资料简介
第1章 演化的自然
第1节 人类对宇宙的认识
原始的海洋曾经孕育出无数微小的生命；
曾经盛极一时的恐龙只能在坚硬的岩石中留下它们的身影；
这一切都在倾诉着不断演化的自然界的故事。
地球是怎样诞生的？生物又是怎样演化的？
宇宙是什么？
《淮南子·原道训》注：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以
喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。也就是空间为“宇”，
时间为“宙”。人类对宇宙认识进程，先从地球开始，再从地
球伸展到太阳系，进而延展到银河系，然后扩展到河外星系、
总星系。
宇宙中有上千亿的星系，
平均每个星系又有上千
亿的恒星和各类天体。
太阳系在宇宙中所占的
空间只是极小的一部分。
一、宇 宙
宇宙是广漠空间和存在的各种天体以及弥漫物质的总称。
宇宙是怎样诞生的？宇宙最终是否会走向终结
？
1.宇宙概念
2.宇宙的起源传说
（1）我国古代“盘古开天辟地”的神话。
宇宙原来是混沌的一团气，
后来盘古用神斧把这一团混
沌气劈开，轻的上升为天，
重的下降为地，盘古死后，
身体的各个部分成为天地间
的万物。
（2）在西方的《圣经》中记载了“上帝”创造了宇宙的神话。
相传原始的宇宙漆黑一团，是上帝
工作了六天分别创造出了天地、日
月星辰、水火、草木果实、飞禽走
兽以及人类万物，上帝看这个世界
山清水秀，鸟语花香，一切都十全
十美了，于是在第七天停下了工作，
安息了。同时赐福给这一天，并把
这一天定为圣日。
古代人为什么会对宇宙的起源形成这样的认识？古代人没有
理性思考，对宇宙的起源只是猜测。都是臆想的，不切实际
的。
3.古代宇宙学说
（1）中国战国时期的“早期盖天说”。
天圆如张盖，地方如棋盘。
早期的古希腊学者也有类似的看法。
浑天说最初认为：地球不是孤
零零地悬在空中的，而是浮在
水上；后来又有发展，认为地
球浮在气中，因此有可能回旋
浮动，这就是“地有四游”的
朴素地动说的先河。
（2）中国战国时期的“浑天说”。
盖天说、浑天说这两种宇宙观，虽然已经摆脱了神话的影响，
但远没有揭示宇宙的本质。
4.从“地心说”到“日心说”
（1）托勒密的“地心说”。
托勒密认为，地球处于宇宙中心
静止不动，日、月、行星和恒星
等所有天体都围绕着地球在各自
的圆形轨道上绕地球运转，而恒
星位于最外面的天球上，它们之
间的相对位置保持不变，同时作
为一个整体在天空中转动。
托勒密的“地心说”，否定了宇宙“盖天说”等错误认识，
这无疑是一个很大的进步。
这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地
狱的说法刚好吻合，得到了占统治地位的教廷的竭力支持。
因而，“地心说”长期居于统治地位。“地心说”不仅成
为禁锢人们思想的工具，而且也阻碍了天文学的发展。16
世纪，哥白尼用自制的简陋仪器经过20 年的天文观测与研
究，建立了“日心说”。
你能说说“地心说”进步与不足之处吗
？
（2）哥白尼的“日心说”。
他否定了地球是宇宙的中心，认为
太阳是宇宙的中心，地球和行星是
绕太阳做圆周运动的，月球围绕着
地球转动，而最外层的恒星天球则
与地心说并无本质区别。
哥白尼的“日心说”阐明了天体运行的现象，为人类认识
太阳系，进而认识地球的起源奠定了基础。哥白尼提出“
日心说”后，差不多经过一个世纪才被人们接受。
其间，伽利略利用自制的天文望远镜，发现了可以支持日心说的
新的天文现象，日心说才逐渐得到认可。
伽 利 略（1564～1642）
伽利略是意大利伟大的物理学家和天文学家，他开创了近代实验
科学，为推翻经院哲学对科学的禁锢、改变与加深人类对物质运
动和宇宙的科学认识奋斗了一生。
他通过严密的科学观察、研究，加以验证，出版了
《星际使者》和《关于太阳黑子的书信》，发表了
他对星空的观测结果，轰动了整个欧洲和学术界。
1632年出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界的对
话》，他还写了《关于两门新科学的对话和数学证明》的巨著。
“日心说”挑战了长期以来居于统治地位的
“地心说”，因此遭到了教会势力的残酷镇压。
为什么人们会感觉到太阳是东升西落，而大地是静
止不动的呢？
这是因为地球上的人们选择地球为参照物，所以地球是静
止不动的，而太阳是运动的。
“日心说”中有关宇宙以太阳为中心的提法也是不正确的，
用你知道的相关知识加以解释。
太阳不是处于宇宙的中心。太阳系属于银河系，太阳系也
不在银河系中心，银河系也是众多星系中的一个，并非宇
宙中心。
5.宇宙的起源的证据——星系运动的特点
随着时代的进步，先进科学仪器的发明，更加有利于观察
宇宙。
哈勃望远镜 哈勃望远镜拍到的星系
哈
勃
眼
中
的
宇
宙
1929 年，哈勃根据自己的测量数据，分析了24 个星系的速
度和距离，发现距离越大的河外星系，对应的运动速度也越
大。也就是说，所有的星系都在远离我们而去，星系离我们
越远，它的退行速度越快；星系间的距离在不断地扩大。
宇宙中的星系都以
地球为中心向外运
动对吗？
不对。
你是怎样理解哈勃发现的关于星系运动的特点的
？你能想象出宇宙中的星系在怎样运动吗？
星系一直在运动，一直在变化，宇宙在不断地膨胀。
1．准备一只气球，在其表面画上一些小圆点。
2．用打气筒持续地向气球充气，使气球不断地胀大，如图所
示。
3．观察气球在胀大过程中各个小圆点间距离
的变化。
4．如果这些小圆点代表星系，那么，这些原
先靠得很近的星系之间的距离增大了吗？
1．如图1-6 所示，请你选定一个点，看另外两点的
运动方向和快慢，如选A看B 和C 的运动方向和快慢是如何
的？
B和C都离A远去，C比B远离A快。
2．假设宇宙在膨胀，那么原
先紧邻的星系分离的速度比
遥远的星系分离速度快一些
还是慢一些？
紧邻的星系分离速度慢一些。
6.现代宇宙学说——大爆炸宇宙论
根据以上科学假设，我们可以进行这样的推理：如果能将
时间倒退，宇宙中的星系之间的距离必然缩小，最终会聚
在一个点上。
大爆炸宇宙论认为，大约
137 亿年前，我们所处的
宇宙被挤压在一个“原始
火球”中，那时的宇宙极
小、极热，又有极大的密
度，宇宙就是在这个大火球的爆炸中诞生的。
大爆炸后，宇宙迅速膨胀，现在的宇宙比100 亿年前增大了
100 多亿倍，爆炸引起的宇宙膨胀一直延续至今，并仍将延
续下去。
大爆炸宇宙论为什么被人们广为接受的一种宇宙起源
学说？
宇宙的膨胀有观测事实的支持，又得到众多科学家的理论
阐释。大爆炸宇宙论仍然遇到了不少的疑难问题。
如为什么早期宇宙会有如此高的温度？为什么宇宙在空间
中的大尺度上会如此均匀？膨胀后的宇宙会不会坍缩？
乔治·伽莫夫
乔治·伽莫夫（1904～1968）是美籍俄裔著名的物理学家和天文
学家。1946 年，伽莫夫与他的两个学生—拉尔夫·阿尔菲和罗伯
特·赫尔曼一道，首次将相对论和化学元素
生成理论引入宇宙学，提出了热大爆炸宇宙
学模型。伽莫夫认为：宇宙最初开始于高温
高密度的原始物质，温度超过几十亿度，那
时的宇宙中充满的是辐射和基本粒子；随着
宇宙膨胀，温度逐渐下降，物质逐渐凝聚成
星云，再演化成今天的各种天体。
霍 金
史蒂芬·霍金（1942～2018），英国人，当代著名的科学思想家
和杰出的理论物理学家。他提出的黑洞理论和宇宙无边界的设想
成了现代宇宙学的重要基石。
霍金的宇宙无边界设想是这样的：
第一，宇宙是无边的。
第二，宇宙不是一个可以任意赋予初
始条件或边界的一般系统。
霍金预言宇宙有两种结局：它可以永远地膨胀下去，或者它会塌
缩而在大挤压处终结。
霍金的主要代表作品有：《时间简史》《果壳中的宇宙》等。
1.根据对星系运动的研究，证实星系运动的特点：
_________________________________________________
________________________________________。
所有的星系都在远离我们而去，星系离我们越远，它的
退行速度越快；星系间的距离在不断地扩大
2.史蒂芬·霍金的宇宙无边界设想是现代宇宙学的重要基石之
一，这种设想的主要内容是：第一，宇宙是______，它没有
“外面”；第二，宇宙不是可以任意赋予初始条件和边界的
一般系统。
霍金预言宇宙有两种结局：一是它可以_____________ ；二
是它会塌缩而在________终结。
3.你是如何理解大爆炸宇宙论的？谈谈你的观点。
无边的
大挤压处
永远膨胀下去
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