上海交通大学：《科学前沿与哲学》教学资源_第7讲 大爆炸与宇宙起源

第7讲大爆炸与宇宙起源

第7讲 大爆炸与宇宙起源

1.观代字宙学的若干大事 广义相对论(Einstein,1915) 宇宙学原理(Einstein,1917) 爱因斯坦宇宙(1917) Friedmann宇宙(1922) 哈勃发现宇宙膨胀（1929) 大爆炸宇宙学(Gamow,1946) 原初核合成(Gamow) 宇宙微波背景辐射的发现(Penzias-Vilson,1965) 暴胀宇宙(Guth,1982) 宇宙微波背景辐射黑体谱与各向异性(1990，COBE) 宇宙加速膨胀的发现(Reiss一Perlmutter,1998)

n 广义相对论 (Einstein, 1915) n 宇宙学原理 (Einstein, 1917) n 爱因斯坦宇宙 (1917) n Friedmann宇宙 (1922) n 哈勃发现宇宙膨胀（1929） n 大爆炸宇宙学 (Gamow, 1946) n 原初核合成(Gamow) n 宇宙微波背景辐射的发现 (Penzias-Wilson, 1965) n 暴胀宇宙 (Guth, 1982) n 宇宙微波背景辐射黑体谱与各向异性（1990，COBE） n 宇宙加速膨胀的发现（Reiss－Perlmutter，1998）

人手的尺度在粒子与字宙中向（字 x10,000 C临 1 薄 Galaxy Clustera x100 Moleculos 流游 通2 丁10 Miky Way Galaxy x 1 blllion ● Atoms ×10,00 ④白Bementary Solar System Partclos x100,000 老的 夸克 x10.000 Mountain x10,000

宇宙 夸克

宇宙学原理 历史上：爱因斯坦的简化假设 实际观测：当时只是银河系？ 20世纪20年代：星云一星系大辩论，扩 展到大尺度 将来会看到：CMB(微波背景辐射)给出 了极高度的“均匀各向同性”：极高度支 持宇宙学原理

宇宙学原理 n 历史上：爱因斯坦的简化假设 n 实际观测：当时只是银河系？ n 20世纪20年代：星云－星系大辩论，扩 展到大尺度 n 将来会看到：CMB（微波背景辐射）给出 了极高度的“均匀各向同性” ：极高度支 持宇宙学原理

宇宙学原理 ■ 宇宙在大尺度（亿万光年）上是 各向同性的、均匀的。 宇宙没有中心，也没有边界。 在任何一个典型星系上观测宇宙 及其规律都是一样的。 宇宙在大尺度上可以看作一个以 星系作为分子的均匀气体。 一句给：字宙是一个 如质在其中几乎构与分 布的体系，没有特殊的 观察者

宇宙学原理 n 宇宙在大尺度（亿万光年）上是 各向同性的、均匀的。 n 宇宙没有中心，也没有边界。 n 在任何一个典型星系上观测宇宙 及其规律都是一样的。 n 宇宙在大尺度上可以看作一个以 星系作为分子的均匀气体。 n

牛顿还是爱因斯控？

牛顿还是爱因斯坦？

件颜框架无法研究宇宙学 如果有限，问： 1)中心在哪里？ 2)边界在哪里？边界外是什么？ 如果无限，问： 1)夜里为什么天黑？ Olbers之谜 2)如何称重量？ ---Seeliger之谜

牛顿框架无法研究宇宙学 n 如果有限，问： 1）中心在哪里？ 2）边界在哪里？边界外是什么？ n 如果无限，问： 1）夜里为什么天黑？ ------ Olbers之谜 2）如何称重量？ ------ Seeliger之谜

无限的宇宙没有黑夜！ {2 Olbers

无限的宇宙没有黑夜！ Olbers

Olbers之继 亮度与距离平方成反比。 不同距离上贡献的总亮 度是一样的。 无限大空间贡献的将是 无限亮。 黑夜应当是明亮的。 1964年，哈里森认为，上 述论证的错误在于假定恒 星一直发光，如果考虑恒 星寿命，就会得出遥远恒 观察者 星的辐射能密度太小了

 ·  · · 亮度与距离平方成反比。 不同距离上贡献的总亮 度是一样的。 无限大空间贡献的将是 无限亮。 黑夜应当是明亮的。 1964年，哈里森认为，上 述论证的错误在于假定恒 星一直发光，如果考虑恒 星寿命，就会得出遥远恒 星的辐射能密度太小了。 Olbers 之谜 观察者

Seeliger之继 ■引力也是与距离平方 成反比。 从无限宇宙来看，引 力问题也会出现无限 大或不确定。 ■引力势△0=4πGp

Seeliger 之谜 n 引力也是与距离平方 成反比。 n 从无限宇宙来看，引 力问题也会出现无限 大或不确定。 n 引力势   4G