宇宙纪录片

宇宙纪录片

【范文精选】宇宙纪录片

【范文大全】宇宙纪录片

【专家解析】宇宙纪录片

【优秀范文】宇宙纪录片

范文一:宇宙与人纪录片观后感

宇宙与人纪录片观后感

在这部纪录片里主要还是围绕在浩瀚的宇宙中选择了银河系,太阳系,地球作为生物产生的地点,并且经过亿万年的进化发展,终于产生了人类这种生物,并且在地球上发展出了人类文明这种相对于动物更高等更发达的文明。事实上凭借我们现有的手段和技术是完全不能确定宇宙中是否还存在其他高等生命体的。多少年来不断有人试图在广阔的宇宙中发送信号以获取其他文明的痕迹。很难说这是正确还是错误的,但无论是发现了比我们更加高等的文明还是找到了其他低等碳基生物生存的星球或星系,对于人类文明都将会是巨大的冲击。 在影片的开头就经由浩瀚的宇宙到地球讲述了人类文明出现的巨大偶然性和稀少性。我们这样的文明出现无论如何说都是十分困难的,带有极大偶然性的。人是如此的渺小,人的出生到死亡是如此的短暂,人的生命是如此的脆弱。在整个的宇宙的空间里,人又是那么的神气。我想起了一句古诗“你在桥上看风景,观风景的人在桥上看你,。明月装饰了你的窗子,你装饰了别人的梦。”在很久以前的时候,就已有如此富有哲理的诗句,把所有的万事万物都寓意其中,把整个宇宙和人深深的联系在了一起,。人在宇宙的一个小小的星球上,人在观宇宙,人用人的思维,欣赏着宇宙空间的美,人装饰了地球,地球装饰了宇宙的梦,反而,宇宙又装饰了谁的梦呢?人的智慧是很伟大,相对于宇宙又是那么的狭窄,可谓宇宙是如此的神秘。

同许多其他这种类型的纪录片一样,这部片子并没有脱出以人为主体,以渺小的人类的眼光观察我们生活的星球和我们存在的宇宙,以人类所独有的带有无尽欲望和野心的眼光看待这个世界。这个表现的并不显著,但的确是大多数该类型的纪录片必然带有的色彩。 人有聪明才智的大脑,却不可以改变世界万物的命运。相对于宇宙人的力量又是如此的渺小,人的认识能力又是如此的短浅,宇宙伟大的神秘,让无知的人们只有用神来神化了!没有办法用科学解释的,也只能把创造宇宙者的高级智能物来崇拜了!宇宙为何而存在?智能物为什么来创造宇宙呢?人只能用自己狭隘的想象来编织美丽的神话和传说来解释无法解释的东西。

人用狭隘的思维来判断宇宙的起源与整个宇宙的命运,来推断对与错,是与非,人不能相信违科学,不能相信迷信,探索了再探索,研究了再研究,没有神的存在,我想真的有神的存在的话,他可能让你发现它吗?它创造宇宙一定有它自己一目的,造物主既所谓的神-----------高级智能物,它既然有能力创造如此高级的宇宙与和像人类一样聪明的种子,它怎么会愚蠢到被渺小的人类所发现呢?谁都无法明确的证明宇宙是自然而存在的,人自然存在的,事事物物是联系在一起的,宇宙是个紧密联系在一起的整体,整个宇宙是否与宇宙之外的某一物也紧密联系在一起呢?如果有的话!那某一物是什么呢?另外某一物之外还有空间的存在吗?还有多少个另外某一物呢?宇宙神秘的面纱何时才能被完全揭开呢?等到宇宙赤裸裸的摆在人们的面前时,又是怎样的情景呢?如果人的思维能力,人的智慧,高于智能物的话,那肯定智能物的头衔也被聪明的人类所取代了,到那时整个宇宙的操纵权也被人类所控制。我想它们是没有那么愚蠢的!

范文二:《探索宇宙起源之谜》纪录片观后感

《探索宇宙起源之谜》纪录片观后感

(非纯原创)

宇宙是如何起源的,又是如何演化成今天这样一个丰富多彩的世界的,这是一个古老而又极为奥妙的世界难题。从古到今有着无数的先哲去探索、发现。 水是如此重要,它是生命形成条件中最为特殊的条件。然而再特殊也只是之一,生命的形成如此艰难苛刻。 太多的巧合才有了今天的我们,作为生命坐在这个教室安静同时带着思考的看着这个纪录片。太阳系在银河系位置之恰好,让我们幸运的坐在这里,思索探讨生命之起源。地球人是孤独的吧。科学家至今没有发现一个适合生命生存的星球。

生命的诞生恰恰取决于那个恰当的时刻,我们的一生,能否实现自我理想与追求,不也正是取决于能否把握住一个恰当的时刻吗?生命诞生条件之苛刻超乎人们的想象。从某些意义上讲,地球虽然不是宇宙的中心,却是生命的中心,是如此与众不同。但是有些人或许仍会争辩地球并没有那么特殊。如果我们相信地球是特殊的,有些人可能会辩解说,那我们不就有返古的危险了,我们不就回到了希腊数学家托勒密及他的观点,地球是整个宇宙的物理中心的那个时候了吗? 地球中心说在西方思想中一直占据着主导地位,直到十六世纪末期哥白尼提出另外一种观点,那就是行星是围绕太阳公转的,既而伽利略通过他的天文望远镜观察得到的证据证明了哥白尼是正确的,这震动了整个世界。

哥白尼学说的革命向人们描述了一个现代的理论体系,那就是地

球很普通,它只是茫茫宇宙苍穹中一个小小的行星,人类还有可能在那里找到许多象地球这样的行星,这只是有待人类去发现。但是天文学家对宇宙了解的越多,越来越多的证据表明,生命存在必需的条件就越繁多,越苛刻,这超乎人们想象。

在宇宙诞生的那一刻,也就是人们所说的宇宙大爆炸时,所有的空间圆变得无穷无穷小,而且突然地消失了。就是从这无限小的一刻开始,整个宇宙迸发开来,行星,星系,恒星形成,物质能量和太空能量密度之间的关系确定,甚至物理本身的法则也形成了,所有这一切必须从宇宙诞生中和谐稳妥的安排好,这样生命才有可能在宇宙历史的那么一刻诞生在我们这个小小的蓝色星球上。

历尽艰辛形成的宇宙,与我们人类共同栖息的地球家园,或许也正是宇宙中独一无二之美丽星球形成有着千丝万缕的联系。茫茫宇宙中,除开我们地球所处太阳系位置的恰到好处、卫星月球陪伴带来好处外,就是太阳系外看似无绪混乱的小星体也在提供着对太阳系一个适当的引力,使得其中运行星球轨道不至于变形而免于失序。

就以物理学家眼光来看宇宙形成之初所必须具备的条件来看,也远不是人之想象到的那样宽松与随意,实则是苛刻到几无形成条件,因为概率之低都是天文数字般让人难以置信,一个如此宠杂以至不能测到边界的宇宙,自形成之初至今却都是如此有序、精准,如何不叫人发自内心的惊叹呢?

死星为新生星体和卫星留下了灰尘,不禁让人联想起龚自珍那名句“落红不是无情物,化作春泥更护花”,同样今天的我们,难道不应该更加爱护地球家园,留给后代子孙一个美好的地球吗?。 假使我们乘坐时光机回到宇宙诞生后38万年,我们的眼中只有满

眼的光,这是多么神奇难以想象的情景。那么多超自然无法用科学解释的几乎不可能发生的事情发生了,人类得以诞生,不得不让科学家们想到是上帝安排好了这一切。 宇宙科学就是一步一步地超越人们的这种踏实感的历史,每一个新发现都伴随着人们的惊奇和难以置信之感,几乎每一次难题的解决,都会从相关证据中牵引出更富挑战性的新难题。为获得这些知识,人类经历了几个世纪的努力,每一个成就的取得都是继续进步的阶梯,每一个难题的发现又都是对智力的挑战……宇宙科学的发展历程既充满着理性和逻辑的魅力,又为人类留下了无尽的想象空间。 他们研究越深入,便越从相信科学转向相信宗教。或许真的存在类似上帝般有着不可思议的力量的人物,他们的爱与智慧,安排好了这一切,包括未来。很自然想到《圣经》中所言及的话:“神的事情,人所能知道的,原显明在人心里。因为神已经给他们显明。自从造天地以来,神的永能和神性是明明可知的,虽是眼不能见,但藉着所造之物,就可以晓得,叫人无可推诿”,是的,万物彰显神的荣耀,而唯叫爱神的人得益处。

范文三:宇宙美丽照片

1、现代人居住环境大都被光污染了,几乎没有机会看到漆黑的夜空上银白色的天河了,只有飞到太空才能追回儿时所看到的星空。 这是著名的仙女座大星云,是离我们银河系最近的河外星系,夏日晴空用肉眼就能看到一个小光斑,它正以极高的宇宙速度向我们的银河系飞来,数十亿年后将与我们迎面相撞 (本图取自美国NASA天空实验室的哈勃太空望远镜照片)

2、假如仙女星系中的一颗行星与地球碰撞,就会是这个样子,所有的文明将毁于一旦,无论是富翁还是乞丐,统统气化成等离子消散在宇宙真空中,不会留下一丁点痕迹,到时我们的后代也许有能力逃离这个蓝色的星球,(本图是虚构的电脑画,不是照片)

3、星系相撞在宇宙中是经常发生的,有时会有几个星系撞在一起,就如同高速公路撞车一样频繁和惨烈,本图是哈勃太空望远镜拍到的星系相撞照片

4、把望眼镜随便指向天空一个角度,都能看到无穷无尽的天体,再仔细看,每个小光斑都是一个硕大的“银河系”相比之下我们的地球太渺小了,也太微不足道了

5、再把镜头放大些看,那些光班逐渐显露出来它的本来面目,蚕豆般大小的河外星系都比我们银河系大许多,那一个小螺旋其实是数以亿万颗恒星组成的,如果不是亲眼所见,谁能相信宇宙有这么大!

6、这是M51星云,这个巨大的星系正试图吞噬它旁边的一颗小型系,看来宇宙天体也是弱肉强食,大的欺负小的,好在仙女座大星系和我们银河系差不多一样大,相遇后至少可以与他打个平手

7、这是遥远的星系相撞后的惨烈情景,阵势拉得太大了也,尾巴拖出有几百光年,不知道打斗完有没有人去给他们收尸?

8、随便放大一个河外星系,都有完美的螺旋结构,这个星系就非常像我们的银河系,不过我们居住在银河系里面,就像在雾中一样看不清自己的样子

9、每个星系的颜色不都相同,取决于它们的生成年代和组成物质,红色代表年轻些,惨白的是步入了老年期

10、这是一个老态龙钟的星系,已经没有生育能力了,不能产生新的恒星,科学家们也叫它贫血星系,你看看它惨白面孔是在等待死亡来临,够可怕的吧?

11、这是一个血气方刚的大星系,你看它有多完美,许多气体逐渐收缩凝固成新的恒星。

12、这是NGC1672星云,它一定是受到外力拉扯,或者刚刚吞下一个比自己小一些的星系,被撑得一边打嗝一边在挣扎呢

13、这个旋涡形状的天体里面一定有一个可怕的黑洞,黑洞究竟是什么?、没有人人敢进去探险,据说它连光线都会被吸进去,谁都跑不出来

14、照片里颗粒状的光点是我们银河系中的恒星,它距离我们很近,螺旋状的天体是河外星系,离我们都比较遥远

15、这个特别形状的星系是二个星系相撞后形成的,样子很像交叉十字架,星系相撞并不一定全是星球碰撞,只是星团之间万有引力的较量,是一个争夺物质的重组过程,但在重组时打乱了运行规矩,难免有部分天体发生碰撞

16、美丽的宇宙

17、又一颗超新星发生了猛烈的爆炸,大量物质被抛射出来,恒星在垂死时会发生猛烈的爆炸,其释放出能量高得令人难以置信

18、这是超新星爆炸后的残留物质,其外层气体温度极高,呈现蓝绿色,中心生成一颗超级中子星,快速旋转的中子星在不停地发出脉动中子射线和伽玛射线

19、宇宙中也有美丽的红玫瑰,不过那不是碳氢物质所组成的植物花朵,而是恒星死亡时发生强烈爆炸后遗留下的物质残骸

20、放大后看看红玫瑰的真面目,一颗恒星死亡之后爆炸喷发出的气体逐渐被其他星系所吸收,慢慢会生成新的恒星,物质在宇宙中也是循环的

21、宇宙中这样的红玫瑰还真不少,你看这一朵是不是更像红玫瑰,那是经过多次爆炸后形成一层又一层的花瓣,上帝真能开玩笑,我们的地球上的许多物质都是宇宙爆炸产物,譬如女人喜欢的黄金,还有重金属之类

22、再来一束红玫瑰

23、宇宙中漂浮的尘埃被一颗恒星照亮,那个尘云足有我们太阳系大小

24、宇宙是个万花筒,姹紫嫣红,不胜枚举

25、红玛瑙,绿翡翠,黄丝带,是哪个造物主彩绘的天宫啊?

26、已经没有再好的语言去描述这些美丽的星云了

27、这是著名的马头状暗星云,是由一些不会发光的暗物质组成,它的背后恰好有明亮的背景,就此才显露出他的庐山真面目

28、把镜头聚焦缩短,用广角看看含有马头状暗星云所处的位置

29、改用另外的角度再用广角看看含有马头状暗星云所处的位置,你能找到它那个黑马头藏在哪里?

30、宇宙的边界在哪里?把高倍望远镜避开明亮的银河系,指向幽暗的角落时你会发现,许多天体的颜色偏红,这就是天文学家所说的“红移”现象,许多天体以极高的速度远离我们,他所发出的光波频率会被拉长,我们看到的正是这种暗红色的光斑,最远的天体可以达到光速的一半,也就是它的红移已经跑到了红外区域,目前人们能观测到最远的天体可达100亿光年,如果你有一个亲戚,居住在宇宙深处一个星系中,譬如就是那个幽暗的小螺旋中,将来科学发达了,手机具有了宇宙漫游功能,你给他打个手机电话,那么对方要等100亿年后他才能接听到你的振铃,他按下接听键还要等待100亿年才能传回信令到地球基站,基站指示接收频点和链接地址后,还要再等待100亿年才能听到你的声音,这样的事实你能接受吗?再远的宇宙深处是什么?好像又回到了童年一样幼稚,那里什么样只有上帝才知道。

范文四:幼年宇宙的照片

2009 年5 月13 日,搭载普朗克卫星的欧洲航天局“阿里安”运载火箭在法属圭亚那的库鲁空间基地等待发射

2013年3月21日当地时间上午10点,欧洲航天局(ESA)在巴黎召开新闻发布会,公布了现在还在太空中工作的普朗克卫星对宇宙微波背景辐射(Cosmic Microwave Background)探测收获的数据和由此绘制的早期宇宙的详细地图。这次公布的数据呈现给人们一个前所未有的早期宇宙清晰的图景,这将使人类更深入地了解宇宙诞生的细节,同时也给宇宙学和物理学的发展指出了新的方向。

宇宙微波背景辐射可以说是宇宙大爆炸在空间中绵延至今的回响。在20世纪40年代,就有物理学家提出了关于可能存在宇宙微波背景辐射的预测,这个预测在1964年才被一组科学家证实。宇宙微波背景辐射大约产生于宇宙诞生后的38万年,在这之前,整个宇宙一直都处于一种极高温度的类似于“粒子汤”的状态,夸克(之后相互结合形成质子)、电子和光子在极高的温度下频繁相互作用,在这种情况下光子无法逃离与物质之间的相互作用,也就无法做长途旅行,因此整个宇宙显得并不透明。过了一段时间,整个宇宙逐渐冷却,平均温度降到了大约2700摄氏度,这时质子与电子才开始结合形成氢原子,促使物质与光子能够彼此分开,光子终于可以摆脱物质进行长途旅行,整个宇宙才开始逐渐清晰起来,宇宙微波背景辐射正是在这段时间形成。因此,对它的探测就相当于绘制一幅宇宙幼年时的照片,而且这张照片里可能包含了宇宙诞生的秘密。

普朗克卫星并非第一个进行宇宙微波背景辐射探测的卫星,美国航空航天局在1989年发射了COBE(COsmic Background Explorer)宇宙背景探测器,它探测到目前宇宙微波背景辐射的温度大约为2.73开尔文,同时在各个方向上又有极小的波动。之后,美国航空航天局在2001年又发射了威尔金森宇宙微波背景辐射各异向性探测器(WMAP),用来探测宇宙微波背景辐射的极小波动。欧洲航天局发射的普朗克卫星是第三个执行类似任务的探测器,它具有相对于其他两颗探测卫星更高的灵敏度,因此可能绘制出最清晰的幼年宇宙的照片,也就格外引人期待和关注。

如果说COBE探测器和WMAP探测器绘制的早期宇宙的图像只算得上是油画的话,普朗克卫星对宇宙微波背景辐射探测绘制出的图像就算得上是清晰的数码照片。普朗克卫星于2009年5月升空,它的装备主要有两部分:低频率仪器(LFI)在30G赫兹、44G赫兹和70G赫兹的频率进行探测;高频率仪器(LFI)在100G赫兹、143G赫兹、217G赫兹、353G赫兹、545G赫兹和857G赫兹的频率进行探测,其灵敏度足以探测到百万分之一度范围的温度差异。因为在宇宙空间极低温度条件下探测温度的极小波动有很大难度,它对每一个点都会进行1000次探测,然后取其平均值。

科学家们根据普朗克卫星在太空中前15.5个月内收集到的数据绘制出早期的宇宙图像,基本上描绘出了一个“完美”的宇宙――它的探测数据与目前人类根据标准模型宇宙学给出的宇宙模型非常契合,同时在一些细节处又与理论预测相悖,这可能正是宇宙学家们最希望得到的结果――既可以给自己之前的工作带来信心,同时也需要在原有的基础上进行更深入的研究。或许这些观测结果将会颠覆人类对于宇宙起源的一些最基本的假设,促使宇宙学家发展出新的宇宙学理论。

宇宙学家们根据标准模型理论预测宇宙的形态,整个宇宙在大尺度上是均匀的,但是普朗克卫星的探测结果表明,如果我们真正从“大尺度”上观察,整个宇宙很有可能并不是均匀的,宇宙的上下“半球”的微波背景辐射平均温度并不相同,同时,宇宙微波背景辐射在大尺度区域的观测结果与标准模型的预测也有所不同,得到的信号要弱于理论预测。普朗克卫星还观测到了一个宇宙中的“冷点”,这个点的微波背景辐射温度相对别处较低。在此之前,WMAP探测器已经探测到了这个区域,普朗克卫星的探测结果肯定了它的存在,而且精确的探测显示这个区域比人们之前想象的更大,这个“冷点”的存在也无法通过标准模型的预测给出答案。

宇宙微波背景辐射的波动之所以尤其重要,不仅因为这是人类可以通过光在时间维度上进行回溯所能达到的最远距离,同时,微波背景辐射的波动也蕴含着宇宙婴儿时期的秘密。根据人们目前对于宇宙诞生过程的理解,在宇宙刚刚诞生后,出现了一次宇宙“暴涨”(Inflation),这次只持续了极短时间的暴涨使得宇宙的半径增大了10-30倍,而在暴涨之前的宇宙状态则是宇宙微波背景辐射出现波动的关键。

至今回荡在宇宙间的宇宙大爆炸的回响,虽然经过了上百亿年的时间,但是仍然可能带有对于宇宙早期形态的记忆。在宇宙的幼年时期,物质分布非常均匀,宇宙中物质密度的差异在百万分之一以下,在之后经过漫长的时间,通过引力作用才使得物质相互吸引聚集在一起,逐渐形成了恒星、星系和星系团。而在宇宙早期,物质密度的极小不均,被宇宙暴涨所拉伸,形成了如今的宇宙结构,也可能造成微波背景辐射的波动――来自物质密度更大区域的光子,会受到更强的引力作用,因此它们也就需要消耗更多的能量来摆脱引力作用。这样,对于观测者来说,这些光子的温度就更低――也就是说,宇宙微波背景辐射的波动,实际上反映了宇宙最初的物质分布结构。

通过普朗克卫星的精确探测,人们对于宇宙也有了更加精确的认识,对一些数值进行了更精确的测量。现在人们了解,在宇宙中,一般物质只占到整个宇宙构成的4.9%,而暗物质占到了整个宇宙构成的26.8%,比之前人们的估算增加了近1/5,暗能量在宇宙中的构成则低于之前的预期,它们的起源对人们来说仍然是一个谜。宇宙的年龄则精确到了大约138.2亿年,比人们之前的估算要老1亿年。同时,对于描述宇宙膨胀的哈勃常数也有了更精确的测量,人们发现宇宙在以比人们之前想象的慢得多的速度膨胀。

想要处理普朗克卫星得到的海量数据并不容易,为了绘制整个宇宙的微波背景辐射地图,普朗克卫星对于宇宙中数十亿的点进行了上万亿次的测量。普朗克卫星上的72个探测器每一秒钟都会得到1万个数据。要对这样的海量数据进行分析,需要极高的技术水平。欧洲航天局坐落在法国巴黎和意大利特里斯特的两个数据处理中心和美国航空航天局的喷气动力实验室合作利用超级计算机进行数据处理。科学家们首先滤除掉宇宙中星系的辐射,并且还要考虑到光子在经过星系时发生的“引力透镜”现象,才能绘制出真实清晰的早期宇宙微波背景辐射的图像。

欧洲航天局在公布了普朗克卫星的探测数据之后,已经发表了大量的论文论述对于普朗克卫星前15.5个月收获的探测数据进行分析的结果。随后,在2013年4月初,欧洲航天局还将在荷兰的诺德维克召开一个国际会议,专门讨论普朗克卫星探测到的数据,它的其他探测数据将在2014年初公布。如今,这个最初被命名为“COBRAS/SAMBA”的探测器仍然忠实地在太空中工作,它的高频率仪器耗尽了制冷剂,已经完成了任务,而低频仪器仍然在继续收集数据,绘制宇宙幼年时期的照片。人们正是通过了解宇宙诞生的秘密,来预测宇宙的未来,并且更深地理解自己。

(本文的大部分数据来自于欧洲航天局和美国航空航天局网站)

范文五:史上最神奇的宇宙照片

神奇的宇宙照片

麒麟座V838

哈勃空间望远镜拍摄的这张麒麟座V838的扩展光晕图像与著名画家梵高的名作《星夜》非常相像。

最好的土星照片

土星将于2004年12月31曰靠近地球,这是三十年来最近的一次。这张照片由“哈勃”望远镜拍摄于2003年9月份。通过家用小型望远镜也能看见土星的美丽光环

第二好的土星照片

这张红外照片是迄今为止排第二位的土星照片之一,2001年由位于智利的欧洲南部天文台的超大型望远镜拍摄。

宏伟的阔边帽星系

阔边帽星系也拥有巨大的凸出部分,这类星系可能比一些星系要年轻,尚未如其它星系那样发育出优雅的旋臂来。

暴怒的太阳

暴怒的太阳释放出强力耀斑图片拍摄于2001年4月,时值太阳以11年为周期的活跃期颠峰。

四株仙人掌与一颗彗星

这张海尔-波普彗星的照片由自亚利桑那州的一位名丹尼斯DangerCode;杨的航空风景摄影师之手。

梦幻般的日全食

1998年2月26日,阿鲁巴岛。由于月球阴影的遮掩,形成了自然界最大的“眼镜”——日全食。

亚特兰提斯号升空

航天飞机在离开发射中心向太空攀升的过程中,由于地球曲率,形成一条美丽

的抛物线。

迄今为止所记录的最大太阳耀斑

美国国家海洋和大气局太空环境中心将2003年11月4日爆发的太阳耀斑确定为X28级,是人类有史以来所记录的最大的太阳耀斑。

自然界最大的风暴:飓风丽莉

这张飓风丽莉的写真图由国际空间站第五长期考察组的宇航员在2002年拍摄,显示巨大的风暴系统以及大约15

海里宽的“眼睛

神秘火星脸

严肃的火星科学家对图片中的这张“脸”由智能文明建筑的想法嗤之以鼻,不过还是有无数人确信这一点,并认为美国国家宇航局有所遮掩。上述三张图分别由海盗一号在1976年、火星全球勘探者在1998和2001

年拍摄的。

狮子座流星雨

图片拍摄于1998年1月26日,由于地球与Tempel-Tuttle彗星的平面轨道交叉并遭遇彗星尘埃,形成一年一度的狮子座流星雨。

飓风内部

这是飓风眼的内壁情景

沙漏星云

照片拍摄于1996年。“沙漏星云”MyCn18距地球约8000光年,是一个年轻的

行星状星云

回望地球

从摄影水平上来说,这张照片实在是很糟糕,不过它却是从太空中拍摄的最著名的照片之一,图片中间的淡蓝色的圆点就是航行者1号空间探测器视野中的地球,1991年从40亿英里之外拍摄。

猫眼星云

这是对正在走向死亡的恒星的动态特性和最新演化的直观记录,猫眼星云距离我们3000光年,是一颗正在走向死亡的恒星向外抛射出的气体壳层造成的。这一哈勃望远镜拍摄到的图像揭示出猫眼星云是最复杂的“行星状星云”之一,也正是由于它的结构十分复杂,以致科学家们甚至怀疑星云中心的恒星可能是一双星。行星状星云是天文学家专用以描述这一类死亡恒星向外抛射气体物质形成的星云

九大行星群体肖像

将太阳系九大行星主在同一幅图片中,可以直观地比较它们的大小与色彩上的

区别。

哈勃拍摄的最好火星图片

围绕地球旋转的哈勃天文望远镜于2003年6月26曰拍摄了这张照片,当时火星距离地球6800万公里,是自1988年以来距离地球最近时。

宇宙焰火

哈勃太空望远镜发现在一对正在碰撞的星系中心有1000多个非常明亮的年轻恒星丛,如同太空“烟火表演”

爱斯基摩星云

1999年12月美宇航局“哈勃望”远镜在成功实施了维修之后,捕获了一张行星状星云的宏伟景象:在一颗类似太阳的垂死恒星周围公布着炽热的残余物。由于通过地面望远镜看到的这个编号为NGC 2392的星云类似一张被皮大衣包裹着的面孔,因此天文学家将之昵称为爱斯基摩星云。在这张“哈勃”拍摄的图片中,“皮大衣”实际上是由彗星状物体围绕形成的圆环。

恒星的生命周期

在这张张庞大的银河星云NGC 3603的美丽图片中,哈勃望远镜一次性抓拍了恒星生命周期中的各个不同阶段

深蓝色的太阳

这张照片由SOHO远紫外成像望远镜拍摄,显示出温度高达摄氏1百万度的曰冤

成长的瞬间

如同戴上一个太空宝石王冠一样,锥形星云在麒麟星座中上升了7光年,其柱状物注定要演化成数不清的星星,甚至可能生产一些行星 。

宇宙中最远的星系

一个国际天文学家研究小组也许创造了新纪录,他们了发现宇宙中已知的最为遥远的星系。该星系距离地球130亿光年,是在宇宙大爆炸7.5亿年后诞生的,当时宇宙尚不到现在年龄的5%。

范文六:电视片《宇宙》的回归-论文

T h   e   R e t u   r n   o f   C  0  S   M  0  S

电视片《 宇宙 》 的回归

文 /J _ K e l l y   B e a t t y 译 /郭 晓博

现在的这部备受瞩 目、投资巨大的讲述宇宙的电视片 ,真的  可以接续上世纪的那部开山之作L S ?

时光 回溯 到 1 9 8 0 年 ,康 奈尔大 学的 天文 学家  卡尔 ・ 萨根 和位于洛杉 矶的南 ̄ U f t ' I 公共教 育电视台

“ 旅行者”2 号 尚未抵达天王星和海王星 ,啥勃空间

望远镜要 到1   0 年 后 才 发 射 ,距 离 暗 能 量 的 概 念 横 空

( K C E T) 合作 ,制作 了一部总时长 1   3 d \ t 3 # 的黄金

档 电视节 目 ,内容是 宇宙和宇宙 中的万事万物 。在  当时 ,美 国观众仍然 习惯于收看 有线电视 ,这部名

出世还有近2 O 年时间 ,也还没 有发现一颗太 阳系外

的行星 。

萨根在与 “ 先天性脊髓发育不 良”的蠢蠢 玮

争 多 年 以后 ,不幸 于 1   9 9 6 年 去世 。年役 _ 6 2 岁  Dr u y a n 决, C , l f -  ̄ 承他 的科 学启蒙翱藿 庭 工作 。大约

为《 宇 宙 :一个人 的旅行 》的节 目无疑是 一次大胆

尝 试 。在节 目中 ,卡尔 ・ 萨根努 力 “ 吸引大量 普通

观众,使他们为之着迷 ,并精确地描述科学 ,直至  6 年前 ,她  ̄ l : l So t e r 以及天 文学家 N el l   DeGr a s s e

告诉观众什么是科学和科学是怎样工作的 ”。

...

T y s o n 一起 ,开始 很 认真 地策 划 一部 全新 打 造 的

《 宇宙 》在全世 界 1 O 0 个不 同地 点进行拍 摄 ,

《 宇宙2 . O 》, T y s o n 是纽 约海登天 文馆 的馆 长 ,他

并且融入当时最先进的特效技术 ,从而成就了一  充满激情 ,将在这 部节 目里担 任主持和 宇宙之旅 的  项非凡的成功。据估计 ,全球有8 亿观众收看过  向导 。

《   (

僮晨 一般的有线和公共电视发行渠道对此  獬  一些名称相似的电视节目,如 “ 历史频

道 的 《 宇宙 》和英国广播公司的 《 宇宙奇观 》,

已在为电视观众稳 定地提供黄金时段的天文大餐。   在 2O   1   1年 的 一 个 晚 上 ,在 洛 杉 矶 进 行 了

然而有许多更为精彩的内窑,萨鞭 及台作作

f   _ .

场 演 讲之 后 ,Ty s 0 n 遇 到 了娱 乐 业 神 童 Set h

l n  ̄u y a n ( 后 来 成为 萨 根的 妻  )   和天 文 学   象   自  n   S o t e r 当 时 不 可

能 向 观 众 呈 现: 因 为当 时

Ma c F a   r l a n e。他对 于天文普 及非常热 心 ,他说 ,   萨根和Dr u v a n 的杰作在他的成长过程中产生了很大

曩  中 国 国 家 天 文 2 。 1   4 年 第 4 期

(www.wenku1.com)±卫六表 面有许 多湖泊 ,想象之船 正在 其中一 处探索这 片神

秘领域。想象之船在1 3 集的新版 《 宇宙》的每一集都会出

场。想象之船的插 画由福克斯电影公司提 供。

嚣■ .萃久 之后 ,Ma c F a r l a n e  ̄ D

国》 的摄影指导 ) 担任摄影执导,R a i n e r   G o mb o s

D l ' u y a n 就把 《 宇宙 》 推荐给了福克

斯 广播公司 的老板 P e t e r   Ri c e,后  者 对这 个节 目惊 叹 不 已 。从 那个 时  候 开始 ,这部 节 目的 制作 就 步入 了  快车道 。

2 01 4 年3 月 9曰 星 期 日 晚 上 ,

(《 权力的游戏 》 、《 完美风暴》) 领衔特效团队。

Ma C F a r l a R e 的制作 公司提供动 画方 面的支持 ,并

 ̄K i r s t e n   Du n s t 、Ama n d a   Se y f r i e d 和P a t r i c k

S t e wa r t 等一线影 星担任配音 。

黄金档天文节 日

有了这些重量级时尚元素 ,这部系列节目能够

在1   3 周 的时间 内,不断 呈现能够 牢牢抓住观众 兴趣  的 内容 呜? “ 我 们会讲述 一些全 新的 ,以前从未披

《 宇宙 : 一 场时 空大 冒险 》 将 在福 克

斯 电视 网开 播 。第 二 天晚 上 ,它会 出

现在 “ 国家 地理 频道 ” ( 并有全新补 充  镜头 和幕后 花 絮 )。它将会 在总 计 1   7 4

个 国家 ,以4 7 种 语言 首播—— 这 无疑将  是电视史上最为全球化的系列节 目首播 。   福 克 斯 公 司 的 管 理 层 不 打 算 透 露这 部

露过的故事”,D r u y a n 回应道。更重要的是 , 这不

仅是一次遍 及整 个宇 宙的旅行 ,   “ 它包含 了有关地  质学 、气 候学 、生物学 、宇宙学 、化学 、工程 ,以

及数 学等 等内容。”

节 目的制作 费用 ,但 这肯定 是一个 天文数 字 。这 部

系列 节 目由Dr u y a n 的宇 宙工 作室和 Ma c Fa r l a n e   的 “ 模 糊 之 门 ”制 片 公司 联 合 出 品 。富 有 经验 的  电视 管理 入 Mi t c h e l I   Ca n n o l d 和 艾 美奖 提名 获得  者Br a n n on   B r a g a ) J l : l 盟 制作 团队 ,出任 执行 制片

“ 新版 《 宇 宙 》是一 部涵盖 了整

个科 学的系列

节目” ,Ca n n o l d 同意Dr u y a n B 9 说法 ,他在童年时

代 就喜欢上 了天文 ( 并且 是 《 天空与 望远镜 》的长

期 读者 )。  “ 从开播 那一 刻起 ,观 众们就会 感到 自

己从 一开始 就在参与 冒险 ,他 们每周 都会想再 次回  到节 目中。”

人 。B r a g a 也是该 片的导演 。B i l   l P o p e(《 骇客帝

(www.wenku1.com)《 天空与望远镜》

授权 同步刊 登

这 部作 品的制作非常保 密 ,例如 拍摄 的地 点就  向外界披露 。 ( 有 一个 例外 :在 加利福尼 亚的  ee r l 镇 ,一处俯 瞰太平洋 的空 旷悬 崖作 为节 目的  ; 在开始 和结尾处反 复出现 。 ) 但 是福克斯 广播  j 提 供 了预告片 ,从 中可 以体验片 中将 要 出现 的

在拍 摄 原 版

的 《宇宙 》

系列 片 时 ,   卡尔 .萨 根  与 “ 海盗”   号 火 星 着 陆  器 模 型 合  影 。他 因此  节 目成 为 世  界著 名 的 天  文 学 公 众 人  物之一 。

来 自原 版 的2 个关 键视 觉元 素也再 次 回归 。一  “ 想象之船 ” ,用于把观 众从微观 世界 ( 一个

核 的尺 度 )带往 宏 观 世界 ( 可观 测 宇宙 的边

当年萨根 的 “ 想象之 船”是 由光束结成 的蒲  要 期 盼这些 配角会像 《 恶 搞之家 》 ( 美 国喜剧 动画  而这个 新的想象之船 则是带有 气泡状穹 顶的  片——译 者注 )中非常无礼 的角色 S t e wi e 一样 。相  反 ,他们都 是有着 “ 哥特 式小说风 格” 的简 明的连

楔形 ,在形象设 计上充满 了未来风格。

a n n o l d 解释道 ,他们将用 “ 全新 的语言为  另 外一个 回归的是 “ 宇宙 日历 ”。萨根使 用这  续动 画 ,C 妙的形 象化 日历 ,将 整个宇宙 的历史 ( 当年是  日 1 5 O 亿年 ,现在则是 1 3 8 亿年 )浓缩为 一年。照  全球观众讲述 科学 的历史 ” 。你将 会看到描 述古代  中国焚书 、艾萨克 ・ 牛顿和埃德蒙 ・ 哈雷 的友 谊 、

计算 ,我们的太 阳系是在9 月初形 成的 ,而人类  威廉 ・ 赫歇尔 为他的儿子 约翰讲 睡前故事等 内容的

£ 到1 2 月3 1 日的最后一小 时才 出现 。

画面 。

原 剧 使 用演 员 来 重现 许 多历 史 场 景 ,而 现在

正如人们 所期待 的那 样 ,这些 特效都令 人印象

= F a r l a n e 想要通 过动 画来讲 述这 些故事 。但 不  深 刻 。在一个 场景 中 ,Ty s o n 的想 象之船在 火热的

太 阳上空盘旋 ,然后 向外 飞去 ,踏 上探索太 阳系之

中国国家天

文 2 0 1 4 年第4 期

(www.wenku1.com)在火星上 近距 飞越 “ 海盗 ”号 着陆 器 ,凝望 木星大  物 。除 了在纽 约 的 日常工作外 ,他 还主持着 P B S 的  红斑重现 的壮观 景象 ,并且在 土星 环上 “ 冲 浪” 。   系列节 目 《 今E t 新 科学 》 ,执 笔了 1 O 本书 ,经 常在

0 万粉 丝 ,   ( 吹毛 求疵地说 ,片 中有一个 知识错 误 ,那就 是小  全 国性 电视节 目上露 面 ,在 推特 上 有 5 行星和柯 伊伯 带 中充满 了密集 的小 天体 ,这 是一个  甚至每 周还有 一次关 于宇宙 的广播秀 ,节 目名 称为

可追 溯至 《 星球大战 》的误解 。 )

St a r   Ta l k。

在另 外一个 有趣 的片段 中 ,Ty s o n 造访 了银河

Ty s o n 感到 自己有 责任 继承萨 根 向大众进行 天

5 岁了 ,第一次见到 萨根  系中心 的超大质 量黑洞 ,把谨 慎态度 和物理 学都置  文教育 的遗志 。他 现在有 5 之不顾 ,大胆地 钻 了进 去 。随着想 象之 船 向黑洞视  是在 1 9 7 5 年 ,当时他正在 考虑到 哪里上大学 。令人  界靠近 ,它在一 片强烈 光芒 中剧 烈地 颤动起来 ,并  惊讶 的是 ,萨 根邀请他 到康奈尔 大学 ( 位 于纽约 州  做 客 ,并 且给 了这个天真 的年轻 人一次对 他  且就在 它将要跨 越视 界的 时候 ……你肯 定会关 心将  北部 ) 看到 什么样 的情景。   的实验 室 的私 人参观机 会 。但 Ty s o n 没有 听从萨 根  的建议 ,选择 了哈佛大 学 。此后 多年里 ,他们只 遇

新一代观众的新主持人

不可避 免地 ,很多人 想要 比较 旧版 和新版 的相  同点和不 同点 。这是正 常的 ,但 却只 是其 中一 点 。

“ 像 ‘ 重 启 ’和 ‘ 续集 ’这样 的词会 引起误解 ” ,

到了屈指可数的几次。

当《 宇宙 》第 一次播 映时 ,萨根 已经4 6 岁了。

他有一 种很独 特的 、字斟句酌 的讲话方 式 。Ty s o n   与他不 同 ,他 有着更奔 放爽 朗的风格和 令人嫉妒 的  幽默 感 ,这 些特 征让 他 在 干 禧一 代 中比在 婴 儿 潮

C a n n o l d 告诫道 。新版 “ 完全忠实于旧版的标志性元  素 ,但是 素材却是 全新 的”。   主持 人就是 新鲜元 素之一 。Ty s o n 是最显 要的  人选 ,至 少对于 美国观众 如此 。在涉及 到天文 学的  所有事情 上 ,他 都是一位 知名 度 日益增 长 的公 众人

代 中更加有名 。应该 归功于他 的全部 电视 露面 时

间 ,Ty s o n 已经成为一位 举止优雅的电视主持人 。

宇宙 日历把 1   3 8 亿年 的宇 宙历

史 压缩到了 1 年 的时间范 围内 ,从宇

宙大爆炸开始 ( 1 月1 日) 一直到现在 ( 1 2 N3 1 日)结束

第二集 ・ 3 月1 6 日/1 7 日

生命 之河

第三集 - 3 月2 3 日/2 4日   当知识征服恐惧  牛顿 和哈 雷的数学 洞察  力 ,揭开 了天体轨 道运  动 的奥秘 ,使得彗 星由  星 占家眼 中的恶兆 变为  关于 太阳系 历史的 久远

记录。

第四集 . 3 月3 O 日/3 1 日   光线中隐藏的秘密  我 们 从 时 间 上 回 到 过  去 ,去 见证科学 方法的  出现 ,并 且探索在 过去  的2千年 里 , “ 光 ”和

第五集 . 4 月6 日/7 日   充满鬼怪的天空  观众 们会发现 ,光线 、   时间和 引力是 如何结合

进化和 自然选择使得地球上  的生命从基本的微生物 ,演  化 出了现在我们所见的令人  震撼的生物多样性 。但是大  规模生物灭绝事件叉削去了

起来 ,扭曲我 们对可见

宇宙 的认知 。在意大利

“ 文明之 光”错综 复杂

的含义。

乡间骑 行的摩 托车被用

来展示相对论的运动。

生命进化树上的许多分支。

中国国家天文 . 2 0 1 4 年第4 期  1   1 9

(www.wenku1.com)圆

但是 ,他能传达 出与萨根 同样的敬畏 感和好奇  心 吗?萨根 当年正是 因此而 家喻户 晓的 。Ca n n o l d   是 宇宙工作室 的总裁 ,他 是这样说 的 :  “ Ne i l 的热  情和活 力在这个 时代正合适 ,正 如萨根适 应了 当时  那个 时代 一样 。观 众们会发现他 有着 自己独 特的风  格——正是 孩子们进入 糖果店 时所 表现 的那 一面 。

Ne i l  ̄ 擅长于表达 敬畏感 、好奇心和神奇魅力。” ,   由Dr u y a n 和S o t e r 撰写 的台词 不多 ,但 能够令  人 忆起往 昔 ,而Ty s o n  ̄ , J l 要证 明他确 实堪称 是他儿

时英 雄 的继 承人 。  “ 肯 定 有许 多 记得 卡 尔 的人 会  说 ,我继 承 了他 的风 格 ” ,Ty s o n 说:  “ 但 实 际

上 ,那是 一 个很 难 达到 的要 求 ,所 以我 不 会去 尝  试 ,因为我做 不到 。但是 我可 以创造 一个真正让 人  肃然起敬的属于我的版本 。”

上图 :编 ̄ J A n n   Dr u y a n 和导演 B r a n n o n   B r a g a ,摄于 加利福尼亚  J ' ' l ' l C a   r ee r l 镇的某处 。下 图 :在重现的古埃 及伟大的亚历 山大图书

把 这1 3 集每集4 2 分钟 的节 目都看完的人 ,将会  看 到相 当于5 部 完整 电影 的 内容 ,完 全是描 述科 学

馆中

,主持人 N e i l   T y s o n 漫步于廊道上 ,这 座图书馆中收藏着大量  手写本 ,估计有约 7 O 万卷 。

第六集 ・ 4 月1 3 日 /1 4 日

深 入 ,深入 ,继续 深入

第七集 . 4 月2 O 日/2 1 日

第八集 - 4 月2 7 日/ 2 8 日   太阳的姐妹们

这个标题有双重含义:这  些 “ 姐妹们”不仅仅是我  们 头顶 夜空 中的 漫天 恒  星,也代表着2 O 世纪早期

洁净的房间

怎样测定地球的真正年龄 ,这

第九集 - 5 月4日/5 日  “ 电力 男孩 ”   迈克尔 ・ 法拉第克服了儿时  遭受的贫困与坎坷 ,成为了

T y s o n 接下来向微观世界  深入 。他驾驶 想象之船  进入一 滴微观 尺度的露

个问题困扰了科学家们好几个  世纪 。答案是在爱荷华州一个  小孩的冒险经历中浮现的,他

发现了一个万无一失的测定方  法,但却招致了惩罚。

名科学大家。他的关于场

珠 ,并 向更细 小的尺度

进军 ,探索原子 的组成  和聚变反应的过程 。

论 的深 刻 见 解 ,仍 然 渗 透在

些非常重要却不为人知

现代生活中所有与电子学现  象有关的方方面面。

的女天文学家。

1   2 O   中国国家天文 2 0 1 4 年第4 期

(www.wenku1.com)的。 “ 至少我想重新 点燃 人们对于 自然界 的好奇 心”,Ty s o n 说。   “ 我们 的共 同 目标是 ,这个 系列节 目能让你 想学习更多东西。”   考 虑 到现 在 的文 化 氛 围 ,制作 者 们 觉得 ,除了 尼尔 森 电视  收视 率 以外 ,还存 在更 大的风 险 。 “ 当 《宇宙 》第一次播 出 时 ,   人们 对 于科学 的态度 更加 友好 ” ,Dr u y a n 解 释说 。她 感到 非常

在 这 个新 闻 时长 以秒 为单 位 、   注 意力转 瞬即逝 的 喧嚣年 代 ,这 是  一份 极高 的期许 。祝 愿他 们 能够 取  得 成功

责任编辑 /吴蕴豪

遗憾 ,有如 此多 的人对 基于事 实的思 考 ,特 别是 气候 研究 毫无 了  一一

解 ,甚 至公 开敌视 。但是 她意识 到 “ 钟摆正 在 回到 我们这边 。我  f

们 已经做好再次探险 的准 备”。   Dr u y a n 和她 的梦 之队承诺 ,将为观 众提供 “ 最大尺 度的宇宙  景 象” ,通 过 “ 惊 人的可 视性 .将怀疑 精神 和想 象力统一起 来 ,

1   …

.   ≮j

并且用激情和热忱将严谨的科学编织成卓越的体验”来诠释科学  k  ~  ≥

的概念 。

右图:在这个 《 宇宙》场景中,想象之船盘旋在火星表面的上空。下图:天体物理

学家 N e i

l T y s o n 是纽约海登 天文馆馆长 ,也是 一位广为人知 的天文学公众人物 。他 曾  出现 在 ̄A v i d   L e t t e r ma n 、J a y   L e n o 、J o n   S t e wa r t 、S t e p h e n   C o l b e r t 等人主持 的  脱 口秀节 目中 。他 在哈佛大 学取得 了学士学位 ,在哥 伦比亚 大学获得 了天体物理 学  的博 士学位 。

第十集 . 5 月1 1 日 /1 2 日

第十一集 . 5 月1 8 日/1 9日

不灭 的人 类

第十 二 集 ・ 5 月2 5 日 /2 6 日  解救 地 球

第十三集 . 6 月1 日/2 日

无 惧 黑暗

行星地球上的失落世界  观众们亲身近距离观看他们

所生活的星球 ,探索它上面  的大陆 、海洋和所有现存的  生物 ,以及所有这一切的过  去 、现在和未来。外星球是  否与我们地球一样呢?

人 类一定会灭绝吗?文明  有 终结吗?T y s on 在这一  集 中探 索了我 们与其他智  慧生 命的可能交流途径 ,   并且介绍 了未来人类所居  住的宇宙飞船。

观众们会意识到地球资源并

在 从原子 的核心旅行 到

宇 宙的最深 处之后 ,   T y s o n 蓦然发现,其实我  们对于 这个我 们刚刚迈  出 了探 索步伐 的宇宙 几

乎 一无 所知 。

非无穷无尽 ,同时气候剧变

也是 日益增长的威胁 。人类

能够下定决心 , 并通过多种  技术挽救我们的星球 ,从而

避免与金星相 同的下场吗?

中国国家天文 ・ 2 0 1 4 年第4 期  1   21

范文七:史上最神奇的宇宙照片

主题:绝对让人震撼:史上最神奇的宇宙照片

转自:转载 空间现象模仿艺术

麒麟座V838

哈勃空间望远镜拍摄的这张麒麟座V838的扩展光晕图像与著名画家梵高的名作《星夜》非常相像。

最好的土星照片

土星将于2004年12月31曰靠近地球,这是三十年来最近的一次。这张照片由“哈勃”望远镜拍摄于2003年9月份。通过家用小型望远镜也能看见土星的美丽光环

第二好的土星照片

这张红外照片是迄今为止排第二位的土星照片之一,2001年由位于智利的欧洲南部天文台的超大型望远镜拍摄。

宏伟的阔边帽星系

阔边帽星系也拥有巨大的凸出部分,这类星系可能比一些星系要年轻,尚未如其它星系那样发育出优雅的旋臂来。

暴怒的太阳

暴怒的太阳释放出强力耀斑图片拍摄于2001年4月,时值太阳以11年为周期的活跃期颠峰。

四株仙人掌与一颗彗星

这张海尔-波普彗星的照片由自亚利桑那州的一位名丹尼斯DangerCode;杨的航空风景摄影师之手。

梦幻般的日全食

1998年2月26日,阿鲁巴岛。由于月球阴影的遮掩,形成了自然界最大的“眼镜”——日全食。

亚特兰提斯号升空

航天飞机在离开发射中心向太空攀升的过程中,由于地球曲率,形成一条美丽的抛物线。

迄今为止所记录的最大太阳耀斑

美国国家海洋和大气局太空环境中心将2003年11月4日爆发的太阳耀斑确定为X28级,是人类有史以来所记录的最大的太阳耀斑。

自然界最大的风暴:飓风丽莉

这张飓风丽莉的写真图由国际空间站第五长期考察组的宇航员在2002年拍摄,显示巨大的风暴系统以及大约15

海里宽的“眼睛

神秘火星脸

严肃的火星科学家对图片中的这张“脸”由智能文明建筑的想法嗤之以鼻,不过还是有无数人确信这一点,并认为美国国家宇航局有所遮掩。上述三张图分别由海盗一号在1976年、火星全球勘探者在1998和2001

年拍摄的。

南极星踪

这张照片拍摄于1997年,拍摄地点在波利维亚的的喀喀湖。通过10个小时的曝光显示出银河系在南极周围旋转的明亮条纹。

月球行走者的脚印

自阿波罗计划让12名宇航员在月球上行走后,时光已经流逝了三十多年,对于一些人来说,这些在月球上行走的照片仍然那么难忘,而另一些人,至今不相信这是确已发生的事实

.

狮子座流星雨

图片拍摄于1998年1月26日,由于地球与Tempel-Tuttle彗星的平面轨道交叉并遭遇彗星尘埃,形成一年一度的狮子座流星雨。

这是飓风眼的内壁情景

沙漏星云

照片拍摄于1996年。“沙漏星云”MyCn18距地球约8000光年,是一个年轻的行星状星云

从摄影水平上来说,这张照片实在是很糟糕,不过它却是从太空中拍摄的最著名的照片之一,图片中间的淡蓝色的圆点就是航行者1号空间探测器视野中的地球,1991年从40亿英里之外拍摄。

阿波罗14号任务:月球留影

Alan Shepard在月球上与美国国旗合影,他是美国最初的水星七号宇航员中唯一一名登上月球的阿波罗14号任务:月球留影

这是对正在走向死亡的恒星的动态特性和最新演化的直观记录,猫眼星云距离我们3000光年,是一颗正在走向死亡的恒星向外抛射出的气体壳层造成的。这一哈勃望远镜拍摄到的图像揭示出猫眼星云是最复杂的“行星状星云”之一,也正是由于它的结构十分复杂,以致科学家们甚至怀疑星云中心的恒星可能是一双星。行星状星云是天文学家专用以描述这一类死亡恒星向外抛射气体物质形成的星云

地球和太阳

这张图显示了与巨大的太阳相比的地球的大小,图片中太阳巨大的冠状喷出物为2003年10月的太阳风。

九大行星群体肖像

将太阳系九大行星主在同一幅图片中,可以直观地比较它们的大小与色彩上的区别。

哈勃拍摄的最好火星图片

围绕地球旋转的哈勃天文望远镜于2003年6月26曰拍摄了这张照片,当时火星距离地球6800万公里,是自1988年以来距离地球最近时。

这是由伽利略号探测拍摄的木星卫星“爱莪”的数张照片之一,爱莪是太阳系中火山活动最为剧烈的天体,上面有三十多个活火山。

宇宙焰火

哈勃太空望远镜发现在一对正在碰撞的星系中心有1000多个非常明亮的年轻恒星丛,如同太空“烟火表演”

1999年12月美宇航局“哈勃望”远镜在成功实施了维修之后,捕获了一张行星状星云的宏伟景象:在一颗类似太阳的垂死恒星周围公布着炽热的残余物。由于通过地面望远镜看到的这个编号为NGC 2392的星云类似一张被皮大衣包裹着的面孔,因此天文学家将之昵称为爱斯基摩星云。在这张“哈勃”拍摄的图片中,“皮大衣”实际上是由彗星状物体围绕形成的圆环。

恒星的生命周期

在这张张庞大的银河星云NGC 3603的美丽图片中,哈勃望远镜一次性抓拍了恒星生命周期中的各个不同阶段

这张照片由SOHO远紫外成像望远镜拍摄,显示出温度高达摄氏1百万度的曰冤

成长的瞬间

如同戴上一个太空宝石王冠一样,锥形星云在麒麟星座中上升了7光年,其柱状物注定要演化成数不清的星星,甚至可能生产一些行星 。

宇宙中最远的星系

一个国际天文学家研究小组也许创造了新纪录,他们了发现宇宙中已知的最为遥远的星系。该星系距离地球130亿光年,是在宇宙大爆炸7.5亿年后诞生的,当时宇宙尚不到现在年龄的5%。

范文八:20世纪的宇宙物理学(下)

作者:Martin J.Rees

翻译:刘道军

世界科学 2002年04期

暗物质、Ω和最初的一微秒

再过50亿年左右,太阳连同我们的地球就要灭亡了。大约在同一时间(前后可能相差10亿年)仙女座星系也要和我们的银河系相撞。但是,宇宙会永远膨胀下去吗?如果不会,它最终会塌缩成一个新的奇点,而万物都将遭受到和不小心坠入黑洞的宇航员一样的命运吗?

问题的答案取决于无处不在的引力到底能对宇宙的膨胀产生多大的负面作用。直接计算的结果表明, 如果宇宙的平均密度大于每立方米5个重子(即所谓的临界密度),那么,它最终将收缩成最初的状态(重子是质子和中子的总称,所有原子都含有重子)。听起来,这个临界密度好像并不大。但是如果拆除所有的星系,并把其中的恒星和气体均匀地散布在太空中,那么得到的物质密度要比临界密度小得多,每10立方米大约只有一个重子。算上弥散在星系之间的那些气态物质,得到的物质密度也只不过才每立方米0.2个重子。

这要比临界密度小25倍!初看起来,宇宙似乎要永远膨胀下去。但实际情况并没有这么简单。天文学家已经发现,对于各个星系甚至整个星系簇,它们所受到的引力比我们实际看到的物质所产生的引力大5 到10倍,否则,它们早就解体了。这就是著名的“暗物质”之谜。

暗物质是什么呢?目前有许多候选者。人们最初认为它们是非常微弱的恒星(比如“褐矮星”),或者是大质量恒星的碎片。然而,大多数宇宙学家都怀疑,暗物质主要是大爆炸遗留下来的奇异粒子,而且它们根本不是由重子组成的。

人们之所以这么认为,主要是由于以下两个方面的原因。第一,氦和氘产生于大爆炸,根据我们的计算,它们的比例对重子的密度非常敏感,如果重子的密度在每立方米1到2个之间(只是随便说说)而不是先前所说的每立方米0.2个, 那么计算出的氦和氘的比例就与观测结果不一致。然而,如果由奇异粒子组成的暗物质不参与核反应,那么它将不会改变重子的密度,也就不会导致前面所说的理论计算和观测结果之间的不一致了。

第二,如果暗物质是由重子组成的,那么星系的形成就很难理解了。在宇宙早期,非重子物质可以更有效地聚集在一起,因为它感受不到辐射压力的排斥作用。微波背景辐射的各向异性暗示着宇宙原始涨落的幅度是很小的,但是宇宙目前却呈现出一种高度有序的结构。倘若宇宙完全是由重子型物质组成的,那么它将很难协调这一对矛盾。

从三个方面解开“暗物质”之谜

直接观测 目前,已经有人在利用地面上的高灵敏度探测器寻找暗物质的候选者,包括重中性粒子和轴子。

粒子物理学的进展 如果我们能够更多地了解有哪些类型的粒子可以在超早期宇宙中存在,那么,我们就可以计算出在大爆炸的最初一微秒之后,有多少奇异粒子保留下来,它们对暗物质的贡献又有多大。

对星系的形成以及大尺度结构进行模拟星系是什么时候、以什么方式形成的?决定星系簇的形态的主要因素又是什么?我们可以先假设暗物质的组成,然后根据这种假设,在计算机上模拟星系的形成。如果根据某种假设,能模拟出与实际观测值十分接近的结果,那么,这至少可以说明,这种假设比别的假设更能反映实际情况。

宇宙学家把实际密度与临界密度的比值记为Ω。当然还应当存在足够的暗物质使Ω=0.2。直到最近, 我们仍不能把处于星系簇之间的比这一数量多几倍的物质(对于临界密度,Ω=1)排除在外。 但是现在看来,原子和暗物质对临界密度的总体贡献不会超过30%。

我们永远不能确定,我们观测不到的区域所遵循的新物理学是否有可能与我们能够看到的这部分宇宙所遵循的物理学不同。但是,附带着这些条件,如果两者之间存在着差别,那么宇宙将很有可能永远膨胀下去,星系将会慢慢地消散开来。当内部的恒星全部死亡,物质被古老的白矮星、中子星和黑洞吸收之后,它们也就消失了。

而且有证据表明,在宇宙的尺度上,还存在着克服引力的额外排斥力。对远处超新星的红移和亮度所进行的研究提示人们,星系消散的速度可能在加快。科学界把这一发现当作是1998年各个领域中的最重要发现(或许还嫌早了点)。如果这项工作得到了证实,那么可以断定宇宙的密度会比原先所认为的更小。在我们所在星系群之外的所有星系都将加速远离我们而去,当它们的红移呈指数式地接近无穷大时,它们就从我们的视野中完全消失了。

在宇宙的大尺度结构上存在着斥力,这一思想可以追溯到1917年。那时,爱因斯坦在他的场方程中引入了一个特殊的项,他称之为宇宙学常数。他引入这一项的目的,是要求出宇宙的一个静态解。在静态的宇宙中,斥力与引力相互抵消了。后来,哈勃发现宇宙实际上是在膨胀的,所以爱因斯坦放弃了这一思想,并认为这是他犯下的“最大错误”。然而,根据我们现在的看法,宇宙学常数可以被视为潜伏在真空中的暗能。它将导致一种排斥作用,因为根据爱因斯坦方程,引力不仅决定于物质的密度,它还跟压力有关,如果压力是负的,并且足够大,那么净效应就是排斥的。

宇宙学常数对应于真空能,它不随宇宙的膨胀而发生变化。宇宙学家近来暗示,可能还存在着其他形式的暗能,在那种形式下,负压可以逐渐衰减。

根据超新星的红移和亮度,我们可以推断宇宙中存在着某种暗能,它使得宇宙在加速膨胀。除此之外,还存在另外一个线索。大爆炸理论告诉我们,那些微波背景辐射发生微小起伏的方位对映着可见宇宙的最远距离处。但是,它的角度大小还取决于宇宙的几何性质。

现在,实验工作者已经把这个多普勒峰的角度大小大致确定了下来,测量误差小于10%。测量的结果与“平坦”宇宙相一致。与此相反,如果除了重子和暗物质(它们对Ω的贡献在0.2到0.3之间)之外,没有其他质能,那么这个角度的大小将只有测量值的二分之一。但是倘若把暗能计算在内,两者之间的差别是完全可以消除的。既然宇宙是平坦的,我们就只能认为这种占主导地位的暗能是确实存在的,而且正是它驱使着宇宙在加速膨胀。从1998年到现在,仅仅经过两年的时间,人们就成功地对这几个从表面上看来并没有太大关系的观测结果进行了解释,并且还确定了一个描述我们宇宙的关键参数。看来我们的宇宙是平坦的,重子提供了4%的质能,暗物质提供了20%到30%, 剩下的都是由暗能提供的,为66%到76%。宇宙的平坦性,证实了“暴涨理论”(后面将要讨论)的预言。宇宙加速膨胀的原因是,提供负压的暗能在宇宙中占据主要地位。但是,看来好像没有什么自然而然的机制能把这三种成份分开。

这些数字怎么解释呢?基于精确的均匀性和各向同性的简单宇宙学模型为什么会与观测结果符合得这么好呢?初看起来,宇宙更有可能是完全混乱和无序的。如果这些问题真的有答案的话,那么答案必定存在于宇宙历史的最初一瞬。

20年前,宇宙学家们就怀疑宇宙的这种均匀性来自于在宇宙极早期发生的一次不同寻常的事件。他们认为,那时发生了一次剧烈的宇宙排斥运动,它大大地加速了宇宙膨胀的进程。

在宇宙诞生之初的10[-35]秒内, 宇宙由一个微小的时空点呈指数式地向外膨胀开来,在这个过程中,宇宙被抹匀了。

我们的宇宙是从一个极小的时空点膨胀而来的,这一思想格外吸引人。现在,我们不把膨胀看作是初始条件,而单从物理的角度来考察。初看起来,宇宙诞生的过程就像“无中生有”一样,但实际上并不是这样。因为,在某种程度上,我们可以认为宇宙的净能量为零。我们知道,每个原子都具有质量,所以它们都是有能量的(爱因斯坦的质能关系:E=mc[2])。但是因为存在着引力,所以它还具有负能。比如,我们在地球表面上所具有的能量就比在太空中所具有的低。由于其他物体的作用,我们会带有负的势能。而且这部分势能会因抵消掉我们剩下的质能。因此,宇宙在膨胀过程中实际上并没有消耗任何东西来增加质量和能量。

1981年,阿兰·古斯(Alan Guth )在别人工作的基础上提出了暴涨的概念。虽然这个思想涉及到某些极端的没有经过检验的物理学,因而仍然缺少令人信服的物理基础,但是它并不只是形而上学。观测的结果证实了它的一个预言(即,宇宙将会被拉平)。况且在原则上,观测的结果可以加固它的理论基础。比如,我们知道宇宙早期的微小波纹是形成星系和星系簇的种子,它可能是一种量子涨落;当整个宇宙处在微观尺度的时候,还留有它的烙印,但是没过多久它就被暴涨给抹平了。在某种程度上可以断定,目前宇宙的不均匀性取决于暴涨的过程,所以,通过观测,我们将可以探测到这一极端的物理过程。或许,它还会帮助我们理解暴涨产生的原因。

根据暴涨宇宙的某些变量,可以认为,我们的宇宙大爆炸并不是唯一的。安德烈·林德(Andrei Linde)、埃里克斯·维林金(Alex Vilenkin)还有其他一些人都支持这样的观点。这个稀奇古怪的想法戏剧性地扩大了我们的本体概念。我们宇宙的整个历史可能不过是一段小插曲而已。现在炙手可热的超弦理论可能会向我们提供另外一些令人着迷的方案来。

我们才开始了解的宇宙

宇宙学家不会再为缺少数据而发愁了,宇宙学的当前进展在很大程度上要归功于天文观察者和实验物理学家,而不是手扶着椅子的理论家。目前,虽然我们的物理探测器还没有到过太阳系以外的地方,但是,望远镜和其他技术的应用,已经大大地扩展了我们的视野。利用这些工具,我们就可以对遥远的星系进行研究了,虽然这些星系的光线经过了几十亿甚至上百亿年的时间才到达我们的地球。

我们正在逐渐理解我们所看到的各种天文现象。每个恒星都会从诞生走向死亡,它们的主要特征现在已经了解得很清楚了。然而,我们对星系的了解却还不多。但是,通过对临近的星系以及对非常遥远的而又正在形成的星系进行观测,最终我们会了解它们的。

我们正处在一个宇宙大发现的时代。而且可以肯定,在未来的十年内仍然会像现在这样,各种发现层出不穷。在几个重要的前沿领域,我们都或多或少地获得了突破性的成果:

·由于技术的发展,实验仪器的灵敏度已经变得越来越高。现在,我们已经有能力对微波背景辐射的涨落进行深入而细致的研究了。

·现在,哈勃太空望远镜(HST)已经在注视着遥远的太空; 新型天文望远镜的口径已经达到8至10米;太空X-射线望远镜已经全部建成;在地面上,人们还建立了许多灵敏度极高的无线电接收装置。从现在起,再过十年,肯定还会出现一些新型的太空望远镜。到那时,我们就可以做一些HST目前还不能做的事情了。

·我们已经对宇宙大尺度结构的动力学进行了深入的研究,而且还对星系进行了大范围的观测。通过这些研究,我们将能够对众多关于宇宙结构的形成理论进行检验,并挑选出其中的正确理论。

·计算机技术的巨大进步,将使我们能够越来越详细地模拟宇宙的形成和演化。现在,我们除了能够模拟引力以外,还能够把真实气体的动力学也考虑进来一起进行模拟。

·我们在基础物理学方面也取得了新的进展。这将会帮助我们进一步弄清超早期宇宙的实际情况。

我们在几个前沿领域同时取得进展,这在某种程度上确实是一种巧合——一种技术、资金和人类理性发展方式的巧妙结合。

现在,某些争论已经得到了平息,某些较古老的论点,再也不会引起争议了。但是随着研究的逐步深入,人们又在争论着许多以前从未提及的新问题。这些新问题包括:我们宇宙中的重子型物质和暗物质为什么会呈现这样的比例呢?是什么导致了我们的宇宙是如此偏爱物质而不是反物质呢?暗物质是由大爆炸遗留下来的中性粒子组成的吗?它是不是一种更奇异的东西呢?暗物质是不是在宇宙还很小的时候所出现的量子涨落而遗留下来的产物呢?让我们的宇宙变得如此平坦的暗能是什么,它和暴涨又有什么关系呢?

要了解宇宙最初的情形可能还会遇到相当大的困难。这需要有一个新的理论来统一宇宙和微观世界。或许,这个新的理论就是超弦理论。持乐观态度的人希望很快就能够取得突破。但是,宇宙学和天文学的目标就是要弄清楚——我们的宇宙是怎样由一个简单的火球,经过120 亿年的演化变成我们目前所看到的这么复杂的形态。把基本物理规律在宇宙历史各阶段的表现形式搞清楚,是人类在新千年所面临的一项极其艰巨的任务。

天体物理及宇宙学千年大事表

十一世纪

1054年 中国天文学家发现了一颗“客星”,这颗“客星”遗留下的残骸就是现在我们所知的巨蟹座星云。

阿拉伯和波斯的天文学处于旺盛时期。他们对恒星进行了命名和分类,并且对行星的运动以及其他天文现象进行了记录。

十六世纪

1543年 尼古拉斯·哥白尼(Nicolaus Copernicus )提出“日心说”。

十七世纪

1608年 汉斯·里普什(Hans Lippershey )制造出了第一架望远镜,它最初用于军事目的。两年后,加里内奥,伽利略(Galileo Galilei)用他自制的望远镜发现了木星的卫星、土星的“手柄”、金星的月相和太阳黑斑。

1668年 艾萨克·牛顿(Isaac Newton)设计和制造了第一架反射式望远镜。

1687年 艾萨克·牛顿发表了他的《(自然哲学的)数学原理》。他在文中给出了运动定律、万有引力定律和一般的科学方法。

十八世纪

1755年,依马利,康德(Immanuel Kant)提出观点, 认为太阳系由星云演变而成的。18世纪晚期,皮埃尔·西蒙·德·拉普拉斯(Pierre—Simon de Laplace )进一步发展了这一理论——提出了恒星演化的力学理论。

1781年 查尔斯·莫西尔(Charles Messier )在寻找彗星的过程中,对太空中的物体进行了分类。他的分类结果跟现在的不一样。

1789年 威廉·赫谢耳(William Her-schel)建造了一架49英寸口径的望远镜。利用这架望远镜,他可以区分不同星系里的恒星。

十九世纪

1802年 威廉·沃拉斯顿(William Wollaston )发现了太阳光谱中的暗线。12年后,约瑟夫·冯·费琅霍夫(Joseph Von Fraunhofer)意识到这种谱线可以用于光谱学研究。

1838年 弗利德里希·贝塞尔(Friedrich Bessel)第一次公布了一颗恒星(天鹅座61号)的距离。

1842年 克里斯蒂安·多普勒(Christian Doppler )发现了一种波长变化的效应。后来,这个效应被命名为多普勒效应。

1859年 伽斯塔夫·克奇霍夫(Gustav Kirchhoff)和罗伯特·邦森(Robert Bunsen)把光谱学引进到化学中, 并应用光谱来鉴别太阳中的元素。

二十世纪

1904年 威尔森山天文台建成,这标志着人类进入了大规模天文观测的时代。

1905年 艾尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein )发表狭义相对论。他认为,物理学规律在所有惯性系中的形式都是一样的,而真空中的光速是一个普适常数。

1916年 爱因斯坦发表广义相对论,在弯曲时空的背景下解释了引力。

1917年 爱因斯坦把“宇宙学常数”加进他的引力场方程。

1918年 哈洛·夏普莱(Harlow Shapley)提出他的星系结构模型。

1920年 维斯托·斯利弗(Vesto Sliper)发现星系光谱的红移。

1924年 艾德温·哈勃(Edwin Hubble)证实银河系外存在别的星系。

1924年 亚历山大·弗里德曼(Aleksandr Friedmann )得到爱因斯坦方程的第一个“大爆炸”解。

1927年 乔治斯·莱麦垂(Georges Lematre)提出假设,认为我们的宇宙来源于一次创世事件,宇宙是膨胀的,并且服从爱因斯坦场方程。

1929年 爱德温·哈勃利用红移及星系的距离等数据,证实宇宙是膨胀的。

1931年 卡尔·詹斯基(Karl Jansky)发现宇宙射线波, 人类进入射电天文学时代。

1937年 格罗特·瑞伯尔(Grote Re-ber )建造了第一架射电望远镜,它的直径为9.4米。

1948年 瑞尔夫·爱尔弗(Ralph Alpher)、汉斯·贝思(Hans Bethe)和乔治·伽莫夫(George Gamow )研究了快速膨胀宇宙中的元素合成问题。

1948年 弗瑞德·赫利(Fred·Hoyle)、 托马斯·戈尔德(Thomas Gold)和赫曼·邦迪(Hermann Bondi)提出稳态宇宙假说。

1958年 詹姆斯·冯·艾伦(James Van Allen )开创了利用卫星进行研究的先河。他利用“探险家”4 号宇宙飞船上的粒子计数器得到了一些关于地球磁场的数据,从而发现了地球的磁气圈。

1958年 马丁·瑞耳(Martin Ryle)提供了一个强有力的证据, 证明以前比现在有更多的射电星系,从而表明宇宙并不处于一个稳定的状态中。

1960年 人类进入了伟大的行星探测时代;人造宇宙探测器最终将拜访太阳系中所有比月球大的物体。

1963年 罗易·科尔(Roy Kerr)发现了爱因斯坦方程的一个解,它表示一个塌缩的旋转物体。

1963年 马登·施米特(Maarten Schmidt)最早发现了类星体。

1965年 阿诺,彭齐亚斯(Arno Penzias )和罗伯特·威尔森(Robert Wilson)发现宇宙背景辐射,为大爆炸理论提供了有力的证据。

1967年 安东尼·休威士(Anthony Hewish )和杰斯林·贝尔(Jocelyn Bell)发现了第一颗射电脉冲星。

二十世纪七十年代

开始利用卫星进行X-射线、紫外线以及光谱的其他不可见区域的研究。

1974年 暗物质(最早由弗立茨·兹维奇(Fritz Zwicky)在30年代提出)得到了广泛接受。

二十世纪八十年代

阿兰·古斯(Alan Guth)首次明确地提出了暴涨的概念, 为宇宙的尺度和膨胀提供了一种解释。大量粒子物理学家涌入宇宙学领域,刺激了对超早期宇宙的研究。

二十世纪九十年代

人类进入了计算机模拟星系形成的时代。

1990年 “发现”号航天飞机上的宇航员把哈勃太空望远镜送入轨道。3年后, 另一批航天飞机上的宇航员矫正了哈勃望远镜的光学系统。

1990至1994年 从美国宇航局的宇宙背景探测卫星上收集到的数据表明,宇宙背景辐射谱服从某种“黑体”或者热学定律,其精度为一万分之一。而且数据还显示,背景辐射的温度是不均匀的,相对差别为十万分之一。

1992年 亚历山大·威尔斯茨坎(Alexander Wolszczan )和戴尔,弗瑞耳(Dale Frail)发现了第一颗太阳系外行星,它绕着一颗脉冲星运动。

1994年 第一架凯克天文望远镜投入使用,开辟了对高红移宇宙进行研究的新时代。

1995年 迈克尔·梅耳(Michel Mayor )和狄迪尔·奎罗兹(Didier Queloz)发现了第一颗绕着普通恒星(飞马座51号)运动的行星。人类正式进入了发现太阳系外行星的时代。

1998至2000年 看来所有证据都会聚于一组描述我们宇宙的特殊参数上。

作者介绍:马丁J·瑞斯(Martin J.Rees)是英国皇家学会会员,剑桥国王学院教授,英国皇家天文学会特别会员。他以前是苏萨克斯大学教授,剑桥天文研究所所长。他除了在高能天体物理和宇宙学领域进行过广泛的研究之外,还定期撰写一些针对普通读者的科普著作。

范文九:20世纪的宇宙物理学

作者:Martin J.Rees

翻译:刘道军

世界科学 2002年03期

引力、广义相对论、中子星和黑洞

在这些问题中,引力一直处于中心地位,它是支配宇宙的基本作用力。引力决定了行星的轨道,支配着恒星和星系的演化,并且还决定了宇宙的最终命运。17世纪,艾萨克·牛顿(Isaac Newton)提出了万有引力理论,这个理论能够精确地描述宇宙飞船飞向火星、飞向木星的轨迹;对于距离更远的太空旅行,它的描述也是非常成功的。但是,自从1905年艾尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)提出狭义相对论, 废除了信息是瞬时传播的观念以来,物理学家就已经认识到,当物体的运动速度接近光速时,牛顿理论是失效的。然而爱因斯坦的广义相对论(发表于1916年)却能在引力非常强的情况下仍然保持有效。

广义相对论被认为是20世纪物理学的两大支柱之一;另一个是量子理论。量子理论为我们理解原子以及原子核等微观世界带来了观念上的深刻变革。但爱因斯坦的智慧更令人惊讶,因为他与量子理论的创立者们不同——当时没有任何无法解释的实验能够让他得到启发。

在爱因斯坦发表广义相对论之后的50年中,天文学家没有发现任何物体的引力能够达到爱因斯坦理论的极限。直到60年代早期,人们发现了一种超亮物体(类星体),情况才有所改变。对于类星体,看样子需要有一种更强有力的能量来源机制来解释它的一些现象,因为恒星内部的核聚变是不会产生这么高的能量的。目前最有说服力的解释是引力的塌缩机制。美国理论物理学家托马斯·戈尔德(Thomas Gold )的一席话,表达了当时理论物理学家们的激动心情。1963年,针对相对论天体物理学中的类星体问题,人们在达拉斯举行了第一次大会。在会议期间的一次饭后演说中,戈尔德讲到:“相对论者们的那些精密复杂的工作不再仅仅是华丽的文化装饰品了,如今它们已经成为科学的一部分!所有的人都感到高兴:相对论者们感到高兴,因为他们得到了认同,而且突然之间,他们就成为一个领域的专家了,而在此之前他们却几乎不知道这个领域的存在;天体物理学家们也感到高兴,因为这扩大了他们的研究领域。……所有的事情都这么令人高兴,所以让我们预祝它成功吧!”

人们利用射电天文学以及X -射线天文学的最新技术对类星体进行了观测,观测的结果证实了戈尔德的乐观估计。50年代以前,世界上最好的光学天文望远镜主要集中在欧洲,而到了50年代,它们却又都集中到美国了,特别是加利福尼亚。这一转移既有气候上原因,也有资金方面的原因。然而,从太空传来的无线电波可以穿透云层,所以欧洲(和澳大利亚)发展射电天文学并没有任何气候上的障碍。

我们可以很容易地识别出宇宙中的某些最强的无线电噪声源,其中之一就是巨蟹座星云。1954年,中国的天文学家观察到了一颗超新星的爆发,巨蟹座星云就是由那颗超新星爆发所遗留下的残骸形成的。其他噪声源都是距离非常遥远的银河系外物体,其中包括我们现在所知的巨型黑洞。这些发现都大大出乎于人们的预料。尽管现在已经很清楚了,但在当时确实没有人能够解释这类天体发射无线电波的物理机制。

1967年,安东尼·休威士(Anthony Hewish )和杰斯林·贝尔(Jocelyn Bell)发现了中子星, 这一偶然的发现是射电天文学最伟大的成就之一。中子星是某些超新星爆发后在其中心遗留下来的高密度残骸。我们观测到的中子星是以脉冲星的形式出现的:它们自身在旋转,有时每秒钟能旋转许多圈;它们每旋转一周都会剧烈地发射一束掠过我们视线的无线电波。中子星对于极端物理学(高密度、强磁场和强引力)的研究是非常重要的。

1969年,人们在巨蟹座星云的中心发现了一束极快的脉冲(30赫兹)。进一步的观测表明,脉冲的频率是在逐渐减小。如果储存在恒星内部的能量是逐渐转化成粒子风以保持其亮度的,那么这是很自然的事情。有趣的是,这种脉冲每秒钟可以发射30次,这么高的速度看起来就像稳定的辐射源一样。如果这种小恒星的亮度不变但旋转慢一些的话(比如,每秒旋转10圈),那么它的这种不同寻常的特性可能早在70年前就被发现了。如果在发现中子之前的20年代,人们就已经发现了超高密度物质,那么20世纪的物理学进程将会发生什么变化呢?我们无法想象,但是有一点是肯定的,那就是,人们会很快地意识到天文学对基础物理学具有非常重要的意义。

中子星的发现是相当偶然的。没有人能够解释它们为什么可以发射出这么强烈而又独特的无线电波。如果有人在60年代早期就向理论物理学家提出怎样去探测中子星,那么,大多数理论物理学家都会告诉他去寻找X-射线源。毕竟, 如果中子星的辐射强度比普通恒星大得多而它们的表面积却又比普通恒星小得多,那么它们一定非常热,以至于能够发射X-射线。因此,X-射线天文学家是最有可能发现中子星的人。

然而,从宇宙中来的X-射线能够被地球的大气所吸收,所以, 只能从太空观测到它们。X-射线天文学跟射电天文学一样, 也从战争中得到了好处,它应用了大量的军用技术。在这种情况下,美国科学家就很自然地取得了领导地位,特别是美国海军实验室的赫伯特·弗里德曼(Herbert Friedman)及其同事,他们后来的研究一直处于世界领先地位。他们的首批X-射线探测器是捆绑在火箭上的,每个探测器在它们坠落到地面之前,只能产生几分钟的有用数据。X-射线天文学在70 年代取得了长足发展。70年代,美国宇航局(NASA)发射了第一颗X-射线卫星,它一次能够收集好几年的数据。这些年的发展表明,X -射线天文学是人类了解宇宙的一扇至关重要的窗口。

X-射线是由灼热的气体和发生剧烈反应的天体发射出来的, 所以,可以根据X-射线来寻找宇宙中的高能天体。 中子星就是这样的天体,它们的质量至少有太阳那么大,但是直径却只有10公里。它们的引力非常强,相对论的修正值可达30%。

现在我们怀疑,某些恒星在塌缩以后,它们的密度会超过中子星而形成黑洞。在黑洞周围,时空的扭曲程度比在中子星周围的还要大。如果一个宇航员闯入了黑洞的视界内部,那么他不会向外界传递出任何信息,连光信号也不例外。在那个区域,空间本身好像也在不断地向内部运动,其速度比光还要快。外部观测者决不会看到那位宇航员的最终命运。因为随着他不停地朝着内部运动,时钟却走得越来越慢,所以,那位宇航员好像被钉在视界面上了一样,时间仿佛停止了。

60年代早期,俄罗斯理论物理学家雅科夫·泽尔多维奇(Yakov Zeldovich)和艾格尔·洛维可夫(Igor Novikov)研究了塌缩天体附近的时间扭曲问题。他们称这种塌缩天体为“冻结星”。“黑洞”这个词语是约翰·惠勒(John Wheeler)在他描述“从外界闯入的光和粒子……只能朝着黑洞运动,结果增加了黑洞的质量,增强了黑洞的引力作用”时提出的。

黑洞是恒星演化的一种最终结果,它们的半径大约为10到50公里。但是现在有确凿的证据表明,在大多数星系的中央,存在着质量比太阳大几百万倍甚至几十亿倍的黑洞。它们之中有一些是以类星体(类星体的能量非常集中,它可以照亮宿主星系中的所有恒星)的面目出现的,还有一些则是强烈的宇宙射线发射源。其他黑洞,包括银河系中央的那颗,都是静止的,但是它们能够对周围的恒星轨道产生影响。

从外部来看,各个黑洞都差不多。没有任何办法能够区分某个特殊黑洞的形成过程,也没有任何办法可以看出它吞噬过什么物体。1963年,新西兰人罗易·科尔(Roy Kerr)发现了爱因斯坦方程的一个塌缩旋转解。“科尔解”具有极其重要的理论意义,它描述了任何一个黑洞周围的时空。一个塌缩的物体会迅速地处于一种标准的稳定状态,描述这种状态只需要两个参数:质量和角动量。60年代,数学物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)为相对论的复兴作出了重要的贡献。 他评论说:“具有讽刺意味的是,黑洞,这一天体物理学中最奇怪、最不可思议的物体,却是不可缺少的。少了它,我们的理论就不是完备的了。”

黑洞的发现为我们检验爱因斯坦理论中的那个最值得注意的结果开辟了一条道路。炙热物体发出的辐射会在黑洞的附近一边旋转一边掉进这个“引力深渊”,结果将产生明显的多普勒效应——因为受到强引力的作用,光线会产生额外的红移。对这种辐射(尤其是X -射线)的光谱学研究将会查明辐射在黑洞附近的运动状况,并且因此可以判断黑洞周围的空间形状是否跟理论的预言相一致。

膨胀的宇宙

我们的银河系大约包含1000亿颗恒星,它们中的大部分都位于一个绕着中心轴旋转的圆盘上。在20年代以前,除了银河系之外,我们对宇宙的其他部分几乎一无所知。但是现在我们知道,银河系只是无数星系中的普通一员。

大多数星系都是成群或者成簇出现的,同一群中的各个星系是由引力把它们相互维系在一起的。我们所在的星系群,直径大约为几百万光年,它包含银河系、仙女座以及其他34个较小的星系。在我们这个星系群的不远处,还存在一个被称为室女座的星系簇。它含有几百个星系,它的核心跟我们大约有5000万光年的距离。在星系簇和星系群的结构之上,还存在着更大的星系系统。所谓的长城星系系统(Great Wall)就是这些巨型星系系统当中最近最突出的一个。它大约距离我们有2 亿光年,其中的星系呈纸片状排列。

或许,关于我们宇宙的最重要的事实就是:所有星系(除了我们星系簇中的少数跟银河系较近的星系之外)都在向我们远去。而且,距离我们越远,星系的退行速度越大。我们似乎生活在一个随着时间的推移而不断膨胀的宇宙之中。各个星系簇之间的距离在不断变大,而且星系的分布也越来越稀疏。

红移和距离的简单关系可以用以爱德温·哈勃(Edwin Hubble)的名字命名的定律来表示。这个定律是哈勃于1929年首次提出的。哈勃当时只能研究相对较近的星系,这些星系的退行速度小于光速的1%。 由于技术的进步和大型天文望远镜的使用,现在的数据已经扩展到退行速度跟光速处于同一量级的星系了。但是,用红移来度量光线所经过的空间的“伸长”,在概念上可能更为可取。红移(或者说,波长的增量)的大小能够告诉我们,在光线向我们传来时宇宙膨胀了多少。

早在20~30年代,人们就已经提出了许多膨胀的而且均匀的宇宙模型,其中有不少是建立在爱因斯坦广义相对论的基础之上的。但是那个时候,没有任何定量的证据表明我们的宇宙在某种程度上确实是均匀的。所以,那时我们根本无法区分这些模型到底谁对谁错。

目前,天文学家正在不间断地对室女座等星系簇以及像长城这样的更高层次的星系系统进行观测。但是,更深入的观测看上去并不能揭示任何更大的东西。一个边长为2 亿光年(这个距离仍比我们的视界小得多,我们的视界范围约为100 亿光年)的盒子能够容下最大的星系集合体。对于这样一个巨大的盒子,不论把它放在宇宙的何处,它所包含的星系数目大致都是相同的,而且其中的星系都会以大体相同的方式组织在一起,形成星系群、星系簇以及纤维状的星系系统,等等。

即使是最大的宇宙结构,也要比我们的望远镜所能探测到的最大距离小得多。因此,在宇宙学中,我们除了可以定义宇宙的平均性质之外,还可以把简单的均匀模型作为我们宇宙的一个合理的近似。

50年代,阿兰·桑德奇(Allan Sandage)曾经提议用200英寸(合5米)口径的天文望远镜进行天文观测,他认为, 这种望远镜可以探测到足够远的太空(因而,能够探测到足够远的过去)以检验宇宙学模型。要察觉到宇宙膨胀速度的变化,或者星系的演化,我们必须要探测到非常遥远的天体,我们接收到的这些天体的光线,必须是它们在几十亿年前发出的。

在过去的40年里,望远镜性能的提高以及观测技术的发展已经使得这一切变为可能。在70~80年代,世界各地建造了十几台口径大于四米的天文望远镜。用固体探测器代替照相感光板,可以把量子效率从1%提高到80%,这大大提高了对遥远天体的观测能力。新的一代超大口径天文望远镜(夏威夷的两架凯克天文望远镜就是这种望远镜的首批成员)也即将投入使用。其中给人印象最深的望远镜是由欧洲天文学会建造在智利安第斯山脉的“超大天文望远镜”。这台名字并不好听的望远镜其实是四架口径为8.2米的望远镜的组合体。这台仪器不仅能够收集到比以前任何一架望远镜都多得多的光线,而且它还能通过补偿大气的波动来提高图像的质量。由于它是由多台望远镜组合在一起的,所以它还具有干涉仪的功能。

在太空进行天文观测也能大幅度地提高观测的质量。尽管花费巨大,而且刚开始的时候图像经常会出现中断和瑕疵,但是哈勃太空望远镜最终还是达到了天文学家们的预期目标。通过一连好几天把镜头对准天空的某一方位,可以得到“哈勃深场图像”。在“哈勃深场图像”上有几百处微弱的污迹,每处污迹都很小,有的甚至连满月的百分之一都不到。然而,每一处污迹都是一个完整的尺寸可达几千光年的星系,看起来这么小是因为它们离我们太远了。我们现在看到的这些遥远的星系都处于非常原始的进化阶段。它们可能具有少量的氧、碳和其他元素以形成行星,但是没有更复杂的化学物质。因此,存在生命的机会很小。

现在,我们可以通过拍照来了解几十亿年前的事情。几十亿年前,第一批星系可能才刚刚形成。而第一批恒星可能在此之前就已经形成了,只不过它们比现在的星系小得多,而且也太微弱了,所以用目前最大的望远镜也看不到它们。

炙热起点的“遗迹”

现在我们要问,在第一批恒星形成之前,宇宙是什么样子的呢?曾在MIT学习过的比利时牧师乔治斯·莱麦垂(Georges Lemaitre)和俄国人亚历山大·弗里德曼(Aleksandr Friedmann)在20 年代晚期提出了一个新的思想,他们认为宇宙最初处于一个高度浓缩的状态,随着宇宙的不断膨胀,它的内部结构逐渐地呈现了出来。莱麦垂说道:“宇宙的演化好比刚刚放完的烟火,留下的只是少许灰烬和烟尘。站在已经冷却了的灰烬上,我们正望着逐渐衰减的太阳,努力地回忆着世界之初那早已逝去的辉煌。”

这一“逝去的辉煌”在1965年被发现了。两位贝尔实验室的科学家阿诺·彭齐亚斯(Arno Penzias)和罗伯特·威尔森(Robert Wilson)在设法消除一根天线上的噪声时,意外地发现:全部空间都被一种没有明显来源的强度很弱的微波所笼罩着。1990年, 约翰·玛泽尔(John Mather)及其同事利用美国宇航局的宇宙背景探测卫星(COBE),发现这种微波的频谱服从某一“黑体”或者热力学规律,其精度高达万分之一。如果假定宇宙万物在早期曾被压缩成炙热的高密度不透明“火球”,而且,如果这种微波辐射确实是这个“火球”留下来的遗迹,那么我们可以恰好得到这一规律。宇宙的膨胀可以冷却和冲淡这种原始辐射,让它的波长变长,但是却无法改变它充满整个空间的性质。这种微波将永远弥散在整个空间中。

目前,这一背景温度为2.728K,仅比绝对零度大一点点。但是它代表的热量是惊人的,它相当于在1立方米的空间集中有4.12 亿个辐射量子(光子)。然而,如果我们把宇宙中的所有可见恒星和气体均匀地铺展开来,那么每立方米大约只含有0.2个原子, 这比光子的密度整整小了10亿多倍。

根据大爆炸理论,宇宙万物都曾被压缩到比恒星的中心还要热的程度。在那么高的温度下,完全可以发生核反应。在这些反应中,最重要的是那些在10亿度的高温下所发生的反应。然而,宇宙在3 分钟内就把温度降到了这一水平,根本来不及像在最热的恒星中所发生的一样,把原始物质变成离子(对人类来说,情况幸亏是这样),即使把它们变成碳和氧这样的物质也不行。

这跟乔治·伽莫夫(George Gamov)的猜想正好相反。伽莫夫猜想元素周期表中的所有元素都是在宇宙的早期“冷却”出来的。50年代,福莱德·霍利(Fred Hoyle)、威廉·福勒(William Fowler)、杰夫莱·伯比基(Geoffrey Burbidge)和玛格丽特·伯比基(Margaret Burbidge)提出了一个替代方案(同时,艾利丝泰尔·卡麦伦(Alistair Cameron)也独立完成了此项工作),这个方案定量地阐明了周期表中几乎所有的元素都产生于恒星以及超新星中的核聚变反应。后来经过改进,用这种方法计算出来的原子丰度跟我们现在所观察到的非常接近。

就像恒星核合成理论所告诉我们的那样,如果没有受到“污染”,最古老的恒星(它们可能在星系形成之前就已经存在了)所含有的重元素实际上很少。然而事实表明,即使是这些最古老的恒星也含有23%到24%的氦元素。没有任何已经发现的恒星、星系或者星云所含的氦元素少于这个比例。由此看来,星系最初不仅含有氢元素,而且含有氦元素。

“热大爆炸”理论巧妙地解答了这个问题。在宇宙早期的炙热状态下,发生了一系列核反应,使得有23%的氢原子变成了氦原子,而且,宇宙冷却的速度又是如此之快,除了极少量的锂原子之外,根本没有时间生成周期表中其他更重的元素。把宇宙中的大部分氦元素归结为大爆炸的结果,这样就解决了一道长期未决的难题。那就是,宇宙中为什么有这么多氦,为什么它分布得又是如此均匀。而且这么做,还可以让宇宙学家们大胆地去探寻宇宙最初几秒的历史。

大爆炸的另一个产物是氘(重氢)。氘相对于氢的丰度直到最近也没有得到确定。但是,根据对木星、星际气体以及遥远的星系间物质的观测,这个比例现在大约小于五万分之一。但就是这么少的氘仍然令人不解,因为在恒星内部,消耗掉的氘远比产生的多。作为核燃料,氘远比普通的氢容易发生反应,所以新近形成的恒星在它们开始进入稳定的氢燃烧状态之前,就已经把最初的氘元素消耗殆尽了。

如果假设目前的宇宙平均密度为每立方米0.2个原子, 并且根据它来计算“火球”在冷却的过程中出现的原子的丰度,我们会发现,氢、氘、氦(以及锂)的比例跟观测结果是一致的。这是一件令人高兴的事情,因为用其他理论计算出来的元素丰度都跟观测结果不一致。如果要使两者一致,则需要把宇宙的密度提得很高或者降得很低才行,但这样做,宇宙密度就与观测值不一致了。

宇宙结构的出现

如果我们的宇宙开始于一个炙热而又无序的火球,那么我们观测到的恒星、星系和星系簇又是怎样形成的呢?其实,它们的形成是引力作用的必然结果。在宇宙诞生之初,即使仅仅存在着极细微的物质涨落,由于引力的作用,也会形成相当显著的密度差异。

现在,理论物理学家已经可以利用计算机来模拟宇宙的演化了。在模拟程序运行之初,输入指令,让宇宙物质发生轻微的涨落。随着宇宙的膨胀,原始星系以及更大的宇宙结构相继出现了。这一过程的纯引力方面可以被模拟得相当好。然而,宇宙尘云要在引力的作用下形成星系,它的密度必须要提高到原来的几十亿倍才行;另外,它们还需要十分复杂的动力学以及辐射传递机制来确定它们的质量。而且,第一批形成的恒星所释放的能量还会对后来发生的事情产生不确定的影响因素。这些都复杂得难以计算,而不得不根据局部的观测结果采取某些似是而非的近似“处方”。

虽然存在这些局限,但是宇宙结构的模拟方法在计算目前的星系以及星系簇的形态方面仍然取得了巨大的成功。而且,这些模型还可以通过观察它们所处理的新的高红移数据,来了解宇宙的过去。

另外还有一个方法可以检验这些计算方案是否合理。在这些模拟方案中,星系的尺度和它的簇状结构分布取决于物质最初涨落的幅度和方式,而现在所观测到的微波背景辐射应该能够反应出这些波动来。因此,这也提供了一条独立的线索来确定那些涨落的幅度。确定涨落幅度的有效辐射应当来自于一个非常遥远的表面,当这个表面发出有效辐射时,那些原始涨落的幅度还相当小。这个表面上的原始星系簇所发出的辐射看起来应该稍稍有些冷,因为,它需要消耗一份额外的能量来摆脱高密度区域的引力作用;相反,那些无效辐射的温度则要高一些。预计这种温度上的相对差别大约有1/105。在某种程度上,它还可以预测由于辐射源的运动方式不同而带来的那些稍微有些大的多普勒波动。

因为背景辐射本身还比大气冷100倍, 所以把测量背景辐射的精度提高到10万分之一,是一项令人生畏的技术挑战。但是现在,我们已经能够做到这一点了。第一个测量到这一波动的是乔治·斯姆特(George Smoot)领导的研究小组。他们使用了COBE卫星收集的4年数据。可是,只有当角度大于7度时,他们的测量才是有效的。后来, 他们又在陆地和气球上进行了补充实验。测量结果表明,原始涨落的幅度确实与形成星系所要求的相一致。在未来的几年内,美国宇航局的微波各项异性探测器和欧洲航天局的普朗克卫星,将会得到更加准确的数据,以解决宇宙学、早期宇宙、星系形成中的许多关键性问题。(未完待续)

范文十:《宇宙的边疆》课堂实录

作者:刘明国

语文教学与研究:教师版 2011年10期

(课堂开始前,播放暖场视频《宇宙与星空》:http://www.tudou.com/programs/view/EC4zkoZ-bwQ)/。

导入新课。

师:同学们,刚才我们让大家欣赏了一组图片,它们美不美?

生:美。

师:那么,你知道这是一组什么样的图片吗?

生:星云、星空、地球、太阳、恒星、宇宙……

师:那么,宇宙究竟是什么样子?宇宙究竟有多大?今天,我们就一起走近美国著名作家卡尔·萨根,看看他是怎么告诉我们的。

展示幻灯片1:走近作者

师:卡尔·萨根,美国著名“大众天文学家”。1980年,他制作拍摄了大型科学电视片《宇宙》,在60多个国家上映,观众高达5亿。(笑着问学生)那么,同学们想不想看呢?

生:(笑着说)想。

师:可是,我是语文老师啊。(笑)所以,我今天也请大家“看”,只不过我们“看”的不是电视,而是文字版的,也就是说,本文是电视片《宇宙》的解说词。

师:那么,什么是解说词呢?大家了解不了解?

生:不了解。(极少数说了解的)

展示幻灯片2:解说词(掌握文体知识)

师:解说词,就是一种配合图画或实物等的文字说明,使观众借助简单的文字介绍,获得深刻的认识。

师:当然,仅仅看定义也许大家还不是太好理解。这样吧,我给大家举个例子。请大家欣赏下面这幅图片。

(到哪个学校讲课,就展示哪个学校的教学大楼图片,这样可以调动学生学习的兴趣。因为本次是在鄂南高级中学讲课,所以我展示的就是鄂南高级中学的教学楼图片)

师:大家看一看,这幅图片大家熟悉吗?

生:(笑道)熟悉。

师:可是,对于我们今天前来听课的、在座的全体教师来说,他们熟悉吗?

生:(齐声笑道)不熟悉。

师:那么,如果我给它加上一句“鄂南高中信息大楼”呢?这样大家清楚了吗?

生:(齐声笑道)清楚了。

师:那如果我再给它加上一段文字呢?

(展示文字:秋日的下午,阳光静静地洒在校园里,信息大楼愈发的显得雄壮威武了。白色的玻璃幕墙,红褐色的点缀,显得那么的和谐与温暖。远远望去,一艘知识的巨轮正在扬帆起航,在知识的海洋里劈波斩浪,驶向远方……这里,是人才的基地;这里,是成长的摇篮。)

师:同学们,哪一段更清楚,更具美感?

生:(齐声笑道)最后一段。

师:为什么?

生1:因为它使用了排比的手法,“这里,是人才的基地;这里,是成长的摇篮”,显得有力度,有气势。

生2:因为它使用了拟人的手法,“信息大楼愈发的显得雄壮威武了”,显得形象生动,而且更具人的感情。

生3:因为它使用了比喻的手法,“一艘知识的巨轮正在扬帆起航”,将教学大楼比作了知识的巨轮,也就更加的形象生动了。

师:很好。还有没有补充的?

生:……

师:这说明了解说词的语言是优美的,综合运用了多种修辞手法。

师:那如果我展示的不是图片,而是连续滚动的画面,比如说电视片呢?我是不是还需要一定的顺序呢?

生:(齐声道)需要。

师:这说明解说词要有第二个特点,“清晰的顺序”。

师:而且在播放的时候,我能不能看着教学楼的图片说是食堂啊?看着食堂的图片说是教学楼啊?

生:(齐声笑道)肯定不能。

师:所以说,解说词还应该有“明确的对象”。

师:这样一来,我们就明白了,解说词应该具有三个基本的特点:第一,优美的语言;第二,清晰的顺序;第三,明确的对象。

展示幻灯片3:解说词的特点

师:好,我们游览了我们学校。接下来,我们跟着作者卡尔·萨根一起去游览宇宙吧,看看本文的特点是什么?

展示幻灯片4:积累·整合(文章的主要说明对象)

师:请同学们速读课文,划出各段的说明对象或说明要点。

(给学生1~2分钟的浏览课文时间)

师:有没有同学能告诉我各段的说明对象是什么呢?

生4:1~6段,写的是宇宙。

生5:7~11段,写的是星云。

生6:12~14段,写的是恒星。

生7:15~16段,写的是太阳系。

生8:17~18段,写的是地球。

师:大家都找得很准确,都说得很好。(学生一起鼓掌)

师:那么,本文的说明顺序是什么呢?

生:(大声道)由远到近。(中间夹杂着“由大到小”)

师:(略皱眉头道)究竟是什么?

生:(沉默后)有人答“不知道”,有人答“差不多”。

师:(笑道)那如果差不多的话,何必要有这两个概念呢?既然有两个概念,肯定还是有区别的。

师:其实,文中有的段落已经有关键的语句明确地告诉了我们,不知道你是否已经发现了?请大家快速地到文中找找看。

生9:在文章的第7自然段的最后,“我们隶属于这些星云,我们所见到的星云离地球80亿光年,处在已知宇宙的中心”;然后,在文章的第10自然段的最后,“我们现在离地球200万光年”;接着,在第11自然段的中间,“现在,我们离地球4万光年”;第15自然段的开头,“我们现在已经回到了我们的后院——离地球1光年的地方”;最后,在第17自然段的开头,“经过一番漫游之后,我们终于回到了我们这个弱小的浅蓝色星球”。因此,我认为本文是由远到近的。

师:哇,一口气找了这么多。大家看,对不对啊?

生:(异口同声地说)对。

展示幻灯片5:感受·鉴赏(与地球距离的远近)

师:好,这样我们就明白了本文的说明顺序是“由远到近的空间顺序”。

(板书“清晰的顺序:由远到近”)

师:其实呢,我们知道,人类在认识宇宙的时候恰恰是相反的,我们通常是站在地球上向外看,也就是……

生:由近到远的顺序。

师:对了,那么,作者为什么要采用由远到近的顺序呢?

生:(学生思考)

师:(笑着提示学生道)比如说我昨天来到鄂南高中,我先进学校的大门,然后再一步步地进入学校内部,可以不可以?

生:可以。

师:那我要是先看看鄂南高中的整体效果图,或者是站到一个很高很高的位置,比如说乘飞机,先从空间俯视一下鄂南高中的整体布局,然后再一点点的来看,可以吗?

生:可以。

师:(笑道)很好,也就是说两个都可以。但是,哪个更好呢?

生10:我认为后者更好,因为可以对学校有一个整体的了解,然后再去看具体的布局会更好。

师:对了,这就叫“先整体后局部,显得更清楚”,是不是啊?

生:是。

生11:我认为这样还符合摄影规律。(看到老师和学生们吃惊的表情,不好意思笑道)我爸是电视台的摄影师。

师:(笑着)原来如此。

生:(恍然大悟状)噢。

师:还有没有其他的补充呢?

师:如果没有了呢,老师来说一下,大家看怎么样?

师:为了这个问题,我专门请教了物理老师。当我问的时候,物理老师眼睛一瞪,说了一句“当然是由远到近好啊”。我就说,凭什么啊?他说:因为符合宇宙大爆炸的演化规律嘛,当时是先有宇宙,次有星系,再有恒星,再有行星的啊。否则,皮之不存,毛将焉附。那么,大家看看,物理老师的这个解释有没有道理啊?

生:(笑着)有道理。

师:所以说,由远到近和由近到远都可以,但是前者更胜一筹。

展示幻灯片6:感受·鉴赏(由远到近写作的好处)

师:好,我们了解了本文清晰的说明顺序。接下来,请大家一起来看看本文的语言有什么特色?或者说,你喜不喜欢?为什么?

展示幻灯片7:感受·鉴赏(本文语言的特色)

生12:本文的语言很美。

师:是吗?那你喜不喜欢?

生12:喜欢。

师:能不能具体点?或者说是举例说明?

生12:能。比如说第4段的开头部分,“地球的表面就是宇宙汪洋之滨……近来,我们已经开始向大海涉足,当然,海水才刚刚没及我们的脚趾,充其量也只不过溅湿我们的踝节。海水是迷人的,大海在向我们召唤”。作者运用了比喻和拟人的手法,显得形象具体,而且很生动。

师:好,很不错。一下子就抓住了重点。请坐,那么其他同学呢?

生13:第12自然段,“有些恒星跟太阳一样是孤独的;多数恒星有伴侣,通常是成双成对,互相环绕”,运用了对比的手法,形象生动,而且说明准确。

师:好,很准确。

生14:第5自然段中间部分,“一束光每秒钟传播18.6万英里,约30万公里,也就是7倍于地球的周长”,运用了列数字的方法,显得准确生动。

生15:第18自然段开头部分,“这里有充满氧气的蓝天,有碧波荡漾的海洋,有凉爽的森林,还有柔软的草地。这无疑是一个生机勃勃的星球”。作者采用了抒情的手法,使得本句的文字特别的优美,读起来很舒服,使人不由得喜爱上了我们的地球。

师:(颔首微笑示意)很不错。如果说刚才我们同学还是没有打破固定思维,按照文章的顺序往后找的话,那么这个同学就跳出了这个窠臼的束缚,一下子到了文章的最后。很好,很不错。那么,还有补充吗?

生16:老师,我认为文章中间还有一些比较有哲理的话!

师:(笑着)是吗?能具体一点吗?

生16:比如说文章的第3自然段的开头,“我们探索宇宙的时候,既要勇于怀疑,又要富于想象”。作者本来是说明我们在探索宇宙中所应具备的精神,其实,我感觉,不仅仅是在探索宇宙中,而是在我们的生活中,包括我们现在的学习中,我们都应该具有这种精神。

师:(笑着)嗯,这位同学已经学会发散思维了,已经看得更远更深了啊。大家同意不同意?

生:(异口同声地)同意。

生17:老师,其实文章第二自然段也告诉了我们,“这些探索活动提醒我们:好奇是人类的天性,理解是一种乐趣,知识是生存的先决条件”,也是充满了哲理的。

师:(笑着)嗯,不错,很好。看来大家是把文本读进去了。那么,还有没有补充呢?

师:好,如果没有了的话,那我们就一起来看看大屏幕。

展示幻灯片8:感受·鉴赏(本文语言的特色)

师:本文作为解说词,语言是非常优美的,主要体现在:①善用比喻,形象生动;②巧用拟人,形象生动亲切;③笔带激情,议论抒情相结合;④语含哲理,引人思考给人启迪。

师:因此,本文不仅被称为是解说词的代表,作者卡尔·萨根被称为“美国著名大众天文学家”,更为重要的是,他还被称为“历史上最成功的科普作家”。大家看一下,有没有“之一”啊?

生:(笑着)没有。

师:对,是没有的。不是老师粗心大意,而是本来就没有的。因为,没有哪一个作家像他一样,“他以对科学的热忱和个人巨大的影响力,引导几代年轻人走上探索科学之路”。所以,这不仅仅是一篇优美的解说词,更是一篇很好很好的科普说明文。然而——

展示幻灯片9:思考·领悟(引导学生从浅层的“解说词”到深层的“科学精神”的探究)

师:2010年9月9日,《中国青年报》刊发了中国著名科学作家嵇晓华一篇文章——《科普作品:中国读者很难提出好问题》,作者在文章中说,中国人在读科普说明文的时候,经常缺乏思考,因此很难提出好问题。那么,请大家思考一下,“课文题目是‘宇宙的边疆’,请问宇宙究竟有没有边疆?有没有中心?”

(给学生2~3分钟的时间思考)

师:(在巡视学生的时候提示)如果你感觉没有头绪的话,可以和同桌讨论一下。不过需要注意的是,你必须从文章中找答案,不能“信口开河”地回答。

(2~3分钟时间后)

师:有没有同学能告诉我你的答案呢?

生18:老师,我认为宇宙没有边疆。因为,第2段开头就说了,“宇宙的大小和年龄不是一般人所能理解的”,还有第17段“宇宙汪洋茫无际涯,范围之大,难以想象”。

师:嗯,好,找得很准确。还有谁来说说呢?

生19:老师,我也认为宇宙没有边疆,因为第5段第一句“因为宇宙辽阔无垠”。

师:很好。

生20:老师,我不同意他们的意见,我认为宇宙是有边疆的。因为课文在第7段的最后说得很明确,“我们隶属于这些星云,我们所见到的星云离地球80亿光年,处在已知宇宙的中心”。请同学们想一想,如果没有边疆,怎么会有中心呢?既然我们“处在已知宇宙的中心”,那么它就一定会存在边疆的。

生:(笑着鼓掌)

师:看来,掌声就代表大家的态度了。说得真是太好了,是啊,没有边疆,何来中心;既然有中心,就一定存在着边疆。好,很好。

生21:老师,我不同意他的观点。因为,同样是这句话,刚才他忽略了一个关键的词语“已知”,文章说得很清楚,“处在已知宇宙的中心”,那么,也就是说还存在着未知的宇宙。所以,这句话恰恰是证明了宇宙没有边疆。

生:(笑着鼓掌)好。

师:同学们,我真的要好好表扬你们了。因为你们已经认真地把书读进去了。

生22:老师,其实第4段开头“地球的表面就是宇宙汪洋之滨”也说明了是有边疆的。

生23:老师,我还是不同意他们的观点,我认为宇宙是无边的。因为,文章第1自然段其实已经很清楚地告诉了我们,“宇宙现在是这样,过去是这样,将来也永远是这样”。其实,这就是说明宇宙是永恒不变的,无边无际的。

师:好家伙,这一句你就看出了问题啊。那大家同意吗?

生:(有点迷惑的样子)……

师:看来,需要给大家解释一下了。我们知道,本文是一部大型电视片的解说词,所以,一开始,电视画面就采用的繁星点点的夜空,然后是镜头不断地推进、推进、再推进,然后便配上了这样一句解说词。这样一来,大家看看,好不好理解了。

生:(恍然大悟状)噢。

师:看来,这个问题还是需要见仁见智的。

展示幻灯片10:思考·领悟(2010年7月6日,欧洲航天局公布首张宇宙全景图)

师:好,那么我们现在请大家看一个视频。就在2010年7月6日,欧洲航天局公布首张宇宙全景图。现在,我们就一起来看看科学家们是怎么说的。需要提醒大家注意的是,视频中有一句很关键的话,希望大家能认真地体会。

(播放视频短片:《首张宇宙全景图引热议》:http://v.youku.com/v_show/id_XMTg4MTQ2NDQw.html)

师:大家看明白了吗?

生:明白了。

师:那科学家是怎么告诉我们的?文章那句很重要的话是什么?

生:(异口同声地说)仅仅包括了“理论上的”宇宙全景图。

师:很好,看来大家抓住关键词了。那么,我们是不是可以这样总结呢?

展示幻灯片11:思考·领悟(宇宙究竟有没有边疆?)

师:宇宙有边疆是正确的,因为是暂时的;宇宙没有边疆也是对的,因为是扩张的;人们每探索一步,边疆就扩大一步;随着人类的认识发展而不断地扩张……

生:(异口同声地说)嗯,是的。

师:好,文章到这里我们就基本上全部弄清楚了。最后,我想问一下大家,学完《宇宙的边疆》,你有哪些感触与思考?

展示幻灯片12:应用·拓展(结合课文,培养学生热爱科学、热爱家园的情感及必要的忧患意识)

生24:老师,学完这篇课文,我感觉宇宙真是太大了,太辽阔了。由此,我想到了现在各国进行的宇宙的探索是非常必要的,比如说我们的“神五”“神六”“神七”的顺利升空,“嫦娥一号”“嫦娥二号”的成功发射等。

生25:老师,我也感觉宇宙真是太大了,人类真是太渺小了,因为文中第6段说了,“假如我们被随意搁置在宇宙之中,我们附着或旁落在一个行星上的机会只有1/1033。在日常生活当中,这样的机会是‘令人羡慕的’”。因此,我们人类很幸运,我们应该热爱生命,热爱家园,积极乐观地生活……

生26:老师,我想说的是,相对于“宇宙中的大部分是广袤、寒冷的”来说,我们的地球“有充满氧气的蓝天,有碧波荡漾的海洋,有凉爽的森林,还有柔软的草地”。所以,我们应该爱护地球,尤其在现代工业快速发展的今天,我们更应该好好珍惜我们的地球,保护好我们的资源,以避免汶川大地震、玉树大地震、舟曲泥石流等自然灾害的发生……

师:(笑着)很好,看来大家都有自己的感触了。同学们,温家宝总理曾经饱含深情地说:我仰望星空,它是那样辽阔而深邃;那无穷的真理,让我苦苦地求索、追随……

这一节课,我想告诉大家的不仅仅是解说词,更重要的是作者所透露出来的科学精神,而这正是我们人类前进的动力。哪怕是你我前进的一小步,那也是我们人类的一个大胜利!

最后,请全体起立,让我们一同在温家宝总理的《仰望星空》的诗歌声中结束本课吧!

展示幻灯片13:应用·拓展

(播放温家宝总理诗歌《仰望星空》MTV视频:http://www.tudou.com/programs/view/MP3M3FzsOFY)

(就在MTV视频刚刚结束的时候,下课铃声响起。)

师:好。下课。谢谢大家!

展示幻灯片14:补充展示板书

附:板书