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1、自然界的演化过程第1 页，本讲稿共13 页牛顿的无限无界静态宇宙模型 任何一颗恒星上下左右的所受引力都相等第2 页，本讲稿共13 页奥勃斯的光学悖论 地球将无日夜之分第3 页，本讲稿共13 页 2.爱因斯坦的有限无界的静态宇宙模型(1919)，和引力扰动悖论。第4 页，本讲稿共13 页 引力扰动悖论示意图第5 页，本讲稿共13 页 3.弗利德曼的动态宇宙模型(1922)和勒梅特的宇宙膨胀轮。哈勃发现的红移现象(1922-1929)，证明宇宙是膨胀的。第6 页，本讲稿共13 页第7 页，本讲稿共13 页 4.伽莫夫的宇宙大爆炸模型(1948)，和宇宙各向均性现象的矛盾。第8 页，本讲稿共13 页
2、 5.固斯的宇宙暴涨模型(1971)，和起始点的数学奇点问题。6.霍金的虚时间宇宙模型。膨胀收缩再膨胀再收缩第9 页，本讲稿共13 页第10 页，本讲稿共13 页2、宇宙的起源与演化 1）量子引力阶段(0t10-44 秒)：宇 宙 由 一 个 不 存 在 的时 空 量 子 态(t=0，温 度 为 无 穷 大)自 发 跃 迁(即 所 谓“大 爆炸”)到 具 有 虚 时 空 的 量 子 态，四 种 力 不 可 区 分，在 量 子 引力 阶 段 的 末 期(t10-44秒，温 度 是1032K)，虚 时 空 发 生 超统一相变形成实时空，进入普朗克阶段。2）普朗克阶段(tpt10-36秒)：具 有
3、了 实 时 空，并 且 产生 出 粒 子，但 夸 克 和 轻 子 可 以 相 互 转 换。在 普 朗 克 阶 段 的 末期(t=10-36秒，温 度 是1028K)，发 生 超 大 统 一 时 空 相 变，引力分划出来，进入了大统一阶段。第11 页，本讲稿共13 页 3）大统一阶段(10-36秒t10-32秒)：强 核 力、弱 核 力 和电 磁 力 不 可 区 分。T=10-36秒，温 度 降 到1028K 时，发 生 了 大统 一 时 空 相 变，强力划分出来，进 入 电 弱 统 一 阶 段。并且 在 相 变 过 程 中 释 放 出 的 巨 大 能 量，使 时 空 指 数 暴 涨，宇 宙 暴
4、 涨 一 直 持 续 到10-32秒 最 后 完 成 了 大 统 一 相 变。宇 宙也 在 瞬 间 增 大 了1050倍，在 这 期 间 产 生 的 重 子 数 略 多 于 反 重 子数，因而今天的世界是以正物质为主的世界。4）夸克轻子阶段(10-32秒t10-6秒)：轻子和夸克相互独立。最初弱核力和电磁力不可区分，直到t=10-12秒，温度降至1016K 时，发生时空相变，弱核力与电磁力相分离。第12 页，本讲稿共13 页 5）强子轻子阶段(10-6秒t1 秒)：当t=10-6秒，温度降至1012K 时，夸克被禁闭，凝聚成重子和介子。6）辐射与核合阶段(1 秒t2 万 年)：起 初 以 光 辐 射 占优 势，t=4 秒 时 中 子 不 再 衰 变 为 质 子，中 子 数 与 质 子 数 之 比为1:7。t=3 分 钟 后，温 度 降 至108K 时，开 始 发 生 核 反 应。中 子 和 质 子 合 成 氢、氘、氚 和 氦 核。核 合 成 结 束，根 据 质子 与 中 子 比 从 理 论 上 可 估 算 出 氦 核 的 质 量 约 为 宇 宙 总 质 量的1/4。7）实物阶段（1 万年到现在）：(3839)8）未来阶段：第13 页，本讲稿共13 页