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1、霍 金 宇宙的未來皖肥西中學(xué)石玉成制作 背 景 知 識 中國是最早進(jìn)行天文觀測的國家之一，在殷商甲骨文里，就有許多天文觀測記錄。漢語“宇宙”一詞出現(xiàn)較早。戰(zhàn)國時期的尸佼在他的著作尸子中就說：“上下四方曰宇，往古來今曰宙。”東漢的高誘在淮南子原道訓(xùn)注中也說：“四方上下曰宇，古往今來曰宙?！敝袊糯挠钪鎸W(xué)說，有渾天說、蓋天說、宣夜說等。 在西方，古希臘人也有多種宇宙學(xué)說。公元前600年左右，住在米利都的古希臘哲學(xué)家泰利斯認(rèn)為地球是一個圓盤，漂浮在一片汪洋中。他的弟子阿那克西曼德認(rèn)為天空是包圍地球的一個球?qū)?，恒星在?nèi)層，太陽和月亮在外層。畢達(dá)哥拉斯認(rèn)為，地球、月亮、太陽、行星和恒星都在一個同心球上
2、圍繞中央火旋轉(zhuǎn)。托勒密總結(jié)了古希臘的天文學(xué)成就，著天文學(xué)大成，認(rèn)為地為球形，靜止不動，處于宇宙的中心，其他天體圍繞地球運(yùn)行，創(chuàng)立了“地心說”，統(tǒng)治西方天文學(xué)界一千四百多年，直到波蘭天文學(xué)家哥白尼在16世紀(jì)發(fā)表天體運(yùn)行論，創(chuàng)立日心說。 現(xiàn)代宇宙學(xué)最有影響的學(xué)說是大爆炸宇宙學(xué)。大爆炸宇宙學(xué)認(rèn)為，宇宙早期溫度極高(在100億度以上)，物質(zhì)密度極大。在那里，物質(zhì)被壓縮成一個奇點，時間和空間都毫無意義。大約200億年前，發(fā)生“爆炸”，溫度逐漸冷卻，形成各種各樣的恒星體系，也就是我們今天所能觀測到的宇宙。 霍金是當(dāng)今最負(fù)盛名的英國理論物理學(xué)家，他戰(zhàn)勝嚴(yán)重的殘疾，執(zhí)著地從事科學(xué)研 究，他的名著時間簡史被翻譯
3、成30多種文字，銷售500多萬冊，成為科學(xué)著作中罕見 的暢銷書。霍金的研究領(lǐng)域主要集中在宇宙學(xué)與黑洞，他提出的一系列觀點，都或多或 少改變了我們對宇宙、對時空的認(rèn)識，有著重要的啟發(fā)性。他目前擔(dān)任劍橋大學(xué)盧卡遜 數(shù)學(xué)教授。這篇文章是他1991年1月在劍橋大學(xué)的講演。 霍 金 在 中 文 里 ， “ 宇 ” 是 “ 上 下 四 方 ” 的意 思 ， 表 示 空 間 ； “ 宙 ” 是 “ 古 往 今來 ” 的 意 思 ， 表 示 時 間 。 宇 宙 的 歷 史 ，就 是 空 間 在 時 間 上 發(fā) 展 的 過 程 ， 斯 蒂芬 霍 金 以 時 間 為 序 ， 研 究 我 們 所 處 的這 個 宇
4、宙 誕 生 、 發(fā) 展 ， 以 及 它 將 來 可能 的 狀 況 ， 因 此 ， 他 把 自 己 的 書 稱 作 時 間 簡 史 ， 實 際 上 就 是 宇 宙 簡史 。 何為宇宙？ 導(dǎo) 入 宇宙是怎樣誕生的?它從何而來?又向哪里去?斯蒂芬霍金教授寫的時間簡史給了我們這樣的回答：我們現(xiàn)在生活的宇宙有自己的歷史起點，它大約誕生于150億年前，那時，宇宙只是一個點，不占有空間，也沒有時間的概念。在這一點發(fā)生了大爆炸，時間和空間從此開始，物質(zhì)開始形成。最初，宇宙的溫度極高，隨著時間的推移，空間越來越大，溫度越來越低，宇宙中的能量與物質(zhì)不斷發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，逐漸形成星系。 空間繼續(xù)擴(kuò)大、膨脹，直到今天，
5、宇宙仍然在膨脹之中。大約在距今50億年前，太陽形成。大約在距今46億年前，地球形成。宇宙繼續(xù)膨脹，將來也會膨脹，也許在膨脹到一定程度后，宇宙開始收縮，可能會收縮成一個點，一個不占有空間的點。到那時，時間結(jié)束。到底會不會這樣，現(xiàn)在還說不定。大爆炸之前是怎么回事，不知道。永遠(yuǎn)也無法知道。這就是大爆炸宇宙的基本理論。 本文重點是談作者對宇宙的未來作出的科學(xué)預(yù)言，閱讀時要準(zhǔn)確地篩選出這些預(yù)言的觀點和支撐這些觀點的材料。同時，還應(yīng)該體會這篇講演在語言上的幽默特點。本 文 重 點 霍 金 對 宇 宙 未 來 的 預(yù) 言 主 要 有 哪 些 觀 點 ？ （1）宇宙的膨脹和坍縮與宇宙的平均密度有關(guān)，如果平均密
6、度小于某個臨界值，它就會永遠(yuǎn)膨脹。如果平均密度大于臨界值，宇宙就會坍縮，時間本身就會終結(jié)。（2）在螺旋星系和星系團(tuán)中應(yīng)該存在有某種看不見的暗物質(zhì)，它的引力吸引足以把高速旋轉(zhuǎn)的星系牢牢抓住，不至于使這些星系或星系團(tuán)飛散開去。（3）如果宇宙繼續(xù)膨脹下去，五十億年后，太陽將耗盡它的核燃料，變成一顆白矮星。在大約一百億年后，具有太陽質(zhì)量的恒星將變成白矮星或中子星，具有更大質(zhì)量的恒星會變成黑洞。（4）黑洞中粒子的速度有可能超過光速逃出黑洞，只要有足夠長的時間，巨大的黑洞也可以“蒸發(fā)”掉。（5）在星系或星系團(tuán)之外，應(yīng)該存在有足夠的暗物質(zhì)，這些暗物質(zhì)能使密度達(dá)到臨界值，從而可能會使宇宙最終坍縮。 但這個時間
7、肯定在一百五十億年之后。 初讀課文，找出一些關(guān)鍵詞語，把握文章大意。從標(biāo)題和開頭都可以看出文章要談的是對宇宙未來的預(yù)測，初讀文章就應(yīng)該找出與這一預(yù)測有剮的關(guān)鍵詞語，最重要的應(yīng)該有兩個：“膨脹”與“坍縮”，然后進(jìn)一步找到與這兩個詞相剮聯(lián)的其他關(guān)鍵詞：“平均密度”和“暗物質(zhì)”，即可基本把握文章大意。 細(xì)讀課文，弄清這些關(guān)鍵詞語之間的關(guān)系，把握作者的觀點。作者的觀點是：宇宙的膨脹和坍縮與宇宙的平均密度有關(guān)，如果平均密度小于某個臨界值，唆就會永遠(yuǎn)膨脹。如果平均密度大于臨界值，宇宙就會坍縮，時間本身就會終結(jié)。事實上，現(xiàn)在的密度似乎非常接近與把坍縮和無限膨脹區(qū)分開來的臨界密度。但宇宙的未來是膨脹還是坍縮，
8、仍尚難定論。 抓住生動的比喻，理解作者的觀點。在闡明科學(xué)道理的時候，作者用了一些人們熟知的事例，有助于我們理解文章的觀點。如：“例如，如果你稍微改變一下你旋轉(zhuǎn)賭盤的方式，就會改變出來的數(shù)字。你在實際上不可能預(yù)言出來的數(shù)字，否則的話，物理學(xué)家就會在賭場發(fā)財?！?討論分析問題1文章內(nèi)容是談對宇宙未來的預(yù)測，為什么開篇卻談巫師預(yù)言的尷尬、宗教預(yù)言的失敗?2作者說將宇宙中的暗物質(zhì)考慮在內(nèi)，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到宇宙重新坍縮的臨界密度，據(jù)此則可預(yù)言宇宙會繼續(xù)無限地膨脹下去，為什么后文又說宇宙最終可能會坍縮?3對宇宙的未來，作者以為是可以預(yù)測呢，還是不可以預(yù)測? 演講的特點1生動的導(dǎo)引這篇科技論文是演講辭，具有演講
9、的特點。預(yù)言宇宙的未來，雖然是一個嚴(yán)肅的科學(xué)話題。但如果就事論事，很容易枯燥乏味。演講需要激起聽眾的興趣。演講者從古代的巫術(shù)和近代的宗教預(yù)言談起，既增加了趣味性，又深化了講演的主題在與巫術(shù)的對比中，更顯出了科學(xué)的求實精神。 2嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评碜鳛橐黄茖W(xué)演講，其最終目的是讓人信服。本文嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评?，增?qiáng)了說服力。宇宙雖然復(fù)雜，但它在大尺度上又是可以描述的。宇宙的密度是決定其命運(yùn)的關(guān)鍵，然而，確定這一點非常不易。演講者從可見物質(zhì)談到暗物質(zhì)，從成熟的理論談到科學(xué)假說，把問題講得透徹明白。沒有作出一個明確的預(yù)言，也說明了演講者嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。 3幽默的語言演講是面對面的交流，這種交流是單向的，如果不注意演講的語言藝術(shù)，就達(dá)不到最佳的表達(dá)效果。這篇演講語言幽默，創(chuàng)造出一種輕松愉快的氣氛，使所論述的問題更易于為聽眾接受。如，文中有一段話說：“我比其他的末日預(yù)言者更占便宜。即使宇宙將要坍縮，我可以滿懷信心地預(yù)言，它至少在一百億年內(nèi)不會停止膨脹。我預(yù)料那時自己不會留在世上被證明是錯的?！币越沂咀约骸白运健钡男睦肀硎居哪?，同時傳達(dá)出重要的信息：宇宙“至少在一百億年內(nèi)不會停止膨脹”。
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