七年級語文上冊 第五單元 第22課《宇宙里有些什么》宇宙的誕生同主題閱讀 蘇教版

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宇宙的誕生 科學家認為它起源為137億年前之間的一次難以置信的大爆炸.這是一次不可想像的能量大爆炸,宇宙邊緣的光到達地球要花120億年到150億年的時間.大爆炸散發(fā)的物質(zhì)在太空中漂游,由許多恒星組成的巨大的星系就是由這些物質(zhì)構(gòu)成的,我們的太陽就是這無數(shù)恒星中的一顆.原本人們想象宇宙會因引力而不在膨脹,但是,科學家已發(fā)現(xiàn)宇宙中有一種 “暗能量”會產(chǎn)生一種斥力而加速宇宙的膨脹. 大爆炸后的膨脹過程是一種引力和斥力之爭,爆炸產(chǎn)生的動力是一種斥力,它使宇宙中的天體不斷遠離；天體間又存在萬有引力,它會阻止天體遠離,甚至力圖使其互相靠近.引力的大小與天體的質(zhì)量有關(guān),因而大爆炸后宇宙的最終歸宿是不斷膨脹,還是最終會停止膨脹并反過來收縮變小,這完全取決于宇宙中物質(zhì)密度的大小. 理論上存在某種臨界密度.如果宇宙中物質(zhì)的平均密度小于臨界密度,宇宙就會一直膨脹下去,稱為開宇宙；要是物質(zhì)的平均密度大于臨界密度,膨脹過程遲早會停下來,并隨之出現(xiàn)收縮,稱為閉宇宙. 問題似乎變得很簡單,但實則不然.理論計算得出的臨界密度為510^-30克/厘米3.但要測定宇宙中物質(zhì)平均密度就不那么容易了.星系間存在廣袤的星系間空間,如果把目前所觀測到的全部發(fā)光物質(zhì)的質(zhì)量平攤到整個宇宙空間,那么,平均密度就只有210^-31克/厘米3,遠遠低于上述臨界密度. 然而,種種證據(jù)表明,宇宙中還存在著尚未觀測到的所謂的暗物質(zhì),其數(shù)量可能遠超過可見物質(zhì),這給平均密度的測定帶來了很大的不確定因素.因此,宇宙的平均密度是否真的小于臨界密度仍是一個有爭議的問題.不過,就目前來看,開宇宙的可能性大一些. 恒星演化到晚期,會把一部分物質(zhì)（氣體）拋入星際空間,而這些氣體又可用來形成下一代恒星.這一過程會使氣體越耗越少,以致最后再沒有新的恒星可以形成.10^14年后,所有恒星都會失去光輝,宇宙也就變暗.同時,恒星還會因相互作用不斷從星系逸出,星系則因損失能量而收縮,結(jié)果使中心部分生成黑洞,并通過吞食經(jīng)過其附近的恒星而長大. 10^17～10^18年后,對于一個星系來說只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,這時,組成恒星的質(zhì)子不再穩(wěn)定.當宇宙到10^24歲時,質(zhì)子開始衰變?yōu)楣庾雍透鞣N輕子.10^32歲時,這個衰變過程進行完畢,宇宙中只剩下光子、輕子和一些巨大的黑洞. 10^100年后,通過蒸發(fā)作用,有能量的粒子會從巨大的黑洞中逸出,并最終完全消失,宇宙將歸于一片黑暗.這也許就是開宇宙末日到來時的景象,但它仍然在不斷地、緩慢地膨脹著. 閉宇宙的結(jié)局又會怎樣呢?閉宇宙中,膨脹過程結(jié)束時間的早晚取決于宇宙平均密度的大小.如果假設(shè)平均密度是臨界密度的2倍,那么根據(jù)一種簡單的理論模型,經(jīng)過400～500億年后,當宇宙半徑擴大到目前的2倍左右時,引力開始占上 風,膨脹即告停止,而接下來宇宙便開始收縮. 以后的情況差不多就像一部宇宙影片放映結(jié)束后再倒放一樣,大爆炸后宇宙中所發(fā)生的一切重大變化將會反演.收縮幾百億年后,宇宙的平均密度又大致回到目前的狀態(tài),不過,原來星系遠離地球的退行運動將代之以向地球接近的運動.再過幾十億年,宇宙背景輻射會上升到400開,并繼續(xù)上升,于是,宇宙變得非常熾熱而又稠密,收縮也越來越快. 在坍縮過程中,星系會彼此并合,恒星間碰撞頻繁.一旦宇宙溫度上升到4000開,電子就從原子中游離出來；溫度達到幾百萬度時,所有中子和質(zhì)子從原子核中掙脫出來.很快,宇宙進入“大暴縮”階段,一切物質(zhì)和輻射極其迅速地被吞進一個密度無限高、空間無限小的區(qū)域,回復(fù)到大爆炸發(fā)生時的狀態(tài)