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2019幼儿教师资格综合素质考点精髓:科学常识之现代宇宙学

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发布时间:2019年07月10日 17:35:07 来源:环球网校 点击量:

【摘要】宇宙学主要研究宇宙的本质、结构、空间分布以及演化规律。广义相对论是现代宇宙学研究的理论基础。宇宙研究的观察手段分别为:多普勒效应与谱线红移、电磁波的应用和宇宙演化的大爆炸模型。

知识点:科学常识之现代宇宙学

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。

百家乐技巧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γ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。

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