《黑洞旅行》ppt课件.ppt

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1、黑洞旅行 霍 金,斯蒂芬威廉霍金,Stephen William Hawking （1942年1月8日至2018年3月14日）男，出生于英国牛津，英国剑桥大学著名物理学家，现代最伟大的物理学家之一、20世纪享有国际盛誉的伟人之一。 2018年3月14日，霍金逝世，享年76岁。霍金逝世后，引发全球各界悼念。其葬礼将于3月31日在剑桥大学举行，其骨灰将至于著名科学家牛顿、达尔文旁。,职业：物理学家、宇宙学家、数学家、思想家、哲学家研究领域：天体物理学、理论物理学、数学著名理论：黑洞、霍金辐射主要成就：总统自由勋章（2009）/科普利奖（2006）/沃尔夫物理奖（1988）/爱因斯坦奖章（1978）

2、/发现霍金辐射、提出无边界条件猜想代表作品：时间简史果壳中的宇宙大设计我的简史超时空和超重力空间时间的大比例结构广义相对论：爱因斯坦百年评论,人生台历：1942年1月8日生于剑桥1950年举家迁往圣奥尔本斯1959年入牛津大学1962年牛津毕业，去剑桥读研究生1963年被诊断患肌萎缩性侧索硬化症（ALS）1965年 获剑桥博士学位，与珍妮.怀尔德（简.瓦尔德）结婚；1967年 长子罗伯特出生,1970年女儿露西出生/开始使用轮椅,1973年首部著作空时的大型结构出版1974年宣布发现黑洞辐射，成为皇家学会会员1977年被任命为剑桥大学引力物理学教授1979年次子蒂莫西出生/被任命为剑桥大学卢卡

3、斯数学教授/广义相对论评述:纪念爱因斯坦百年诞辰出版 1981年参加梵蒂冈宇宙学大会，宣布无边界构想/超时空和超引力出版/被授予大英帝国高级骑士,1985年在瑞士病倒/实行气管造口手术从而失去语言能力，使用带造音器的计算机 1988年 时间简史:从大爆炸到黑洞出版/获沃尔夫基金奖1989年被授予大英帝国荣誉爵士1990年与妻子离异,1991年 时间简史同名电影上映1993年“黑洞与婴儿宇宙 ”及其他论文出版,解读霍金史蒂芬霍金宇宙之谜的探索者 史蒂芬霍金1942年1月1日出生于英国的牛津，这是一个特殊的日子，现代科学的奠基人伽利略正是逝世于300年前的同一天。,霍金在牛津大学毕业后即到剑桥大学

4、读研究生，这时他被诊断患了“卢伽雷病”（肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症，运动神经元疾病），不久，就完全瘫痪了。 霍金后来说：当你面临夭折的可能性时，你就会意识到，生命是何等宝贵，多少事情你还没有完成。 1985年，骨瘦如柴的霍金又因肺炎进行了穿气管手术，此后，他完全丧失说话能力，依靠安装在轮椅上的一个小对话机和语言合成器与人进行交谈；看书必须依赖一种翻书页的机器，读文献时需要请人将每一页都摊在大桌子上，然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读,霍金的传奇也源于他不平凡的人生经历霍金正是在这种一般人难以置信的艰难中，成为世界公认的引力物理科学巨人。霍金在剑桥大学任牛顿曾担任过的卢卡逊数学讲座教授之职，他的

5、黑洞蒸发理论和量子宇宙论不仅震动了自然科学界，并且对哲学和宗教也有深远影响。 从宇宙大爆炸的奇点到黑洞辐射机制，霍金对量子宇宙论的发展作出了杰出的贡献。他的目标是解决从牛顿以来一直困扰人类的“第一推力”问题。他的宇宙模型是一个封闭的无边界的有限的四维时空不需要上帝的第一推力，宇宙的演化完全取决于物理定律。,耐人寻味的是，霍金的宇宙论事实上使上帝没有存身之处，但梵蒂冈教廷仍对他表示了敬意。在承认了对伽利略审判的错误之后，教廷科学院又选举霍金为该院院士。世俗的偏见和神学的权威，都不能阻挡科学的透射力。 霍金坚信，关于宇宙的起源和命运的基本思想可以不用数学来陈述，而且没有受过专业训练的人也能理解。他

6、曾在通俗演讲里，生动地向听众解释“利用光速，从黑洞进去，从白洞到宇宙另一区域去作时空旅行”的设计，是有趣的科学幻想，而现实却是难以做到的简明道理。,经过数年的辛勤写作和修改，于1988年4月正式出版宇宙论科普惊世著作时间简史：从大爆炸到黑洞。书中引导读者遨游外层空间奇异领域，对遥远星系、黑洞、夸克、大统一理论、“带味”粒子和“自旋”的粒子、反物质、“时间箭头”等进行探索。至1995年10月，该书已用33种文字发行2500万册，如今在西方，自称受过教育的人若没有读过这本书，会被人看不起。医生曾诊断身患绝症的霍金只能活两年，他之所以能支持到现在并取得卓越成就，最主要的是他具有强烈的使命感和极其坚强

7、的意志。霍金的一生，是人类意志力的记录，是科学精神创造的奇迹。,霍金预言时间表2032年 地球进入冰河时代，全球气候变暖。2060年 人类必须离开地球。2100年 人类进入外太空，新人种出现。2215年 地球将面临灾难性毁灭。2600年 地球变成炽热的火球。,1.字音遨（o）游 恐怖（b） 逃逸（y）拉曳（y） 畸（j）变 区域（y）徘（pi）徊（hui） 氢（qng）氦（hi） 譬（p）如 迄（q）今 2.字形 畸(j) 畸形 犄(j) 犄角(桌角) 牛犄(牛角) 掎(j) 掎(拖住,牵住)角之势,1、说说自己所了解的黑洞。2、阅读文本并圈划例题中的有关语句，找出关键信息，如理论依据，黑洞演

8、变过程等。了解其在行文及推理中的作用。3、讨论例题答案，进而体会霍金严密的科学推理。,信息整合与分析,黑洞确实存在，黑洞旅行有可能，但目前行不通。,其科学根据是什么？,1、约翰米歇尔的引力对光线的不自治理论：米歇尔推论道，也许可能有这样的一颗恒星，它的质量足够大而尺度足够小，这样它的逃逸速度就比光速还大。因为从该恒星表面发出的光会被恒星的引力场拉曳回去，所以它不能到达我们这里，因此我们不能看到这颗恒星。然而，我们可以根据它的引力场作用到附近物体上的效应检测到它的存在。,2、根据爱因斯坦的广义相对论推导出来的引力对光线的自洽理论认为：如果太阳被收缩到只有几英里的尺度，从太阳表面发出的光线不能逃逸

9、出来，它被太阳的引力场拉曳回去。根据相对论，没有东西可以比光旅行得更快，这样就存在一个任何东西都不能逃逸的区域。这个区域就叫做黑洞。,概括黑洞形成过程,作者根据量子力学的不确定性原理又推导出了一个什么结论？,“山穷水尽”（黑洞是“旅行者有去无归的国度”）之时，作者又通过量子力学的不确定性原理使之“柳暗花明”。,霍金指出：以上理论是建立在爱因斯坦广义相对论的基础之上的，它不可能完全正确。于是引入量子力学的不确定性原理：“粒子不能同时把位置和速度都很好地定义。你把一颗粒子的位置测量得越精确，则对它的速度就测量得越不精确，反之亦然。”,并据此得出结论：粒子和辐射可以逃逸，对于那些落入黑洞的物体（还可

10、能包括空间飞船），会出发到它们自身的微小的婴儿宇宙中去。婴儿宇宙与宇宙中我们的区域分叉后又重新连接。 即：“另外一个黑洞形成并随后蒸发掉。落进一个黑洞的粒子会作为从另一个黑洞发射的粒子而出现，反之亦然。”,本文的推理思路：,进一步把握黑洞旅行的结构和文意,语言准确 准确的语言是说明文的最基本要求，精确和模糊是实现准确的两极。,如：第六段“地球的逃逸速度大约为每秒七英里，太阳的逃逸速度大约为每秒一百英里。这两个速度都比实际炮弹的速度大，但是它们比起光速来就太小了，光速是每秒186000英里。这表明引力对光的影响甚微，光可以毫无困难地从地球或太阳逃逸。” 语句中，连用了三个数据，光速时精确数据，而

11、太阳和地球的逃逸速度则用了“大约”一词，是模糊数据，这三个数据都体现了语言的准确性。,另外，如“米歇尔推论道，也许可能有这样的一颗恒星，它的质量足够大而尺度足够小，这样它的逃逸速度就比光速还大。”一句，“推论”一词说明该观点是根据有关理论推导而来的，并没有证据可以验证；“也许可能”强调了不确定性，如果删去，则有失准确严密,本文不是数据和理论的堆砌，霍金的幽默诙谐增加了演讲的趣味性，密切了与听众的交流。,用语幽默诙谐 幽默诙谐是智慧的外显。,如第三段：“我要非常遗憾地告诉未来的星系旅行家们，这个场景是行不通的。如果你跳进一颗黑洞，就会被撕成粉碎。然而，在某种意义上，构成你身体的粒子会继续跑到另一个宇宙中去。我不清楚，某个在黑洞中被压成意大利面条的人，如果得知他的粒子也许能存活的话，是否对他是很大的安慰。”,