达尔文进化论宇宙大爆炸西外选修课作业.docx
- 文档编号:9949533
- 上传时间:2023-02-07
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:24.11KB
达尔文进化论宇宙大爆炸西外选修课作业.docx
《达尔文进化论宇宙大爆炸西外选修课作业.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《达尔文进化论宇宙大爆炸西外选修课作业.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
达尔文进化论宇宙大爆炸西外选修课作业
达尔文的进化论核心内容是什么?
试详述之
答:
达尔文进化论主要包括:
1.一般进化论;2.共同祖先学说;3.自然选择学说;4.渐变论。
其中自然选择学说又是进化论的核心内容。
一、一般进化论:
物种是可变的,现有的物种是从别的物种变来的,一个物种可以变成新的物种。
这一点,早已被生物地理学、比较解剖学、比较胚胎学、古生物学和分子生物学等学科的观察、实验所证实,我们现在甚至可以在实验室、野外直接观察到新物种的产生。
所以,这是一个科学事实,其可靠程度跟“地球是圆的”、“物质由原子组成”一样。
在今天,除了极其个别的由于宗教信仰偏见而无视事实的人,实际上已无生物学家否认生物进化的事实。
二、共同祖先学说:
所有的生物都来自共同的祖先。
分子生物学发现了所有的生物都使用同一套遗传密码,生物化学揭示了所有生物在分子水平上有高度的一致性,最终证实了达尔文这一远见卓识。
所以,这也是一个被普遍接受的科学事实。
三、自选选择学说:
达尔文的自然选择学说源于达尔文于1859年发表的惊世骇俗的宏篇巨著《物种起源》,其主要内容有四点:
过度繁殖,生存斗争(也叫生存竞争),遗传和变异,适者生存。
自然选择被认为是生物进化过程中的一个关键机制。
自然选择学说则被认为是现代生物学中最重要的里程碑之一,亦与能量守恒和转换定律、细胞学说等一道被革命导师恩格斯誉为十九世纪自然科学三大发现之一。
自然选择是进化的主要机制。
自然选择的存在,是已被无数观察和实验所证实的,所以,这也是一个科学事实。
但是,现在学术界一般认为,自然选择的使用范围并不像达尔文设想的那么广泛。
自然选择是适应性进化(即生物体对环境的适应)的机制,对于非适应性的进化,有基因漂移等其他机制。
也就是说,不能用自然选择来解释所有的进化现象。
考虑到适应性进化是生物进化的核心现象,说自然选择是进化的主要机制,也是成立的。
四、渐变论:
生物进化的步调是渐变式的,是一个在自然选择作用下累积微小的优势变异的逐渐改进的过程,而不是跃变式的。
这是达尔文进化论中较有争议的部分。
在达尔文在世时以及死后相当长一段时间,大部分生物学家,特别是古生物学家,都相信生物进化是能够出现跃变的,认为新的形态和器官是源自大的跃变,而不是微小的变异在自然选择的作用下缓慢而逐渐地累积下来的。
包括赫胥黎在内的一些古生物学家由于强调生物化石的不连续性,而持这种观点。
在遗传学诞生之后的一段时间内,早期遗传学家们由于强调遗传性状的不连续性,也普遍接受跃变论。
在20世纪40年代,“现代综合”学说将遗传学和自然选择学说成功地结合起来,渐变论逐渐占了优势。
但是近二、三十年来,古生物学和进化发育生物学的研究表明,生物进化过程很可能是渐变和跃变两种模式都存在的,跃变论又有抬头的趋势。
不过,进化论所说的跃变,除了某些非常特殊的情形(例如植物经杂交出现新种),并非是指在一代或数代之间发生的进化,而可能经历了数千年、数万年乃至数百万年,只不过以地质年代来衡量显得很短暂而已。
试描述宇宙大爆炸的过程
答:
宇宙学家通常所指的大爆炸观点为:
宇宙是在过去有限的时间之前,由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的(根据2010年所得到的最佳的观测结果,这些初始状态大约存在发生于300亿年至230亿年前),并经过不断的膨胀与繁衍到达今天的状态。
总体来说,宇宙大爆炸有三个步骤——预涨、爆炸、延迟喷发。
137亿年前。
宇宙起源于一个“奇点”的大爆炸。
奇点是一个温度极高、密度极大、体积无限小,没有具体位置的能量球。
宇宙大爆炸并不是一蹴而就,可以根据今天宇宙的情景去推断宇宙大爆炸那一刻的具体情况。
大爆炸的三个阶段:
爆炸前的预涨,这是爆炸前的准备阶段,能量集中在奇点里并达到即时的过度饱和。
然后才开始爆炸,所以,宇宙在各个方向上都是大致均匀的。
预涨后的爆炸,严格地说,应该是膨胀,而不是爆炸。
因为宇宙大爆炸没有中心点,发生在整个宇宙中。
另外,不管从宇宙的任何地方观察,所有的星系都是相互远离的。
宇宙大爆炸所喷发的绝不是任何所谓的高度压缩的物质,那时宇宙中根本就没有任何物质。
喷发的是能量,也可以说是“能量子”。
它没有任何物质的属性,没有几何尺寸、没有质量、没有具体位置,特别是,能量子是以超光速的速度急剧扩张的。
所谓的光速是速度的极限,是不正确的。
那只是在物质世界里。
在宇宙爆炸之初的纯能量世界里,能量的传播速度是超光速的。
能量子是极高温度下物质的最后的分解结果:
由于温度极高,使物质产生了极高的振动频率,从而使物质彻底分解了,成为能量子。
当然,由于宇宙急剧扩张,又使宇宙的温度迅速降低,温度的降低使能量子的振动频率降低,从而使能量子相互结合,又合成了亚粒子、粒子。
宇宙大爆炸以后,爆炸的喷发并没有完结,奇点还留下大量的残骸,这些爆炸后留下的残骸,在今后的漫长时期里,继续向外发喷发能量,这就是延迟核喷发。
延迟核的喷发,虽然单位时间内的能量较小,不能和宇宙大爆炸的瞬间相比,但喷发的时间漫长。
所以累计的能量是特别巨大的。
在宇宙中,可见物质只占4%,还有23%的暗物质和73%的暗能量都是不可见的。
延迟核的喷发就是暗物质和暗能量的来源。
应该说的是,黑洞、各种射线,都是物质的特殊存在形式,都不是暗物质。
我们无法感觉暗物质和暗能量的存在,可能是因为暗能量是超光速扩张的,它们组成了另外的时空,属于和我们的宇宙平行的多重宇宙。
不同的时空是相互作用的,却无法感知。
大爆炸理论测算出宇宙的年龄是137±2亿年,这一计算是通过对Ia型超新星的观测,对宇宙背景辐射强度的测量,以及对星系相关函数的测量得出的。
这三个独立测算所得到的结果一致,从而被认为是所谓更详细描述宇宙中星系性质的Lambda-CDMmodel的有力证据。
早期的宇宙充满了同源同性的物质,其温度、压强、能量都极高。
随着膨胀和冷却,宇宙物质经历了相变,这种相变与蒸气冷却时的凝结过程和水的凝固过程相似,不同之处在于前者发生在更基本的粒子层面上。
普朗克时期之后大约10-35秒,相转变引起宇宙产生指数级增长,称为暴胀。
之后暴胀停止,此时宇宙的物质形式是夸克-胶子等离子体,这些物质的运动都符合相对论。
宇宙继续在空间上膨胀,温度继续下降。
在某一温度下,一种至今未知的所谓重子相变的相变产生,夸克和胶子组成重子,就是质子和中子,同时还在物质和反物质之间产生了不对称性,这种不对称性已经被实验证实。
随着温度进一步降低,更多无对称的相变发生,形成了现在的基本粒子和基本相互作用。
之后,一些质子和中子结合,组成氘和氦的原子核,这个过程叫做太初核合成。
随着宇宙的冷却,静止质量的能量密度以引力形式存在,并超过辐射形式的能量密度。
在大约30万年之后,电子和原子核结合成为原子(主要是氢原子),而物质通过脱耦发出辐射并在宇宙空间中相对自由的传播,这就是今天的宇宙微波背景辐射。
随着时间的前进,在几乎是均匀分布的物质空间中,密度稍微大一点儿的区域通过引力作用吸引附近的物质,从而变得密度更大,并形成今天的气体云、恒星、星系和其他天文学观测到的结构。
具体过程决定于宇宙物质的形式和数量,其中形式可能有三种:
冷暗物质、热暗物质和重子物质。
试简述古代与现代测量星体与地球距离的方法
答:
古代的时候一般使用三角视差法测量,只能测量很近的天体。
对同一个物体,分别在两个点上进行观测,两条视线与两个点之间的连线可以形成一个等边三角形,根据这个三角形顶角的大小,就可以知道这个三角形的高,也就是物体距观察者的距离。
现代测量形体与地球距离的方法更为先进,主要借用高科技工具。
的量的距离更远,比如500--10万光年的天体采用光度法确定距离。
10万光年以外天文学家找到了造父变星作为标准,可达5亿光年的范围。
更远的距离是用观测到的红移量,依据哈勃定理推算出来的。
以下是测量星体距离的主要方法:
(1)三角视差法
河内天体的距离又称为视差,恒星对日地平均距离(a)的张角叫做恒星的三角视差(p),则较近的恒星的距离D可表示为:
sinπ=a/D ,若π很小,π以角秒表示,且单位取秒差距(pc),则有:
D=1/π 。
用周年视差法测定恒星距离,有一定的局限性,因为恒星离我们愈远,π就愈小,实际观测中很难测定。
三角视差是一切天体距离测量的基础,至今用这种方法测量了约10,000多颗恒星。
(2)分光视差法
对于距离更遥远的恒星,比如距离超过110pc的恒星,由于周年视差非常小,无法用三角视差法测出。
于是,又发展了另外一种比较方便的方法--分光视差法。
该方法的核心是根据恒星的谱线强度去确定恒星的光度,知道了光度(绝对星等M),由观测得到的视星等(m)就可以得到距离。
m - M= -5 + 5logD.
(3)造父周光关系测距法
大质量的恒星,当演化到晚期时,会呈现出不稳定的脉动现象,形成脉动变星。
在这些脉动变星中,有一类脉动周期非常规则,中文名叫造父。
造父是中国古代的星官名称。
仙王座δ星中有一颗名为造父一,它是一颗亮度会发生变化的“变星”。
变星的光变原因很多。
造父一属于脉动变星一类。
当它的星体膨胀时就显得亮些,体积缩小时就显得暗些。
造父一的这种亮度变化很有规律,它的变化周期是5天8小时46分38秒钟,称为“光变周期”。
在恒星世界里,凡跟造父一有相同变化的变星,统称“造父变星”。
1912年美国一位女天文学家勒维特(Leavitt 1868--1921)研究小麦哲伦星系内的造父变星的星等与光变周期时发现:
光变周期越长的恒星,其亮度就越大。
这就是对后来测定恒星距离很有用的“周光关系”。
目前在银河系内共发现了700多颗造父变星。
许多河外星系的距离都是靠这个量天尺测量的。
(4)谱线红移测距法
20世纪初,光谱研究发现几乎所有星系的都有红移现象。
所谓红移是指观测到的谱线的波长(l)比相应的实验室测知的谱线的波长(l0)要长,而在光谱中红光的波长较长,因而把谱线向波长较长的方向的移动叫做光谱的红移,z=(l-l0)/ l0。
1929年哈勃用2.5米大型望远镜观测到更多的河外星系,又发现星系距我们越远,其谱线红移量越大。
谱线红移的流行解释是大爆炸宇宙学说。
哈勃指出天体红移与距离有关:
Z = H*d /c,这就是著名的哈勃定律,式中Z为红移量;c为光速;d为距离;H为哈勃常数,其值为50~80千米/(秒·兆秒差距)。
根据这个定律,只要测出河外星系谱线的红移量Z,便可算出星系的距离D。
用谱线红移法可以测定远达百亿光年计的距离
根据你的理解,论述宇宙 人 演化 三者间的关系(1000字以上)
答:
一、宇宙的演化
在回答本题之前,我想先谈谈我中学时对宇宙演化及其与人关系的认识。
中学时,因为天文知识比较有限,我对宇宙的认识只局限于书本知识和自己的想象。
当时我看过霍金的《时间简史》,虽然有点囫囵吞枣只理解了皮毛,但这本书还是打开了我大脑通向宇宙的大门,让我对宇宙的想象像脱缰的野马一发不可收拾。
在上中学前,我已经知道了万有引力定律。
天体中,行星围绕恒星运动。
同时恒星本身也在不断运动。
学了化学后,我知道原子内部电子围绕着原子核作无序运动,原子本身也在不断运动。
同时我还知道了物质和能量之间的转换,正物质与反物质相遇发生湮灭产生巨大能量。
我曾一度把这些知识与天体的的运动结合起来,于是在中学时就猜想:
整个宇宙会不会就是一个巨大的“原子”?
宇宙中的的各种星系、恒星、行星的运动就犹如微观世界中电子围绕原子核运动一样?
甚至物理中的万有引力与库仑力公式从某个方面还为我的猜想作出了一定的证明,宏观的万有引力与微观的库仑力不谋而合地相似是不是证明我们的宇宙的存在状态与微观的粒子的存在状态有某种联系?
以上都是我中学时的一些“胡思乱想”。
后来我明白物理中任何猜想都不能毫无根据,要有数学数据作为强有力地证据。
通过对本科的学习,我对宇宙的演化有了更深的认识
1、宇宙的起源及宇宙大爆炸
宇宙最初的状态是一个“奇点”,这个不是很稳定的宇宙“奇点”内,单一、对称的超力使星团中心周围的“碎片”向“奇点”中心不断运动,碰撞,逐步积累能量。
当许多“碎片的能量”足够大时,大能量的碎片发生碰撞,碰撞产生的力超出了超力的控制,因而使得该“奇点”猛然发生了剧烈的大爆炸。
大爆炸使大量微观粒子向四周辐射,爆炸将完全对称、单一的超力分化成:
束缚原子核的强作用力、弱作用力,电磁力、万有引力这样四种力。
这四种力刚刚诞生时,它们力的大小是彼此相当的。
超力分化出的强作用力与弱作用力立刻开始吸引质子和中子,将它们聚集成一个带正电的原子核,电磁力也立刻开始为原子核捕获带负电的电子,使电子在原子核周围一个特定区域运动,组成各种相对独立的原子。
许多单一质子,靠电磁力捕获一个电子,就形成了氢原子(氕)。
一个质子碰到一个中子,再捕获一个电子,就形成了重氢原子(氘),再多捕获一个中子就成超重氢(氚)。
当八个质子碰到八个中子,再捕获八个电子,形成了氧原子。
这样依此类推,就形成了我们今天看到的各种元素原子。
为我们今天绚丽多彩的世界奠定了物质的基础,强作用力、弱作用力和电磁力功不可没,同时也打破了引力的对称性和物质分布的对称性。
到了这时我们还没发现引力有什么作为呢,可见引力很特别,它要自己独立演化发展。
在“奇点”发生大爆炸的数毫秒内,各种元素原子就已经形成了,它们在以“奇点”为中心迅速向四周膨胀,彼此距离在不断拉大。
哈勃发现星系光谱的红移可以说明,越远的星系以越快的速度离开我们而去,这表明整个宇宙处于膨胀的状态。
2.星系的形成及恒星的诞生
在宇宙大爆炸的一瞬间,时间维度开始出现,我们有了时间的概念,应该同时还有许多其他卷曲的维度出现,这些众多的维度分散了引力,使引力变的比较小。
随着时间的推移,大爆炸后产生的极高温度开始下降,万有引力的作用开始显现出来。
众多的氢的同位素(或核素)原子在引力作用下快速聚集在一起,质量迅猛增大,这些主要由氢核素组成质量巨大的星体。
一个星体主要是由大量氢元素组成,这从统计学来看是一个小概率事件,但在宇宙的演化过程中是有它的特定性存在。
该星体中心部在巨大的压力与元素放射性作用下,使其中心区温度逐步升高。
超高的温度又直接引发了氢核的聚变反应,氢核聚变产生巨大的热量将整个星体点亮,照亮了整个星系,至此一个恒星诞生了。
在众多氢原子聚集成恒星的同时,周围众多元素原子在引力作用下,也开始聚集起来,形成一个一个的星体,这些星体被其较近恒星产生的引力俘获,开始围绕恒星旋转,组成一个个的星系。
许多质量很大的行星发出的引力能俘获更小一些的星体围绕其运转,小星球围绕行星运转便形成卫星。
在宇宙大爆炸后,会形成众多的星系,而我们的太阳系只是众多星系中的一个。
二、地球生命的演化及人类的诞生
地球是我们知道目前唯一有生命的星球。
地球生命是如何出现的?
是偶然产生的?
还是精心设计的?
这些问题似乎用达尔文的进化论不能给出一个令人完全信服的答案,进化论也无法解释寒武纪生命大爆发。
因为在宇宙中,类似于地球这样的行星、乃至类似太阳系这样的星系会有很多个,如果生命真是偶然产生的,然后仅仅依靠物竞天择、适者生存,优胜劣汰就能慢慢地进化出高等、有智慧的生物。
那我们人类就不会再觉得孤单啦,许多的星球都会有外星人的,生命的诞生与演化似乎不是这样的简单。
其实地球生命的诞生是在众多的偶然中,必然产生的,这也是一个小概率事件和事件的特定性决定的,因为有太多太多的偶然、太多太多小概率事件的发生,或许我们可以说:
地球生命好像是精心设计产生的:
1:
首先我们的太阳系中,几大行星都在同一个平面绕恒星运行,只要有一个行星运行轨道轨道与平面有了夹角,都会给星系赵承造成极大的不稳定,都会毁灭地球生命。
2:
地球距离恒星的距离恰到好处,使我们地球上的水能以固体、液体、气体三种状态同时存在,适宜的温度适合生命生存。
如果地球距离太阳再近一点,就会太热,海水会被蒸干;如果再远一点,又会太冷,使地球变成一个冷冻的地球。
3:
地球外面的木星质量巨大,木星的引力时常干扰了小行星以及彗星的运行轨道,使它们有可能碰触到地球,这些彗星经过茫茫太空时,太空中的多种因素会对彗星施加多种作用,比如宇宙射线照射,太阳风,宇宙粒子流的冲击等,这些作用能将彗星中的碳原子、氢原子、氧原子以及氮原子组合成氨基酸等简单的有机物分子。
当彗星与地球交互时,如彗星碰撞地球,或彗星巨大的慧尾扫过地球,都会给地球带来大量的水,氨基酸等有机物。
4:
月球的出现:
地球在经历数亿年的时光中,曾经受到亿万颗诸如彗星等的碰撞,它们把大量的水、有机物带到地球,这些只是形成生命的物质条件,但是现在若形成生命还缺少一个触发条件。
这时有一颗巨大的星体适时的进入地球的引力场,在地球引力作用下,它不断加速,最后以极高的速度撞向地球,把地球撞出一个巨大的“坑”,撞击产生巨大的能量把熔融的一大块熔岩抛到38万公里外,冷却后形成地球的卫星——月球。
月球的剧烈碰撞改变了地球的自转、海洋、大气等环境,触发了生命的形成。
在海洋中慢慢出现了简单生命体,它们靠吸收阳光——光合作用,吸收二氧化碳,释放出氧气,大量氧气被海水中的亚铁离子吸收,亚铁离子转化为赤铁矿沉积下来,又了数十亿年后,才使空气中的氧气含量接近20%,为生物由大海进入陆地爬行准备好了物质基础和生存环境。
这些爬行生物登陆后不断进化,遵从适者生存、优胜劣汰的科学法则。
经过恐龙一亿年的统治,侏罗纪又不断有较大星体碰撞地球,地球环境发生变化,大型爬行动物恐龙因不能适应环境的改变灭绝,小型的比如鳄鱼等存活了下来,经历了漫长的岁月,慢慢的出现了灵长类,在与大自然的抗争中进化出了猿人,我们人类的祖先为了更好的生存,被迫直立行走,将手脚分家,有了思维,语言、学会了用火,慢慢学会制造和使用工具,一个智慧的生物——人类就这样诞生了。
人类在浩瀚的宇宙中如同沧海一栗,我们对宇宙追根溯源,最终目的还是为了人类自身长远的发展。
所以通过探索宇宙起源的问题,我们应该得到一些启示,在人与自然的矛盾日益尖锐的今天,我们人类应该在人与自然和谐发展的问题上多以一些思考。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 达尔文 进化论 宇宙 大爆炸 选修课 作业