華東師范大學(xué)出版社華東師范大學(xué)出版社主編袁運(yùn)開副主編劉炳昇錢振華王順義科學(xué)九年級下冊KEXUE義務(wù)教育教科書致同學(xué)們同學(xué)們：歡迎你們學(xué)習(xí)科學(xué)，走近科學(xué)。什么是科學(xué)？科學(xué)神秘嗎？科學(xué)要研究和解決的問題與人類認(rèn)識自然、利用自然、保護(hù)自然和發(fā)展自身有怎樣的關(guān)系？通過學(xué)習(xí)你們將會有所感悟。在這套教材里將要學(xué)習(xí)的有關(guān)生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)和地球與空間科學(xué)領(lǐng)域的知識，只是一個(gè)初步的基礎(chǔ)，你們更要重視科學(xué)知識的產(chǎn)生過程和科學(xué)方法的訓(xùn)練，逐步養(yǎng)成進(jìn)行科學(xué)探究的習(xí)慣；注意科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的培養(yǎng)，了解科學(xué)知識在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用以及科學(xué)知識的社會價(jià)值；要關(guān)注發(fā)生在周圍的自然現(xiàn)象和社會現(xiàn)象，試著用學(xué)過的科學(xué)知識去分析解釋它們，提出自己的看法并以科學(xué)的態(tài)度對待。這些方面對你們今后的工作和學(xué)習(xí)將有深遠(yuǎn)的意義。本冊內(nèi)容的主線是人、自然與社會。從宇宙、生命、人類起源說起，介紹自然的演化與人類社會的進(jìn)步。進(jìn)一步認(rèn)識科學(xué)推動技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)促進(jìn)科學(xué)發(fā)展的相互關(guān)系，認(rèn)識社會需求是促進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動力。最后認(rèn)識到人、自然與社會三者和諧發(fā)展的重要關(guān)系。本教材的編寫采用探究和敘述相結(jié)合的方式，精選大量生動形象的圖片，創(chuàng)設(shè)探索學(xué)習(xí)的條件，開辟“活動”、“閱讀”、“思考與討論”、“視窗”、“科學(xué)技術(shù)社會環(huán)境”、“小資料”、“科學(xué)家小注”、“學(xué)生實(shí)驗(yàn)”、“探究課題”與“練習(xí)”等欄目，提供多種主動學(xué)習(xí)活動的形式，愿你們喜歡。愛因斯坦曾經(jīng)說過：“人類的一切經(jīng)驗(yàn)和感受中，以神秘感最為美妙；這是一切真正藝術(shù)創(chuàng)作及科學(xué)發(fā)明的靈感源泉。”祝愿你們在學(xué)習(xí)中始終保持對自然的神秘感，不斷追求科學(xué)真理，并取得成功。編者第1章宇宙的起源與演化1我們的宇宙22熱大爆炸宇宙模型93恒星的一生144星際航行和空間技術(shù)19第2章地球的演化和生物圈的形成1地球的演化292生命起源363生物進(jìn)化404生態(tài)平衡49第3章物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和元素的循環(huán)1物質(zhì)的轉(zhuǎn)化552自然界中的碳循環(huán)和氧循環(huán)613自然界中的氮循環(huán)65第4章健康與保健1健康、亞健康和疾病762運(yùn)動與健康83CONTENTS目錄目錄13免疫與健康924營養(yǎng)與健康985衛(wèi)生與健康1046環(huán)境與健康107第5章生物的遺傳和變異1生物的遺傳1212生物的變異133第6章能源與社會1能源和能源的分類1422太陽能的利用1473核能的開發(fā)與放射性防護(hù)1524新能源與可持續(xù)發(fā)展163第7章科學(xué)與社會發(fā)展1科學(xué)就是力量1722科學(xué)推動技術(shù)發(fā)展1783科學(xué)技術(shù)推動經(jīng)濟(jì)增長1854科學(xué)技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展189附錄1漢英詞匯索引192附錄2元素周期表194后記1952科學(xué)第1章宇宙無邊無際，包容天地萬物，是自然界一切物質(zhì)的總稱。愛因斯坦說過，宇宙是可以理解的。今天的人類憑借著日益發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，正在理解宇宙的道路上不斷前進(jìn)。宇宙的起源與演化2科學(xué)1我們的宇宙自古以來，人們就一直對宇宙懷有難以割舍的好奇情結(jié)。宇宙有多大？宇宙的年齡有多長？宇宙有著怎樣的結(jié)構(gòu)？宇宙是從來如此，還是在不斷演化？這些問題曾使無數(shù)人魂?duì)繅艨M。宇宙中的天體系統(tǒng)思考與討論思考與討論你還記得在七年級學(xué)過的天文知識嗎？請你回憶一下，并填寫下面空格：1.地球的平均半徑是km，地球離太陽的平均距離是km；2.太陽的半徑是km，約是分之一光年；3.銀河系的直徑是光年，約是太陽直徑的倍；4.銀河系外還有許多星系，稱為星系，最遠(yuǎn)的超過億光年。我們已經(jīng)知道，宇宙（universe）中存在著各種各樣的天體。按照這些天體在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（包括體積和質(zhì)量）、運(yùn)動規(guī)律上的相似性和差異性，天文學(xué)家把它們歸屬于行星、恒星、星團(tuán)、星系等不同的天體層次。其中，行星依附于恒星，在一定的軌道上圍繞著恒星運(yùn)動；眾多的恒星在引力的作用下形成星團(tuán)；星系則是由幾億甚至上萬億顆恒星、星際氣體以及塵埃物質(zhì)構(gòu)成的更大的天體系統(tǒng)。我們所在的星系稱為銀河系，銀河系以外的星系稱為河外星系（extragalacticsystem）。現(xiàn)在知道宇宙中大約有1000億個(gè)星系，星系是宇宙的基本組成部分，銀河系只是星系中的一員。第1章宇宙的起源與演化3宇宙中天體的分布非常松散，星系與星系之間的距離是星系大小的幾十倍至幾百倍。宇宙是如此巨大，地球、太陽、銀河系在宇宙中，都不過是微不足道的一小點(diǎn)。小資料在觀測到的星系中，最近的大麥哲倫星系離地球有16萬光年，仙女座星系離地球200萬光年；而觀測到的最遠(yuǎn)的星系離地球有100多億光年之遙。遠(yuǎn)在100多億光年外的星系我們還無法觀測到。離我們最近和最遠(yuǎn)的星系圖1.1.1離我們最近的大麥哲倫星系圖1.1.2離我們200萬光年的仙女座星系宇宙的大尺度分布思考與討論思考與討論當(dāng)我們想知道宇宙在大尺度上的物質(zhì)分布情況時(shí)，我們應(yīng)該去觀測星系還是恒星？說說你的理由。4科學(xué)要了解宇宙的運(yùn)動和物質(zhì)分布等情況，必須考察星系的運(yùn)動和分布。20世紀(jì)30年代，天文學(xué)家觀測了許多星系，發(fā)現(xiàn)星系大體上呈均勻分布。近30多年來，天文學(xué)家進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，星系的分布雖然并不絕對均勻，但是在更大的尺度上（109光年以上），宇宙中物質(zhì)的分布是均勻的。因此，宇宙在比星系更大的尺度上是均勻的。宇宙在大尺度上不但是均勻的，而且觀測者在各個(gè)不同方向上觀測到的宇宙狀況也相同，這說明宇宙在大尺度上還是各向同性的。既然宇宙在大尺度上是均勻和各向同性的，那么宇宙各處的狀況和特性在大尺度上也應(yīng)該是相同的，而且宇宙一定是無邊的。因?yàn)槿绻钪嬗羞叄敲丛谶吔缣幱^測到的宇宙就會和其他地方觀測到的宇宙不一樣，就會和宇宙是均勻與各向同性的這一結(jié)論發(fā)生矛盾。圖1.1.3宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)圖1.1.4宇宙大尺度結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)模擬圖第1章宇宙的起源與演化5思考與討論思考與討論根據(jù)宇宙是均勻和各向同性的這一結(jié)論能推斷宇宙是沒有中心的嗎？請說出你的理由。膨脹的宇宙天文學(xué)家在觀測星系時(shí)，發(fā)現(xiàn)來自星系的光譜線并不在標(biāo)準(zhǔn)的波長位置上，所有譜線的波長都變長即顏色變紅了，也就是說譜線向紅端移動了，這個(gè)現(xiàn)象稱為河外星系的譜線紅移（redshift）。用多普勒效應(yīng)（Dopplereffect）來解釋河外星系譜線紅移，可以推斷星系之間正在相互退行遠(yuǎn)離。小資料多普勒效應(yīng)是波源和觀察者之間有相對運(yùn)動時(shí)，觀察者接收到的波的頻率與波源發(fā)出的頻率不同的現(xiàn)象。遠(yuǎn)方疾駛過來的火車的鳴笛聲變得尖細(xì)，離我們而去的火車鳴笛聲變得低沉，就是多普勒效應(yīng)的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象最初由奧地利物理學(xué)家多普勒（C.Doppler18031853）在1842年發(fā)現(xiàn)。荷蘭氣象學(xué)家拜斯-巴洛特在1845年讓一隊(duì)喇叭手站在一輛從荷蘭烏德勒支附近疾駛而過的敞篷火車上吹奏，他在站臺上測到了喇叭音調(diào)的改變。這是科學(xué)史上最有趣的實(shí)驗(yàn)之一。多普勒效應(yīng)從19世紀(jì)下半葉起就被天文學(xué)家用來測量恒星的視向速度，現(xiàn)在多普勒效應(yīng)已經(jīng)被廣泛地用來觀測天體和人造地球衛(wèi)星的運(yùn)動。多普勒效應(yīng)圖1.1.5多普勒6科學(xué)思考與討論思考與討論1.你在生活中遇到過多普勒效應(yīng)嗎？2.火車鳴笛聲變尖，說明聲波的波長變長還是變短？火車鳴笛聲變得低沉，說明聲波的波長變短還是變長？3.如果多普勒效應(yīng)也適用于光源運(yùn)動，即光源運(yùn)動也會導(dǎo)致觀測者觀測到光波波長的變化，你能用多普勒效應(yīng)解釋河外星系的譜線紅移嗎？星系之間的相互遠(yuǎn)離表明，隨著時(shí)間的推移，星系與星系之間的距離會變得越來越大，我們就說，宇宙正在膨脹。常見的物體膨脹，都是從一個(gè)中心向四周膨脹的。但是，星系之間的退行是相互的，即在每一個(gè)星系上都能觀測到其他星系離它而去。所以，宇宙膨脹（cosmicexpansion）是沒有中心的膨脹。1.把氣球吹成球形（吹時(shí)不要過分用力，為下一步吹得更大留余地）；2.用沾有墨汁的毛筆在氣球表面均勻地畫上小圓點(diǎn)；3.把氣球吹大至排球大小；4.觀察氣球上任意一個(gè)黑點(diǎn)與其周圍其他圓點(diǎn)之間的距離。你能通過黑色圓點(diǎn)之間距離的增大找出哪個(gè)圓點(diǎn)位于這些圓點(diǎn)的中心嗎？說說你的理由。活動體驗(yàn)沒有中心的膨脹圖1.1.6氣球表面上的圓點(diǎn)相互之間的距離在增大第1章宇宙的起源與演化7天文學(xué)家哈勃哈勃（E.P.Hubble，18891953）1889年11月20日生于美國密蘇里州馬什菲爾德，1910年畢業(yè)于芝加哥大學(xué)天文學(xué)系，1917年在芝加哥大學(xué)獲天文學(xué)博士學(xué)位。1919年10月應(yīng)聘至美國威爾遜山天文臺進(jìn)行研究工作。此后的歲月，除“二戰(zhàn)”期間曾一度離開參與軍方的彈道學(xué)研究和領(lǐng)導(dǎo)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究外，哈勃一直在威爾遜山天文臺從事星系天文學(xué)和觀測宇宙學(xué)的研究。哈勃是星系天文學(xué)的奠基人和現(xiàn)代觀測宇宙學(xué)的主要?jiǎng)?chuàng)始人。他在天文學(xué)上的貢獻(xiàn)很多，最重要的有四項(xiàng)：在1924年率先確認(rèn)銀河系外還有后來被稱為河外星系或星系的遙遠(yuǎn)恒星系統(tǒng)；在1922年至1926年對星系進(jìn)行了分類，建立了星系形態(tài)的哈勃序列；在1929年提出了著名的哈勃定律，從而引出了宇宙正在膨脹的觀念，哈勃定律是20世紀(jì)天體物理學(xué)中的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)；從1926年到1936年，通過對星系的觀測確定在不同距離上的星系分布是均勻的。哈勃是20世紀(jì)最偉大的天文學(xué)家之一。為了紀(jì)念哈勃，20世紀(jì)90年代由美國宇航局發(fā)射的空間望遠(yuǎn)鏡被取名為哈勃空間望遠(yuǎn)鏡。科學(xué)家小注圖1.1.7天文學(xué)家哈勃思考與討論思考與討論1.你關(guān)注過宇宙嗎？你想過天有多高、地有多大嗎？你思考過“宇宙是怎樣被創(chuàng)造出來的”這一問題嗎？2.你想象中的宇宙有多大？3.你能接受宇宙正在膨脹的觀念嗎？4.你認(rèn)為宇宙從來就是這樣，還是宇宙也是在變化的？5.你認(rèn)為宇宙有沒有中心？地球是處在宇宙的中心嗎？我心目中的宇宙8科學(xué)1.宇宙中存在各種各樣的天體，按照它們的體積大小和質(zhì)量大小以及運(yùn)動規(guī)律是否相同等條件，可以歸屬于、等不同層次。2.研究宇宙時(shí)，通常可把作為宇宙的基本組成部分。3.天文觀測表明，宇宙在大尺度上是和的。練習(xí)第1章宇宙的起源與演化92熱大爆炸宇宙模型宇宙起源于熱大爆炸，從大爆炸到現(xiàn)在已經(jīng)過去了約137億年。在這137億年中，從無到有，先后產(chǎn)生了各種化學(xué)元素，出現(xiàn)了星系、恒星、行星；在地球這樣的行星上還出現(xiàn)了生命和智慧生物人類。宇宙從大爆炸起就始終在膨脹，現(xiàn)在正在加速膨脹。宇宙的將來會怎樣，目前的觀測證據(jù)還不能給出非常令人信服的答案，也許你長大后會揭開宇宙未來命運(yùn)的秘密。宇宙的起源思考與討論思考與討論根據(jù)宇宙正在膨脹的觀測事實(shí)，你能不能推測宇宙有一個(gè)開端？說說你的理由。根據(jù)星系之間在相互遠(yuǎn)離的事實(shí)，我們可以推斷宇宙正在膨脹，還可以進(jìn)一步推斷宇宙有一個(gè)開端。因?yàn)橛钪娆F(xiàn)在的膨脹正是過去膨脹的繼續(xù)，在遙遠(yuǎn)的過去總存在這樣一個(gè)時(shí)刻，那時(shí)宇宙間所有物質(zhì)緊緊地?cái)D壓在一起，物質(zhì)密度極大，溫度極高，宇宙的一切正是從這一時(shí)刻突然發(fā)生。科學(xué)家把宇宙從密度和溫度都是極大的時(shí)刻開始的膨脹，形象地稱為熱大爆炸（hotbigbang）。宇宙起源于熱大爆炸。10科學(xué)小資料宇宙大爆炸與我們在地球上見到的爆炸不同，地球上的爆炸總是發(fā)生在某個(gè)確定的點(diǎn)，譬如炸彈爆炸就發(fā)生在炸彈所在的地方，然后向四周傳播開去。但宇宙大爆炸是一種在每個(gè)地方同時(shí)發(fā)生，從一開始就充滿整個(gè)宇宙空間的爆炸，爆炸中每一個(gè)粒子都離開其他粒子飛奔。宇宙大爆炸是沒有中心的爆炸。沒有中心的爆炸圖1.2.2宇宙大爆炸示意圖圖1.2.1光譜紅移和星系退行示意圖，說明宇宙正在膨脹開創(chuàng)熱大爆炸宇宙學(xué)的物理學(xué)家伽莫夫伽莫夫（G.Gamow，19041968）1904年3月4日生于烏克蘭敖德薩，1922年進(jìn)入新羅西斯基大學(xué)學(xué)習(xí)，1928年在列寧格勒大學(xué)獲物理學(xué)博士學(xué)位。1928年到1931年間他先后在哥廷根大學(xué)、哥本哈根大學(xué)和劍橋大學(xué)從事學(xué)習(xí)和研究。這三個(gè)大學(xué)正是當(dāng)時(shí)發(fā)生的物理學(xué)革命的中心，這段經(jīng)歷使伽莫夫身處物理學(xué)研究的前沿。伽莫夫在1931年到1933年任列寧格勒大學(xué)教授，后來移居美國，先后在喬治華盛頓大學(xué)和科羅拉多大學(xué)任教。伽莫夫在1928年提出放射性衰變理論，1948年與他的學(xué)生阿爾弗等一起提出大爆炸宇宙理論，1954年提出了遺傳信息如何在生物細(xì)胞內(nèi)組織的理論。伽莫夫不僅在科學(xué)領(lǐng)域里是多面手，而且還是從一到無窮大、物理世界奇遇記、宇宙的創(chuàng)生等著名通俗讀物的作者。科學(xué)家小注圖1.2.3創(chuàng)建大爆炸理論的伽莫夫第1章宇宙的起源與演化11熱大爆炸的證據(jù)微波背景輻射20世紀(jì)60年代，科學(xué)家在一架原本用來接收通信衛(wèi)星信號的天線上接收到了來自宇宙的微波段電磁波信號。科學(xué)家證實(shí)，宇宙各處都存在這樣的微波輻射，這一輻射相當(dāng)于熱力學(xué)溫度3K（相當(dāng)于-270）的熱輻射。科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)無論在什么地方測量以及向什么方向測量，都能觀測到溫度為3K的微波輻射，所以這是一個(gè)均勻的各向同性的輻射，可以肯定這是來自宇宙深處的輻射。這一彌漫于整個(gè)宇宙的輻射被稱作微波背景輻射（microwavebackgroundradiation）。微波背景輻射為宇宙起源于熱大爆炸提供了有力的證據(jù)，3K就是熱大爆炸留下的余溫。宇宙的演化宇宙從大爆炸起就始終在演化著。根據(jù)熱大爆炸宇宙理論的推算，大爆炸后約3分鐘宇宙中出現(xiàn)了復(fù)合原子核，大爆炸后100萬年宇宙中出現(xiàn)了原子，大爆炸后10億年宇宙中出現(xiàn)了星系和恒星，大爆炸后100億年左右太陽和地球誕生。宇宙的將來宇宙既然有過去就一定會有將來。宇宙的將來是由現(xiàn)在觀測到的宇宙中物質(zhì)的多少正確地說是由現(xiàn)在觀測到的宇宙密度決定的。宇宙密度越大，宇宙的引力就越強(qiáng)。如果宇宙密度大于4.510-27kgm-3（大約每立方米三個(gè)中子或質(zhì)子），宇宙的膨脹會由于引力的作用而停下來，轉(zhuǎn)而開始收縮，最終回到高溫高密的狀態(tài)。如果宇宙密度小于或等于4.510-27kgm-3，宇宙將永遠(yuǎn)膨脹下去，宇宙的溫度也將越來越低，最終消亡在接近絕對零度的冷寂世界中。遺憾的是直到今天，科學(xué)家還無法給出宇宙密度的確切數(shù)值。現(xiàn)在觀測到的宇宙密度雖然不大，但是宇宙中還存在我們無法看見的各種各樣暗物質(zhì)，所以宇宙密度的數(shù)值可以比目前測量值大。不過，在20世紀(jì)的最后兩年里，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙不僅在膨脹，而且是在加速膨脹，因此宇宙很有可能永遠(yuǎn)膨脹下去。12科學(xué)霍金霍金（S.W.Hawking，19422018）于1942年1月8日出生在英國牛津，這一天正好是伽利略逝世300周年。他中學(xué)畢業(yè)后先在牛津大學(xué)物理系學(xué)習(xí)，后在英國劍橋大學(xué)獲物理學(xué)博士學(xué)位。1974年成為英國皇家科學(xué)院最年輕的院士，1979年任劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)講座教授。盧卡斯數(shù)學(xué)講座教授的頭銜具有無上的學(xué)術(shù)地位，牛頓曾是第2任盧卡斯數(shù)學(xué)講座教授，霍金是第17任。1962年春天，霍金剛成為劍橋大學(xué)的研究生，突然被檢查出患有肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化運(yùn)動神經(jīng)元癥。這是無法治愈而且致命的病，醫(yī)生們認(rèn)為他最多只能活兩年。霍金憑著他頑強(qiáng)的意志，在和病魔進(jìn)行斗爭的同時(shí)，在科學(xué)上作出了重大的貢獻(xiàn)。在全身癱瘓，甚至不能正常講話的情形下，他那沉浸于科學(xué)的大腦卻始終在不知疲倦地工作著。霍金在廣義相對論、黑洞和宇宙學(xué)等領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就。霍金是當(dāng)代最具影響的大科學(xué)家之一。科學(xué)家小注圖1.2.4物理學(xué)家霍金視窗宇宙在加速膨脹1998年世界頭條科技新聞科學(xué)家在1998年年底宣布，通過對宇宙深處正在爆發(fā)的超新星的觀測，發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹的速度要比前幾年觀測和計(jì)算的速度快得多，宇宙在加速膨脹。宇宙在加速膨脹的發(fā)現(xiàn)，被美國科學(xué)雜志評為1998年世界十大科學(xué)進(jìn)展的第一號，是1998年世界上最具突破性的發(fā)現(xiàn)。宇宙加速膨脹的發(fā)現(xiàn)，使人們意識到宇宙間不僅存在大量暗物質(zhì)，還可能存在更多的暗能量。因此宇宙的未來可能是永遠(yuǎn)膨脹。第1章宇宙的起源與演化13科學(xué)技術(shù)社會環(huán)境宇宙包羅萬象，宇宙至大無邊。人類所賴以生存的地球與宇宙相比連滄海一粟也說不上，更不用說人類自身了。可是人類憑借著那特有的智慧和理性，在經(jīng)過漫長時(shí)期徘徊于神話和宗教之間后，終于把科學(xué)的觸角伸向了宇宙。今天，我們能有根據(jù)地把宇宙起源以后百分之一秒到現(xiàn)在的一幕幕情景展現(xiàn)在大家面前，這真是個(gè)不可思議的奇跡。其實(shí)，愛因斯坦早就說過，宇宙間最不可理解的事情是“宇宙是可以理解的”。我們今天之所以能理解宇宙，是因?yàn)橛辛俗耘ｎD以來建立和發(fā)展起來的科學(xué)，是因?yàn)榻?00年來幾代科學(xué)家（他們中最著名的有愛因斯坦、哈勃、伽莫夫、霍金等人）的不懈探索。科學(xué)讓我們走出神話，科學(xué)讓我們接近事實(shí)。但是，我們今天對宇宙的理解并不是一勞永逸的理解，更不會是絕對正確的理解。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者溫伯格說過：“我講到宇宙最初三分鐘內(nèi)所發(fā)生的事情時(shí)，似乎充滿信心，但心里并不那么踏實(shí)。”他又說：“熱大爆炸宇宙理論的重要性不在于它一定正確，而在于它為匯集和研究大量的各種各樣的觀測資料提供了一個(gè)共同的基礎(chǔ)。”但是有一點(diǎn)可以肯定，對宇宙的新的理解一定建立在現(xiàn)在對宇宙理解的基礎(chǔ)上，新的理論也一定建立在熱大爆炸理論的基礎(chǔ)之上。依靠科學(xué)理解宇宙是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、改正錯(cuò)誤、接近事實(shí)真相的過程。這正是科學(xué)與一切非科學(xué)和偽科學(xué)的根本區(qū)別。依靠科學(xué)理解宇宙通過上網(wǎng)或去圖書館，收集下列與認(rèn)識宇宙有關(guān)的資料：1.在古代人的心目中宇宙是怎樣的？2.牛頓時(shí)代人們對宇宙的認(rèn)識是怎樣的？3.愛因斯坦提出過什么宇宙模型？4.熱大爆炸宇宙理論給出了怎樣的宇宙圖景？活動了解人類對宇宙認(rèn)識的發(fā)展1.科學(xué)家把宇宙從和都是極大的時(shí)刻開始的膨脹，形象地稱為熱大爆炸。2.為宇宙起源于熱大爆炸提供了有力的證據(jù)。3.宇宙是有起源的，而且在膨脹著和著。練習(xí)14科學(xué)天文觀測表明，恒星的前身是星際云或星際云中的某一塊星云。星云在引力作用下收縮而漸漸形成恒星。形成中的恒星依靠引力勢能發(fā)光發(fā)熱。引力收縮使形成中的恒星中心溫度升高。當(dāng)溫度升高到700萬攝氏度時(shí)開始出現(xiàn)氫核聚變?yōu)楹ず说?恒星的一生宇宙中的一切事物都有自己誕生、發(fā)展和消亡的過程，恒星也不例外。在茫茫的星空中，既有許多和我們太陽一樣正處在青壯年期的恒星，也有正在形成的恒星，也有年齡很大的恒星紅巨星，也有已經(jīng)到了晚年的恒星白矮星和中子星，還有已經(jīng)成為恒星殘骸的黑矮星和引力極大以致光也無法逃逸出來的黑洞。形成中的恒星思考與討論思考與討論請你根據(jù)太陽的能量來自太陽內(nèi)部熱核反應(yīng)的道理考慮太陽能不能永遠(yuǎn)像現(xiàn)在一樣發(fā)光發(fā)熱并說明你的理由。圖1.3.1恒星在星際云中形成圖1.3.2在麒麟座錐狀星云中有大量年輕的恒星第1章宇宙的起源與演化15核反應(yīng)，核能成為主要能源。引力和核反應(yīng)產(chǎn)生的壓力平衡使恒星不再收縮，成為一顆非常穩(wěn)定的恒星。白矮星、中子星和黑洞在星空中有一類通常只能用高倍望遠(yuǎn)鏡才能觀察到的恒星，它們的體積較小，但非常熾熱熱到表面發(fā)白的程度，天文學(xué)家把這一類恒星稱為白矮星（whitedwarf）。像太陽這類質(zhì)量不是很大的恒星，當(dāng)核燃料用完，熱核反應(yīng)停止后，將演化成白矮星。白矮星的密度非常高，是現(xiàn)在太陽密度的幾萬到幾百萬倍。白矮星主序星天文學(xué)上把能穩(wěn)定地發(fā)光發(fā)熱的恒星稱為主序星（mainsequencestar）。太陽就是一顆主序星。太陽上氫核聚變?yōu)楹ず说暮朔磻?yīng)大約可以維持100億年。圖1.3.3大分子云獵戶A中的年輕恒星圖1.3.4在人馬座礁湖星云中新形成的恒星紅巨星在觀測到的恒星中有的恒星體積特別大而且呈現(xiàn)紅色科學(xué)家把這類恒星稱為紅巨星。紅巨星其實(shí)是大多數(shù)恒星一生中必定要經(jīng)歷的一個(gè)階段。太陽在50億年后，也會成為紅巨星。成為紅巨星后的太陽半徑將超過現(xiàn)在地球的軌道半徑。紅巨星依靠氦核的熱核反應(yīng)發(fā)光發(fā)熱。圖1.3.5獵戶座中的紅巨星（左上角）圖1.3.6天狼星的伴星是白矮星（圖中下方的小圓點(diǎn)）16科學(xué)是依靠冷卻發(fā)光發(fā)熱的，就像燒紅的鐵塊在空氣中慢慢冷卻時(shí)會發(fā)光發(fā)熱一樣。白矮星冷卻到最后，不再發(fā)光發(fā)熱，成為黑矮星（blackdwarf）。質(zhì)量較大的恒星，在核燃料用完、核反應(yīng)停止后，演化為中子星（neutronstar）。由于中子星在高速旋轉(zhuǎn)著并向外發(fā)射很強(qiáng)烈的電磁輻射，地球表面上可以接收到它的輻射脈沖，因此中子星也稱為脈沖星（pulsar）。中子星的密度比白矮星還要高，是現(xiàn)在太陽密度的百萬億倍。中子星也依靠冷卻發(fā)光發(fā)熱，最后也會變成黑矮星。圖1.3.7中子星示意圖質(zhì)量更大的恒星，在核燃料用完、核反應(yīng)停止后將演化為黑洞。恒星演化而來的黑洞的密度極高，具有非常大的引力，不但會把外來的物質(zhì)吸入，而且黑洞內(nèi)部包括光在內(nèi)的物質(zhì)都無法出來。黑洞是名副其實(shí)的黑暗的“無底洞”。人們雖然無法直接觀測到黑洞，但是可以通過間接的方法來探測黑洞。例如，正在向黑洞落下的物質(zhì)會發(fā)射很強(qiáng)的輻射，在黑洞附近的恒星可能會受黑洞引力的影響而有特別的分布等。超新星爆發(fā)天文學(xué)家在觀測星空時(shí)，曾多次發(fā)現(xiàn)在星空中，會突然出現(xiàn)一顆新的亮星，而且在數(shù)月或數(shù)年后，這顆亮星又會消失。中國古代天文學(xué)家把這樣的亮星稱作“客星”。現(xiàn)代天文學(xué)家把這類天體稱為新星，特別亮的新星稱為超新星。超新星爆發(fā)是大質(zhì)量恒星在演變成中子星或黑洞時(shí)的一次巨大的爆炸。大質(zhì)量恒星演化的最后階段，中心物質(zhì)變成中子星，外部物質(zhì)則以極大的能量向四自轉(zhuǎn)軸磁軸中子星SN第1章宇宙的起源與演化17周散開，形成超新星爆發(fā)。超新星爆發(fā)的強(qiáng)大的沖擊波會使星際云局部密度變大，引發(fā)星際云局部引力收縮。所以超新星爆發(fā)是導(dǎo)致一部分恒星誕生的直接動力。超新星爆發(fā)會把大質(zhì)量恒星核反應(yīng)中制造出的各種元素拋灑到宇宙空間，使后來形成的恒星連同它們的行星含有各種各樣的元素，包括生命物質(zhì)少不了的碳、氧等元素。超新星爆發(fā)是宇宙中生命的搖籃。圖1.3.101934年爆發(fā)的武仙座新星，左圖為爆發(fā)前，右圖為爆發(fā)時(shí)圖1.3.8900多年前超新星爆發(fā)，今天的蟹狀星云圖1.3.91987年在大麥哲倫云中爆發(fā)的超新星1987A小資料中國古代早在公元前1300年左右，在甲骨卜辭中就有新星的記錄，這是世界上最早的新星記錄。漢代有“元光元年五月客星見于房”的記載，這就是有名的公元前134年發(fā)生在天蝎座中的超新星。宋代（公元1054年）記載了位于今天蟹狀星云中的超新星爆發(fā)現(xiàn)象。到17世紀(jì)末，中國有關(guān)新星和超新星的記錄已經(jīng)多達(dá)60余條。這些記錄為今天研究恒星的演化提供了可靠的依據(jù)，具有重大的科學(xué)價(jià)值。中國古代的新星和超新星爆發(fā)記錄18科學(xué)1.天文觀測表明，恒星是在作用下由星云收縮而漸漸形成的。2.有這樣一類恒星，能穩(wěn)定地發(fā)光發(fā)熱，能源來自恒星內(nèi)部的氫核聚變?yōu)楹ず说臒岷朔磻?yīng)。這類恒星稱為。3.恒星的一生將先后經(jīng)歷形成中的恒星、以及白矮星（中子星或黑洞）這樣四個(gè)階段。練習(xí)第1章宇宙的起源與演化194星際航行和空間技術(shù)離開地球，飛向星空2003年10月15日我國“神舟5號”載人航天飛船沖天而起，實(shí)現(xiàn)了中華民族夢寐以求的夙愿。人造衛(wèi)星、載人航天飛船和空間站等航天器的發(fā)明已經(jīng)使星際航行成為現(xiàn)實(shí)。發(fā)展空間技術(shù)和開發(fā)空間資源不但能使我們深入探索宇宙的奧秘，還會給人類生活帶來美好的前景。星際航行和航天器通過去圖書館、上互聯(lián)網(wǎng)或其他途徑查閱關(guān)于星際航行及航天器的資料，并在課內(nèi)對以下列出的方面進(jìn)行交流和討論。1.關(guān)于星際航行的科學(xué)幻想或神話故事；2.世界上第一顆人造衛(wèi)星的情況；3.世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)空間旅行的人的情況；4.世界上第一次月球之旅的情況；5.中國首次載人航天飛船的情況；6.據(jù)你所知，目前已經(jīng)有哪幾類航天器？活動收集星際航行及航天器的有關(guān)資料自古以來人類就向往著能自由地飛離地球，在宇宙空間遨游或者到別的星球去做客。但是，要離開地球去進(jìn)行星際航行卻是很困難的事。地球引力是人們星際航行面臨的第一個(gè)障礙。即使克服了地球引力，人們還面臨如何保證星際航行的安全、如何避免受到星際空間致命輻射的襲擊、如何保證星際旅行中人類生存所必需的供給等問題。20科學(xué)小資料第一宇宙速度，使物體圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)而不掉下來的速度，數(shù)值為7.9kms。第二宇宙速度，使物體脫離地球而成為太陽系內(nèi)行星的速度，數(shù)值為11.2kms。第三宇宙速度，使物體離開太陽系而去的速度，數(shù)值為16.7kms。第一、第二和第三宇宙速度20世紀(jì)50年代，人類終于邁出了星際航行的第一步。1957年10月4日，蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，為人類的航天史揭開了光輝的一頁。繼蘇聯(lián)之后，美國、法國、日本和中國等國都先后發(fā)射了自己的人造衛(wèi)星，航天器的種類也很快增加。目前，航天器基本上可分為無人航天器和載人航天器兩大類。無人航天器有人造衛(wèi)星、無人航天飛船、空間探測器等，載人航天器有載人航天飛船和空間站等。此外還有把各種航天器送入空間的運(yùn)載火箭。圖1.4.1蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星“東方”號發(fā)射現(xiàn)場圖1.4.2第一顆人造衛(wèi)星“東方”號第1章宇宙的起源與演化21思考與討論思考與討論人造衛(wèi)星為什么能像月球那樣圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)而不會掉下來呢？人造衛(wèi)星是空間科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶。自第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功至今，在地球的上空已經(jīng)先后有數(shù)千顆人造衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)過。人造衛(wèi)星的主要功能是依靠它的高位置優(yōu)勢對地面進(jìn)行觀測或作為微波通信的中繼站。因此按照使用功能的不同，人造衛(wèi)星可分成通信類衛(wèi)星和對地觀測類衛(wèi)星兩大類。例如，各種通信衛(wèi)星、電視轉(zhuǎn)播衛(wèi)星和導(dǎo)航定位衛(wèi)星都屬于通信類衛(wèi)星；氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星等都屬于對地觀測類衛(wèi)星。小資料把人造衛(wèi)星發(fā)射上天依靠的是多級運(yùn)載火箭。火箭是靠往后噴出高速氣體產(chǎn)生的反作用力前進(jìn)的動力裝置。要發(fā)射的衛(wèi)星被安裝在末級火箭里。當(dāng)?shù)谝患壔鸺龂姎馊剂蠈⒁猛甑臅r(shí)候，火箭達(dá)到了一定高度和速度，這時(shí)第二級火箭立即發(fā)動，第一級火箭自動掉下來，減小火箭在繼續(xù)飛行中的質(zhì)量；第二級火箭的工作使火箭達(dá)到更高的高度和速度；當(dāng)末級火箭發(fā)動時(shí)，前一級火箭又會自動掉下來。帶著衛(wèi)星的末級火箭達(dá)到預(yù)定的離地高度和飛行速度時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了星箭分離并使衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道。多級運(yùn)載火箭圖1.4.3宇航員在月球上圖1.4.4我國“長征”火箭22科學(xué)人造衛(wèi)星是無人航天器，載人的人造衛(wèi)星就成為載人航天飛船。載人航天飛船和人造衛(wèi)星不同之處是它還必須具有應(yīng)急營救、返回和生命保障系統(tǒng)。顯然，載人航天飛船的技術(shù)指標(biāo)和制造技術(shù)要求都遠(yuǎn)比人造衛(wèi)星高。空間站是長期圍繞地球運(yùn)行的空間基地，它既能作為空間科學(xué)技術(shù)的研究室和試驗(yàn)站，又能作為人類飛向月球和其他行星的中間站。圖1.4.5空間站小資料1970年4月24日，中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅1號”發(fā)射成功。1975年11月25日，中國第一顆返回式遙感衛(wèi)星發(fā)射成功。1981年9月20日，中國首次采用一箭多星發(fā)射技術(shù)，用“風(fēng)暴1號”運(yùn)載火箭將三顆空間物理探測衛(wèi)星同時(shí)送入軌道。1984年，中國第一顆實(shí)驗(yàn)通信衛(wèi)星發(fā)射成功。1988年，中國第一顆氣象衛(wèi)星“風(fēng)云1號”A星發(fā)射成功。1988年，中國發(fā)射了兩顆“東方紅2號甲”通信衛(wèi)星，它們與后來1990年發(fā)射的同類型通信衛(wèi)星一起組成了龐大的衛(wèi)星教育電視廣播網(wǎng)。1994年，中國發(fā)射“亞太1號”通信衛(wèi)星。1999年，中國發(fā)射“神舟1號”試驗(yàn)飛船，它是中國載人航天工程的首次無人飛行。2002年，中國第一顆海洋觀測衛(wèi)星“海洋1號”發(fā)射成功。2003年10月15日，中國首次載人航天飛行成功。2005年10月12日，發(fā)射了“神舟6號”載人航天飛船。中國航天史上的一些重要事件第1章宇宙的起源與演化23視窗中國首次載人航天飛行2003年10月15日9時(shí)正，在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，利用“長征2號F”運(yùn)載火箭將“神舟5號”載人飛船送入太空。中國首位宇航員楊利偉乘坐“神舟5號”飛船按預(yù)定軌道在空間中飛行了21小時(shí)，環(huán)繞地球14圈，于10月16日6時(shí)23分準(zhǔn)確返回到我國內(nèi)蒙古中部預(yù)定著陸地區(qū)。中國首次載人航天飛行取得圓滿成功，實(shí)現(xiàn)了中華民族的飛天夢想。圖1.4.6“神舟5號”發(fā)射升空圖1.4.7我國首位宇航員楊利偉2007年10月24日，成功地發(fā)射了“嫦娥1號”月球探測衛(wèi)星。2008年9月25日，成功地發(fā)射了“神舟7號”飛船，于27日航天員首次完成空間行走。2011年9月29日，中國成功發(fā)射“天宮1號”，它是中國首個(gè)目標(biāo)飛行器和空間實(shí)驗(yàn)室。2011年11月3日，“神舟8號”與“天宮1號”成功實(shí)現(xiàn)空間交匯對接。2012年6月8日，載有三位航天員的“神舟9號”與“天宮1號”自動對接成功。2013年12月14日，“嫦娥三號”在月面軟著陸。2018年5月21日，“嫦娥四號”中繼星“鵲橋號”成功發(fā)射。2018年12月8日，“嫦娥四號”探測器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。2019年1月3日，“嫦娥四號”成功著陸在月球背面預(yù)選著陸區(qū)。24科學(xué)空間資源和空間開發(fā)思考與討論思考與討論請你想一想，在茫茫的宇宙空間是否有可供人類利用的資源？請說出你的理由。宇宙空間雖然不利于人類生存，但是卻有許多人類所需要的資源。航天器的高位置以及宇宙空間的高真空、高潔凈、微重力、超低溫、強(qiáng)輻射等都是非常有用的空間資源。航天器的高位置，可以用來作為微波通信的中繼站，可以放置空間太陽能電站向地球輸送電能，可以“登高望遠(yuǎn)”對地球表面的活動進(jìn)行監(jiān)測和了解地球表面的資源分布、海洋活動、氣象變化等狀況；利用空間的高真空、高潔凈、微重力、超低溫可以制造或生產(chǎn)出地球上無法制造的高純度、高均勻的晶體和藥片，生產(chǎn)出新型的合金；利用宇宙空間強(qiáng)輻射誘發(fā)生物體的基因突變，可以進(jìn)行作物品種的改良等。此外，月球和其他行星上的稀有金屬也是可為人類利用的資源。圖1.4.8氣象衛(wèi)星繪制的天氣圖小資料半導(dǎo)體晶體是制造電子元件的重要材料，在地面上半導(dǎo)體晶體需要在無塵的環(huán)境里用溶液或沉淀蒸發(fā)增長的方法生產(chǎn)，不但成本很高而且不能真正做到均勻和純凈；另外，還會受到地球引力對晶體增長過程的干擾。在空間高潔凈和微重力的條件下，半導(dǎo)體材料有著更均勻的成分和滲透物的分布，甚至可獲得無尺寸限制的晶體。1990年6月，蘇聯(lián)的“和平號”空間站增設(shè)了一個(gè)晶體艙，內(nèi)有5個(gè)半導(dǎo)體晶體生長爐，僅7個(gè)月就生產(chǎn)了價(jià)值1000萬美元的半導(dǎo)體晶體。在空間生產(chǎn)半導(dǎo)體晶體第1章宇宙的起源與演化25思考與討論思考與討論小資料小資料1997年7月4日13時(shí)07分（美國東部時(shí)間）美國宇航局發(fā)射的“探路者號”火星探測器經(jīng)過長達(dá)8個(gè)月的漫長旅途，終于登上這顆令多少科學(xué)家向往已久的紅色星球，揭開了人類探索火星奧秘的新紀(jì)元。“探路者號”探測器著陸在火星表面的阿瑞斯山谷，并釋放出一輛名為“漫游者”的火星車。雖然這輛火星車只有微波爐般大小，但是它的行動非常靈活，工作期間它拍攝了大量清晰的火星照片，收集并分析了火星巖石和土壤的成分，為人類認(rèn)識火星的真實(shí)面貌提供了可貴的數(shù)據(jù)。2004年，中國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程”。“嫦娥工程”分為“無人月球探測”“載人登月”和“建立月球基地”三個(gè)階段。2007年10月24日，“嫦娥一號”成功發(fā)射升空，在圓滿完成各項(xiàng)使命后，于2009年按預(yù)定計(jì)劃受控撞月。2010年10月1日“嫦娥二號”順利發(fā)射，圓滿并超額完成各項(xiàng)既定任務(wù)。2012年9月19日，“嫦娥三號”衛(wèi)星和“玉兔號”月球車已經(jīng)完成探月工程的月面勘測任務(wù)。“嫦娥四號”探測器，是“嫦娥三號”的備份星。它由著陸器與巡視器組成，巡視器被命名為“玉兔二號”。作為世界首個(gè)在月球背面軟著陸和巡視探測的航天器，其主要任務(wù)是著陸月球表面，繼續(xù)更深層次、更加全面地科學(xué)探測月球地質(zhì)、資源等方面的信息，完善月球的檔案資料。2018年5月21日，“嫦娥四號”中繼星“鵲橋號”成功發(fā)射，為“嫦娥四號”的著陸器和月球車提供地月中繼通信支持。2018年12月8日，“嫦娥四號”探測器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由長征三號乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射。2019年1月3日，“嫦娥四號”成功著陸在月球背面預(yù)選著陸區(qū)，月球車“玉兔二號”到達(dá)月面開始巡視探測。2019年1月11日，“嫦娥四號”著陸器與“玉兔二號”巡視器完成兩器互拍，達(dá)到工程既定目標(biāo)，標(biāo)志著任務(wù)圓滿完成。“嫦娥四號”任務(wù)是我國探月工程四期的首次任務(wù)，在人類歷史上首次實(shí)現(xiàn)了航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察，首次實(shí)現(xiàn)了月球背面同地球的中繼通信，并與多個(gè)國家和國際組織開展了具有重大意義的國際合作。“探路者號”中國探月工程與“嫦娥四號”26科學(xué)1.實(shí)現(xiàn)星際航行首先遇到的困難是如何克服。2.航天器基本上可分為和兩大類。3.載人航天器除了具有與人造衛(wèi)星相同要求的技術(shù)裝備外，還必須具有、和。練習(xí)探究課題觀看電影宇宙與人，并組織討論目的拓展關(guān)于宇宙的知識，了解人類在宇宙中的位置，知道理解宇宙與促進(jìn)人類文明進(jìn)步的關(guān)系，加深對人與自然協(xié)調(diào)重要性的認(rèn)識。步驟1.組織全班同學(xué)觀看電影（或DVD）宇宙與人。2.組織全班同學(xué)討論以下問題：1.組成活動小組，每組人數(shù)在67人，其中一人為組長。2.利用課余時(shí)間上互聯(lián)網(wǎng)或去圖書館查閱以下幾方面有關(guān)中國空間技術(shù)發(fā)展的資料（小組成員每人選擇一個(gè)方面）：（1）運(yùn)載火箭的發(fā)展和現(xiàn)狀；（2）通信衛(wèi)星的發(fā)展和現(xiàn)狀；（3）氣象衛(wèi)星的發(fā)展和現(xiàn)狀；（4）導(dǎo)航定位衛(wèi)星的發(fā)展和現(xiàn)狀；（5）載人飛船技術(shù)的發(fā)展情況；（6）空間資源開發(fā)的情況。3.在課余以小組形式交流查閱的資料，并由組長或其他成員整理成一份書面報(bào)告。4.在課堂上交流各小組的書面報(bào)告。活動調(diào)查中國空間技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r第1章宇宙的起源與演化271.星系是宇宙的基本組成部分。用多普勒效應(yīng)解釋觀測到的河外星系譜線紅移，可以得出所有星系都在相互遠(yuǎn)離的結(jié)論。2.宇宙是有起源的、膨脹的、演化的。3.宇宙起源于熱大爆炸，從大爆炸到現(xiàn)在已經(jīng)過去了約137億年。宇宙中存在著熱力學(xué)溫度為3K的微波背景輻射。宇宙微波背景輻射是宇宙起源于熱大爆炸的有力證據(jù)。4.宇宙從大爆炸起就始終在演化著。大爆炸后約3分鐘宇宙中出現(xiàn)了復(fù)合原子核，大爆炸后100萬年宇宙中出現(xiàn)了原子，大爆炸后10億年宇宙中出現(xiàn)了星系和恒星，大爆炸后100億年左右太陽和地球誕生。5.恒星是由于星際云或星際云中的一部分星云在引力作用下收縮而形成的。像太陽這樣穩(wěn)定地發(fā)光發(fā)熱的恒星稱為主序星。恒星在主序星后演化成紅巨星。恒星到晚期將根據(jù)它們質(zhì)量的不同分別演化為白矮星、中子星或黑洞。6.超新星爆發(fā)是大質(zhì)量恒星演化到晚期形成中子星或黑洞時(shí)發(fā)生的能量巨大的爆炸。超新星爆發(fā)既是后來形成恒星的原動力，也是這類恒星中含有各種元素的主要原因。7.航天器可分無人航天器和載人航天器兩大類。無人航天器有人造衛(wèi)星、無人航天飛船、空間探測器等，載人航天器有載人航天飛船和空間站等，此外還有把各種航天器送入空間的運(yùn)載火箭。8.航天器的高位置，宇宙空間的高真空、高潔凈、微重力、超低溫、強(qiáng)輻射，以及月球和其他行星上的資源等都是非常有用的空間資源。本章學(xué)到了什么（1）為什么說宇宙是有起源的、膨脹的和演化的？（2）宇宙是怎樣起源的？證據(jù)是什么？（3）你覺得關(guān)于宇宙起源和演化過程的說法可信嗎？為什么？（4）人類處于宇宙中的什么位置？（5）通過本章學(xué)習(xí)和觀看電影宇宙與人，你改變了哪些關(guān)于宇宙的看法？（6）理解宇宙與促進(jìn)人類文明的進(jìn)步有什么關(guān)系？28科學(xué)第2章科學(xué)家們推測地球的年齡有46億年左右，地球在不斷地變化，在變化中延續(xù)、演化和發(fā)展著。在地球的演化過程中生物也在進(jìn)化，這是一個(gè)由地質(zhì)和古生物化石記錄的真實(shí)而漫長的歷史進(jìn)程。地球的演化和生物圈的形成第2章地球的演化和生物圈的形成291地球的演化我國古代流傳著“盤古開天辟地”的故事，這雖然是一個(gè)神話，但是卻說明自古以來人們一直在思索地球是怎樣起源和演化的。對地球起源的推測很多科學(xué)家認(rèn)為，太陽以及太陽系中的地球和其他行星都是來自宇宙中同一星云，經(jīng)過漫長時(shí)間的演化而逐漸形成的。星云不停地旋轉(zhuǎn)，使中心部分聚集收縮，成為原始太陽。星云周圍的氣體塵埃物質(zhì)逐漸聚集成為太陽系中的大大小小的行星。圖2.1.1地球的起源原始地球形成以后，由于地球內(nèi)部放射性元素發(fā)生蛻變等原因，溫度逐漸增高，使較重的物質(zhì)沉到中心形成地核，較輕的物質(zhì)形成地幔，更輕一些的物質(zhì)形成地殼。當(dāng)時(shí)地球上的火山頻繁爆發(fā)，噴發(fā)出大量的氣體，形成了原始的大氣層，其中的水蒸氣冷卻后降落在地面，形成了原始的海洋。地球上最初的生命就誕生在海洋之中。以后隨著地殼的不斷運(yùn)動，漸漸形成了陸地。多種多樣的生物在海洋中和30科學(xué)陸地上繁衍生長。大約在2億多年前，完整的大陸開始分裂“漂移”，世界的海陸分布逐漸形成現(xiàn)在的格局。小資料很久以來，人們都在努力探索地球的起源，但是這個(gè)問題非常復(fù)雜，只能通過神話來想象。在西方的宗教里，則把地球的誕生歸功于上帝。牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律以后，就提出太陽系可能產(chǎn)生于一團(tuán)稀薄的氣體塵埃，是在萬有引力的作用下逐漸吸引聚集而成的。18世紀(jì)中葉，德國哲學(xué)家康德（I.Kant，17241804）發(fā)表了宇宙發(fā)展史概論，提出了地球和太陽都是起源于宇宙空間星云物質(zhì)的假說。他認(rèn)為：由于萬有引力的作用，星云一面收