宇宙学概论PPT课件.ppt

宇宙学概论,罗民兴浙江大学理学院物理系浙江近代物理中心,天文学的起源,天文与定向、航海天文与时间、历法占星术天文学：中国、巴比伦、埃及、希腊、阿拉伯经典天文学：哥白尼，伽利略与望远镜现代天文学,物理学理论,物质的基本组成、相互作用与运动规律：牛顿力学狭义相对论和广义相对论量子力学与量子场论，标准模型超弦理论热力学与统计力学,宇宙学,古老与新兴的学问实验的科学理论的作用宇宙的现状，过去与未来,量子场论与标准模型,原子物理与核物理,伽利略探测器在前往木星的途中于1992年拍摄的地球与月球的合影,日珥,星系又构成星系团，而一般把星系数较少，外形不规则的星系集团称为星系群星系团所含星系的数目一般在几百到几千个，大小为几个到几十个Mpc(1pc=3.3ly)银河系所在的星系群称为本星系群,本星系群包含大约超过40个星系,其重心位于银河系和仙女座星系中的某处覆盖一块直径大约1000万光年(1023m)的区域,本星系群中两个质量最大的成员是银河系与仙女座星系（M31）,这两个旋涡星系又都各自拥有一个自己的卫星星系系统,由星系群和星系团构成的更高级天体统称为超星系团。一般超星系团包含几个到几十个星系团，大小为几十到几百个Mpc（1pc=3.3光年）超星系团是现在已知的最大星系集团，在尺度超过大约100Mpc时，星系的分布可以近似看成是均匀的,数值模拟可见宇宙5000Mpc,现代观测表明，宇宙在大尺度上是均匀的和各向同性的宇宙学原理：在宇宙学尺度上，空间任一点和任一点的任一方向，在物理上是不可分辨的。宇宙中各处的观测者，观察到的物理量和物理规律是完全相同的，没有任何一个观测者是特殊的,目前宇宙中的物质组份：1.重子物质占大约4%,其中可见的只有0.5%2.辐射为0.005%,主要是光子和中微子(宇宙微波背景辐射)3.暗物质26%,非重子物质,目前仍不知其具体由什么构成 4.具有负压强的暗能量占主导地位,导致宇宙正加速膨胀,20世纪初，人们发现大多数星系都正在离我们而去。1929年,美国天文学家哈勃发现,河外各星系的退行速度具有一定的规律性,其退行速度与距离成正比,由于宇宙在膨胀，导致远处的星体发出的任何波段的光在到达地球后其波长会变长，即会发生红移这种波长的变化与多普勒效应相似星体距离地球越远，其被观测到的光的红移就越大，因此红移的大小可以被用来表示距离的大小，还可以代表时间,减速,加速,大爆炸理论,宇宙早期的温度极高，在100亿度以上，物质密度也很大。宇宙间只有基本粒子，主要以辐射的形式存在随着宇宙的膨胀，温度将逐渐降低，现在的宇宙辐射的温度大约为3K。物质密度也逐渐变小，各种物质结构也慢慢地出现：原子核合成，原子合成，元素的生成，恒星的形成，然后是星系的形成及其演化,星系可分为三类：椭圆星系 旋涡星系 透镜星系 不规则星系,椭圆星系：外形呈正圆形或各种扁度的椭圆形，中心亮，边缘渐暗。约占所有星系的60%，宇宙间最大和最小的星系都是椭圆星系,旋涡星系：中心有核球，外面是薄薄的圆盘。约占所有星系的20%,棒旋星系,透镜星系：介于前两种星系之间，没有旋涡结构，但显出一个亮核，四周有暗淡的包层,不规则星系：形状不规则，一般含有较多 的气体和尘埃，含年轻明亮的恒星最多，年老的恒星最少,四星系碰撞生强大冲击波 尺寸超过银河系,暗能量存在的证据：在星系附近的颗粒绕星系旋转的速度曲线趋于平坦,暗能量存在的证据：由超新星观测得到的距离-位移关系,超新星爆炸重要标志物,暗能量与暗能量的存在与对宇宙微波背景辐射的测量相符,红的颜色表示较“热”，而蓝的颜色表示较“冷”,内容提要,古典天文学的发展与科学太阳系的建立宇宙的年龄、大小与现状宇宙的观测方法与演化物理学基础：物质的组成，相互作用与运动早期宇宙构成与演化历史恒星和星系的生成与演化现代宇宙学前沿简介（暗物质，暗能量，超弦理论）,End of the First Lecture,