇宙的演化什么是宇宙，它有没有起源和终结？这个被

5、思考了几千年的古老问题，仍然是今天宇宙学研究的前沿课题。在我国的战国时代，尸佼把宇宙定义为时间和空间，他说：“四方上下曰宇，往古来今曰宙”。至今看来，这个定义仍然闪耀着真理的光辉。8第二章物质运动的自然图景一、现代宇宙模型的发展1、牛顿静态的宇宙模型在牛顿的理论中，时间和空间都是无限的，并且时空的性质与物质是没有关系的。时间与空间犹如一个大箱子，在这个箱子中，不管放不放东西，也不管放多少东西，箱子的性质是永远不会改变的。描述这种时空的几何学是欧几里得几何。9第二章物质运动的自然图景奥伯斯佯谬1826年，德国天文学家奥尔伯斯(H.

6、W.Olbers)指出，牛顿的静止、均匀、无限的宇宙会导致一个重大的矛盾。如果宇宙是充满无限数目的星体的欧几里得空间，并假定星体分布是均匀的，那么任何时候射到地球上的辐射总量都应为无限大，这样夜晚应该与白天一样亮。这个显然与观测事实不符的荒谬结论，被称为奥伯斯佯谬。10第二章物质运动的自然图景E地=∫0∞3πR2·N（R）·E/R2·dR=∫0∞3πNE·dR=3πNE·R‖0∞∞11第二章物质运动的自然图景在牛顿静宇宙模型里，克服奥尔伯斯佯谬的办法之一是假设宇宙有限，而且地球位于宇宙中心。但是，这在哲学上是不能接受的。另一办法

7、是假设宇宙中的物质分布是不均匀的，即宇宙间的天体和天体系统不仅在小尺度上（如太阳系、星系等）有聚成团的倾向，而且在大尺度上也是这样。但是，这些假设都没有获得观察事实的支持。12第二章物质运动的自然图景2、爱因斯坦的宇宙模型1916年，爱因斯坦提出广义相对论。这一理论主张时间和空间并不像人们一贯认为的那样，只是一个让物体在其中运动而本身却不受影响的容器，而更像是一个形状依赖于其上所载小球的弹性薄膜。这种关于时间、空间和引力的全新理论，不仅正确地预言了日全食时掠过太阳边缘的星光会发生1.75角秒的偏折，而且完满地解释了牛顿引力理论不

8、能说明的水星近日点每百年前移42角秒的现象，因而逐步得到人们的公认。13第二章物质运动的自然图景1917年，爱因斯坦在“根据广义相对论对宇宙所作的考查”一文中，提出了静态有限无边的宇宙模型。这是现代宇宙学的第一个理论模型，由此，揭开了现代宇宙学发展的序幕。（18