universe宇宙简介.pptx

the brief introduction the brief introduction of of the universethe universeuniverseuniverseThe Universe is all of spacetime and everything that exists therein,including all planets(行星),stars（恒星）,galaxies（星系）,the contents of intergalactic space（星际空间）,the smallest subatomic particles（亚原子粒子）,and all matter and energy.Similar terms include the cosmos（宇宙）,the world,reality,and nature.Lying just beneath everyday reality is a breath taking world,where much of what we perceive about the universe is wrong.在我们习以为常的现实世界下，是另一个在我们习以为常的现实世界下，是另一个令人惊叹的世界令人惊叹的世界now ill take you to a journey that bends the rules of human experience.the evolution of the universe(宇宙的演化)the evolution of the stars(恒星的演化)the brief introduction of the black hole(黑洞)the evolution of the the evolution of the universe(universe(宇宙的演化)Quantum Fluctuations【量子波动】：【量子波动】：Under the big bang theory,quantum fluctuations cause the universe to spring into existence out of nothing根根据据大大爆爆炸炸理理论论,量量子子的的波波动动导导致致了了宇宇宙宙从从“无无”到有的突然产生。到有的突然产生。Inflationary period Afterglow light pattern 【膨【膨胀阶段的余辉光带】胀阶段的余辉光带】Surface of last scattering when the universe is about 380,000 years old,which provides the cosmic microwave background(CMB)radiation当当宇宇宙宙产产生生后后380,000380,000年年时时，它它最最后后的的散散射射表表面面为为整个宇宙提供了宇宙微波背景（整个宇宙提供了宇宙微波背景（CMBCMB）辐射。）辐射。First Stars Form【形成了第一代恒星】【形成了第一代恒星】About 400 million years after the big bang,the first stars form在在宇宇宙宙大大爆爆炸炸后后的的40,00040,000万万年年左左右右，第第一一代代恒恒星星就形成了。就形成了。Dark Ages【黑暗年代】【黑暗年代】It was very dark when there were no stars anywhere in the universe这这个个年年代代阶阶段段里里，宇宇宙宙是是非非常常黑黑暗暗的的，任任何何地地方方都没有恒星。都没有恒星。Development of Galaxies,Planets,etc.Dark Energy Accelerated Expansion【星系、行星等的发展，暗能量加速了宇宙的扩张】【星系、行星等的发展，暗能量加速了宇宙的扩张】A relatively recent event in cosmological terms,dark energy has caused the expansion of the universe to accelerate.Throughout this entire cosmological evolution,the universe has been expanding,as outlined by the theory of general relativity.It accelerated very quickly during the inflationary period,then slowed down significantly and seems to have expanded relatively consistently,but recent results have indicated that a strange new substance,dark energy,is actually speeding up the acceleration.在在宇宇宙宙学学术术语语方方面面比比较较近近期期的的事事件件是是暗暗能能量量已已造造成成了了宇宇宙宙加加速速膨膨胀胀。贯贯穿穿整整个个宇宇宙宙的的进进化化，如如广广义义相相对对论论所所概概述述的的那那样样，宇宇宙宙已已经经在在不不断断扩扩大大。在在膨膨胀胀阶阶段段，扩扩大大加加速速得得很很快快，然然后后显显著著地地减减慢慢，而而且且在在这这个个阶阶段段里里膨膨胀胀似似乎乎比比较较一一致致，但但最最近近研研究究结结果果所所表表示示的的一一个个奇奇怪怪的的新新物物质质，暗暗能能量量，实实际际上上是它在使宇宙扩大加速地加快。是它在使宇宙扩大加速地加快。费里德曼模型费里德曼模型支撑费里德曼模型的基本理论支撑费里德曼模型的基本理论1.1.任何两个星系相互离开的速度是与他们之间的距离成正比的任何两个星系相互离开的速度是与他们之间的距离成正比的2.2.广广义义相相对对论论和和量量子子力力学学的的不不确确定定原原理理（测测不不准准原原理理）：时时间间和和空空间间都都是是有有限限而无界的而无界的两个假设两个假设1.1.从任何方向观测宇宙都相同从任何方向观测宇宙都相同2.2.从任何地点观测宇宙都相同从任何地点观测宇宙都相同三种类型三种类型1.1.膨膨胀胀率率 引引力力（宇宇宙宙膨膨胀胀速速率率极极快快，引引力力对对它它只只有有很很小小的的作作用用，但但永永远远无无法法使使他他停停止止星星系系间间的的距距离离由由初初始始距距离离0 0逐逐步步增增大大星星系系以以不不变变的的速速度度离离开开宇宙加速度膨胀）宇宙加速度膨胀）3.3.膨膨胀胀率率略略大大于于引引力力（宇宇宙宙的的膨膨胀胀率率刚刚好好避避免免坍坍缩缩星星系系间间距距离离由由初初始始距距离离0 0开始增大，但星系间相互离开的速度越来越小）开始增大，但星系间相互离开的速度越来越小）费里德曼：俄罗斯费里德曼：俄罗斯 数学家和物理学数学家和物理学家，用数学方法提出宇宙模型的第一家，用数学方法提出宇宙模型的第一人，动力气象学的奠基人人，动力气象学的奠基人根据目前的研究，宇宙可能将永远膨胀下去。根据目前的研究，宇宙可能将永远膨胀下去。虽然还是有很多不确定因素存在（比如说宇宙当前的密度和膨胀虽然还是有很多不确定因素存在（比如说宇宙当前的密度和膨胀速率，比如说很多无法直接看到的暗物质，比如说速率，比如说很多无法直接看到的暗物质，比如说 其他我们还没其他我们还没有检测到的物质形式）但是我们可以肯定，即使宇宙会坍缩，至有检测到的物质形式）但是我们可以肯定，即使宇宙会坍缩，至少在另一个少在另一个100100亿年内还不至于此。亿年内还不至于此。the evolution of the the evolution of the stars(stars(恒星的演化)恒星的亮度和恒星的亮度和颜色依赖于其颜色依赖于其表面温度，而表面温度，而表面温度则依表面温度则依赖于恒星的质赖于恒星的质量量巨分子云巨分子云主序星主序星红巨星（超巨星）红巨星（超巨星）白矮星、中子星、黑洞白矮星、中子星、黑洞life cycle of starslife cycle of stars Birth of a star（恒星的诞生）（恒星的诞生）1.Protostar（原恒星）2.Brown dwarfs and sub-stellar objects（棕矮星和亚恒星）3.Hydrogen fusion（氢聚变）Mature stars（恒星的成熟）1.Low-mass stars（低质量恒星）2.Mid-sized stars（中型恒星）3.Red-giant-branch phase（红巨星支）4.Asymptotic-giant-branch phase（渐近巨星分支）5.Massive stars（大质量恒星）6.Supernova（超新星）Stellar remnants（恒星残骸）1.White and black dwarfs（白矮星和黑矮星）2.Neutron stars（中子星）3.Black holes太阳的质量不足以爆发为太阳的质量不足以爆发为超新星（超新星（supernova）。在50亿年后亿年后，太阳内的氢消耗殆尽，核心中主要是氦原子，太阳将转变成红红巨星巨星，当其核心的氢耗尽导致核心收缩及温度升高时，太阳外层将会膨胀。当其核心温度升高到100000000K时，将发生氦的聚变而产生碳，从而进入渐近巨星分支渐近巨星分支，而当太阳内的氦元素也全部转化为碳后，太阳将不再发光，成为一颗 黑矮星黑矮星（Blackdwarf）。恒星的质量是诞生时就基本确定的。一颗恒星从诞生到死亡，它的质量变化不大，但它的亮度、温度和颜色是变化的。除密近双星外，恒星在它的各个演化阶段，质量基本不变。恒星的亮度一般称为光度(恒星的发光能力)。在天文学上，用星等表示，星等越高，亮度越低。(二等星比一等星光度暗1010倍，比一等星亮1010倍的就是0 0等星，依此类推。)1.1.主序星阶段恒星质量小，亮度低。恒星质量大，亮度高。1.1.红巨星阶段外层膨胀，恒星体积增加，表面积增加，发光面积增加，亮度会增加1.1.白矮星阶段发光面积迅速减小，光度迅速减小赫罗图赫罗图纵轴：光度与绝对星纵轴：光度与绝对星等等横轴：光谱类型及恒横轴：光谱类型及恒星的表面温度星的表面温度，从左向右递减。恒星的光谱型通常可大致分为 O.B.A.F.G.K.M 七种，要记住这七个类型有一个简单的英文口诀Oh be A Fine Girl/Guy.Kiss Me!the black hole(the black hole(黑洞)definition of the black holedefinition of the black holeA black hole is a region of spacetime from which gravity prevents anything,including light,from escaping.The theory of general relativity(广义相对论)predicts that a sufficiently compact（紧凑的）mass will deform（使畸形）spacetime to form a black hole.At the center of a black hole as described by general relativity lies a gravitational singularity（引力、重力奇点）,a region where the spacetime curvature（率曲）becomes infinite（无穷大）.For a non-rotating black hole（非旋转的黑洞）,this region takes the shape of a single point and for a rotating black hole,it is smeared out to form a ring singularity（环奇点）lying in the plane of rotation（平面的旋转）.根据黑洞理论，黑洞中心存在一个密度与质量无限大的奇点，所以要定义黑洞之前，必须定义奇点奇点：空间时间在该处开始、在该处完结。爱因斯坦说，时间和空间是人们认识的错觉。（time illusion时间幻象)时间是因为宇宙万事万物的变化，让人们产生了时间的概念。在奇点处，随着宇宙的诞生，开始有了变化，是宇宙的开始。经典广义相对论预言存在奇点，但由于现有理论在该处失效，也就是说不能用定量分析的方法来描述在奇点处有些什么。thank you!thank you!