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Video课程教案、知识点、字幕

第三

大爆炸宇宙学简介

宇宙是包罗万象的

所有万事万物的总和

那么以前

人们也在考虑讨论宇宙

那么关于宇宙的讨论

就属于宇宙学了

大家以前的讨论

都是一种思辨的形式

因为没有科学的理论作为基础

人们总在想

宇宙是无限大呢

还是有限的呢

无限大总是难以想象

所以总觉得是有限的

可是有限就有边界

边界之外是什么东西呢

为什么边界之外

不算在宇宙里呢

这就是宇宙学的一个

重大的难题

就是宇宙是不是有限

有限的话就有边界

边界的话

外边是什么呢

就是这样一个难题

其次一个难题

就是宇宙的中心在哪儿

我们总认为

我们是宇宙的中心

但是宇宙这么大

是不是就我们这一个中心呢

是不是恰好是

我们处在宇宙的中心呢

等等

所以当时都是一种思辨

认为宇宙是无头无尾的

没有起源

也不会有终止

无头无尾的

宇宙也没什么变化

宇宙是静止在这里面

在这里面没有什么发展

没有什么变化

这是我们很早的宇宙观

但是

广义相对论建立之后

就不一样了

因为广义相对论

是整个世界的引力的理论

我们知道

对于宇宙来说

决定宇宙的发展变化的

是引力而不是其它力

所以必须有一个正确的

关于时空和引力的理论作基础

才能真正研究宇宙学

那么广义相对论

恰好就是这样一个理论

所以广义相对论诞生之后

在1917年爱因斯坦

发表一篇论文

根据广义相对论

对宇宙学的考察

这篇论文被认为是

现代宇宙学的开创文献

从此宇宙学从单纯的思辨

进入到真正的科学论证

既有定量的理论计算

又有可以观测的预言

所以

真正的宇宙学

是从广义相对论诞生起

才真正发展起来的

1948年伽莫夫

他根据爱因斯坦的广义相对论

提出了大爆炸的宇宙模型

预言宇宙早期的氦元素的分布

应为0.25

而且当前咱们的宇宙背景辐射

应该是10k的背景辐射

后来它的学生

把背景辐射修正为5k

当时他提出大爆炸宇宙学

并没有引起人们的重视

可是到了1965年

彭齐亚斯和威尔逊

它发现了3k的背景辐射

从此大爆炸宇宙模型

被大多数人所接受

成为最成功的宇宙模型

所以给大家介绍一下

大爆炸宇宙学

天文学上常用的单位

长度单位有天文单位AU

AU是地球公转轨道长

半轴的长度

那么还有光年

光年是光线在一年内走的路程

还有是秒差距pc

1pc等于3.26光年

这是我们常用的

天文学上的长度

首先我们看一下

当今宇宙的概貌

宇宙是由星体

还有星际物质

这都是可以观察到的

然后还有暗物质

和暗能量组成

那么星体包括有恒星

星团星系星系团等等

星际物质包括气体

尘埃星云等等

银河系之外的星系

都叫做河外星系

彼此之间有一定力学联系的星系

构成星系团

半数以上的星系都属于星系团

若干个星系团聚在一起

构成超星系团

那么在超星系团的尺度上看

星系团的分布大体均匀

这是我们实际观察到的

恒星之间的物质

称为星际物质

大家看一下

大体的一些个星球的情况

半径单位是pc

就是秒差距

恒星以太阳为例

10的负8次方pc

星系是10的4次方pc

那么超星系团10的8次方pc

宇宙10的10次方pc

这都是半径

那么距离呢

比如说星团

以球星星团为例

距离大概是10的立方pc

星系的距离

大概是10的6次方pc

质量

质量是以太阳质量为单位

那么星团

它大概是10的6次方

太阳的质量

那么星系团

大概是10的14次方

那么宇宙大概是10的21次方

密度是以水的密度为单位

于是这个星系的密度

10的负23次方

超星系团的密度

甚至达到了10负30次方

宇宙的密度

像跟超星系团密度差不多

10的负30次方

就是这样一个

大体的宇宙的结构

宇宙中可观测部分中

最主要的是什么呢

是等离子体

那么银河系中

可观测物质的99.9%

处于等离子态

其中最主要的

是恒星形成的等离子气球

像太阳

就是一个大的等离子体

是一个这样的球体

还有暗物质和暗能量

现在认为星体星际物质等等

质量只占宇宙总质量的5%

暗物质占30%

暗能量占65%

这是现在的一些观点

其中暗物质是看不见的

它具有引力作用

暗能量也是看不见的

它是能量是负的

负的所以它的作用力

是斥力的作用

所以暗物质具有引力

暗能量具有斥力

天文学认为宇宙在膨胀

那么初期有暴涨

很快的迅速的膨胀

然后因为引力的作用

它的膨胀速度越来越慢

人们开始认为会继续慢下去

可是后来的观察发现

60亿年前

变为加速膨胀

为什么加速膨胀

就因为这个暗能量

它的斥力的影响

所以暗能量的提出

也是这种天文观察

这一些现象

最后引出的一些结论

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微积分简介

-一.导数与微分

-二. 积分

绪论

-绪论

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-Ch1.质点运动学--习题

-§2质点运动学

-§3 相对运动-参考系变换

-习题

--习题

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-§1牛顿力学.力

-§2万有引力定律

-习题--作业

-§3 牛顿力学应用

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-习题

--习题

-§4.非惯性系.惯性力(下)

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--习题

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-§3机械能定理.机械能守恒

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-§4自由碰撞

Ch5.角动量

-§1质点角动量.质点角动量定理

-习题--作业

-§2质点系角动量定理

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-§3万有引力场中质点运动

-§4.刚体 (上)

-习题

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-§4.刚体 (下)

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-§5波动方程.波速

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Ch8.狭义相对论

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-§2 L氏坐标变换.速度变换(下)

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-§4 质量.动量.能量.力相对论变换;不变量

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Ch9.广义相对论

-§1.基本原理

-§2史瓦西场中时间与空间(上)

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