宇宙的起源与演化

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1、第五章宇宙的起源与演化一、宇宙的起源和演化二、生命的起源（化学进化）三、生命的演化（生物进化）四、对生命和相关问题的思索1．宇宙，是创生还是自创生？1）——创生，原始、宗教的理论。（1）盘古开天地之说。一、宇宙的起源和演化（一）几种宇宙起源说（2）耶稣创世纪之说。2）——自创生，以现代科学框架为基础的理论。——“宇宙学”（1）静态宇宙模型（2）膨胀宇宙模型（3）大爆炸宇宙模型一、宇宙的起源和演化（一）几种宇宙起源说1．宇宙，是创生还是自创生？1）——创生，原始、宗教的理论。（二）宇宙学中的几种模型介绍1．静态宇宙模型1）宇宙是一个四维的时空连续区，具有有限空间体积，表现为自身闭合，近

2、似于球面空间。2）天体均匀地分布在庞大的空间内。一、宇宙的起源和演化特点：（1）有限无界性。——弯曲的封闭体（2）有物质无运动。一、宇宙的起源和演化（二）宇宙学中的几种模型介绍1．静态宇宙模型2．膨胀宇宙模型1930年英国天文学家爱丁顿提出了膨胀宇宙的假说。（二）宇宙学中的几种模型介绍（三）宇宙大爆炸与演化1．宇宙如何爆炸1）宇宙起源于一个“原始火球”。——温度极高，物质密度极大。2）是充满整个空间的爆炸。一、宇宙的起源和演化2．宇宙如何演化第一阶段，宇宙极早期第二阶段，元素起源期（核合成阶段）一、宇宙的起源和演化（三）宇宙大爆炸与演化第三阶段，实物阶段（四）大爆炸假说的思考与问题1

3、．通过演绎，可得出如下结论：1）膨胀使现有星球离我们远去，但星系互相远离的速度并不是到处都均匀一致。2）现在的宇宙中应残存着热辐射场；由于膨胀，原辐射的温度会不断下降。3）残存辐射场应携带有当时物质分布的信息。4）认为粒子族的总数不应超过4个或5个。一、宇宙的起源和演化2．存在难以跳跃的障碍：1）奇点问题。2）物质各项同性问题。3）某些星系运动异常，难以和全部星系保持和谐。4）微波背景辐射表明，当时和现存的背景都是均匀一致的。一、宇宙的起源和演化（四）大爆炸假说的思考与问题3．启示：1）生动勾画了宇宙的起源过程。2）大爆炸宇宙模型揭示了宇宙有生有灭，有其产生与消亡的历史。3）人们的认

4、识是一个不断深入的过程。一、宇宙的起源和演化（四）大爆炸假说的思考与问题（五）宇宙的未来和恒星的归属1．宇宙的未来：1）宇宙封闭说（振荡性模型）一、宇宙的起源和演化2）宇宙开放说（膨胀性模型）一、宇宙的起源和演化（五）宇宙的未来和恒星的归属1．宇宙的未来：2．恒星的归属1）白矮星形态2）中子星形态3）黑洞形态（五）宇宙的未来和恒星的归属1．180亿年前，宇宙起源并开始演化。2．50亿年前，太阳系起源并开始演化。3．46亿年前，地球诞生，无机物形态的演化。4．35亿年前，有机物的出现和生命的进化。二、生命的起源（化学进化）创世说地球上生命的起源热泉生态系统自组织起源说生命活力论生　命　

5、的　起　源自然发生说……目的论宇宙胚胎说1．神创论2．目的论1）外在目的论2）内在目的论二、生命的起源（化学进化）（一）生命起源的几种观点内容——“四因说”（1）质料因—事物是什么物质构成的；（2）形式因—事物本质属性（含结构、功能）是什么样的模式；（3）动力因—事物形成和运动是由什么样的作用力决定的；（4）目的因—事物运动最终要达到什么样的目的。（一）生命起源的几种观点2．目的论2）内在目的论3．生命活力论4．自然发生论5．宇宙胚胎说（遍原论）1）外星人带来的生命。2）陨石中含有构成生物体所需要的有机物。6．热泉生态系统7．自组织起源说（一）生命起源的几种观点条件：一个远离平衡态的

6、非线性的开放系统；机理：系统通过不断与外界交换物质和能量，造成内部某个参量的变化达到一定的阈值，因涨落使系统可能发生突变；结果：由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。“有序”意味着在某些方面的对称性减少或对称性破缺。“无序”意味着在某些方面具有更多的对称性。系统的对称性越高，有序度越低。普里戈金(IlyaPrigogine)耗散结构理论这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持，称之为“耗散结构”。——又称为自组织现象。普里戈金(IlyaPrigogine)耗散结构理论1．原始地球是一个开放系统2．原始地

7、球内的非线性相干1）原始大气中各种物质之间的相互作用。2）原始大气物质与地面物质之间的相互作用。3）地面物质之间的相互作用。3．原始地球是一个远离平衡的体系4．原始地球中的涨落起重要作用（二）原始地球的耗散结构1．从原始大气到简单有机物1）生命起源的条件（1）物质基础（2）能量催化（3）生成场所2）转变的结果——生成有机小分子（三）生命是通过化学途径起源的1．从原始大气到简单有机物美国化学家米勒模拟原始地球环境的实验。2．从简单有机物到生物大分子1）生物大