宇宙的未来8篇

宇宙的未来 篇一

一知识目标

1.了解有关宇宙学的一些知识。

2能读懂本演讲录的内容。。

二能力目标

1.激发学生对宇宙奥秘的探索热情

2.引导学生体会这篇讲演幽默的语言风格，提高自己的思维和表达能力。

三情感目标

通过介绍霍金的感人事迹，感受科学精神。

教学重点、难点

重点：

1、了解有关宇宙学的知识。

2、引导学生体会这篇演讲幽默的语言风格。

难点：

能读懂本演讲录的内容。

教学步骤

趣味导入：

同学们都很喜欢看穿越小说，那谁来给我们说说你看了哪些穿越小说、电影、电视剧呢？你们看的穿越小说，有穿越地球看到宇宙世界的吗？那么我们今天就来学习一篇讲说宇宙未来会怎样的文章。

作者简介（展示图片）

史蒂芬。霍金(StephenHawking)1942年1月8日生于牛津，那一天刚好是伽利略逝世三百年。可能因为他出生在第二次世界大战的时代，所以小时候对模型特别着迷。他十几岁时不但喜欢做模型飞机和轮船，还和学友制作了很多不同种类的战争游戏，反映出他研究和操控事物的渴望。这种渴望驱使他攻读博士学位，并在黑洞和宇宙论的研究上获得重大成就。

霍金十三、四岁时已下定决心要从事物理学和天文学的研究。十七岁那年，他考到了自然科学的奖学金，顺利入读牛津大学。学士毕业后他转到剑桥大学攻读博士，研究宇宙学。史蒂芬霍金是继阿尔伯特爱因斯坦之后最杰出的物理学家。霍金1942年出生于英国牛津，先后就读于牛津大学和剑桥大学，学习数学、物理学和宇宙学。1963年，霍金经诊断得了肌萎缩性侧索硬化症。这种病会引起肌肉萎缩，导致瘫痪；说话会越来越困难，直至完全丧失语言能力；患者通常因并发肺炎或窒息而死亡。不过，患者的思维能力包括记忆能力不受影响。医生告诉霍金他最多只能活两年。在经历了一段短暂的失望和沮丧后，霍金又开始了他的宇宙学研究。霍金后来在相对论、“大爆炸”和黑洞等领域取得了突出的研究成果。霍金1988年出版的宇宙学著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的畅销书。霍金被确诊患病已三十多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理论研究，仍在为大统一理论而耕耘不已。霍金现任剑桥大学卢卡斯数学教授，这也是牛顿爵士曾担任过的职位。

（提醒学生：可积累很好的作文素材或论据。如--斯蒂芬霍金的工作是令人惊叹的，可是有着如此伟大发现的人，却是一个身患肌萎缩症的病人，除了思想，他几乎全身不能动弹，不能说话，头向前垂落。正因为这点，他更加引起全世界人们的关注和尊敬。在他开始患病时，他意识到自己的生命行将结束，于是抓紧时间，全心投入，谁也没想到他不仅活了下来，而且成果累累。他的成功，当然离不开他的天才，但那种不向厄运低头的精神，是没有人不敬佩的。由此可见，人的精神力量是难以想象的，一个人要有精神，一个民族也要依靠精神，精神的力量往往可以超越世上难以逾越的障碍。）

关于宇宙的未来

今天，我们来探讨一个有趣的话题--

宇宙是怎样诞生的？它从何而来？又向哪里去？

斯蒂芬霍金教授写的《时间简史》给了我们这样的回答：

我们现在生活的宇宙有自己的历史起点，它大约诞生于150亿年前，那时，宇宙只是一个点，不占有空间，也没有时间的概念。在这一点发生了大爆炸，时间和空间从此开始，物质开始形成。

最初，宇宙的温度极高，随着时间的推移，空间越来越大，温度越来越低，宇宙中的能量与物质不断发生复杂的反应，逐渐形成星系。

空间继续扩大、膨胀，直到今天，宇宙仍然在膨胀之中。

ァ〈笤荚诰嘟50亿年前，太阳形成。

大约在距今46亿年前，地球形成。

ァ∮钪婕绦膨胀，将来也会膨胀，也许在膨胀到一定程度后，宇宙开始收缩，可能会收缩成一个点，一个不占有空间的点。到那时，时间结束。到底会不会这样，现在还说不定。

大爆炸之前是怎么回事，不知道。永远也无法知道。フ饩褪谴蟊炸宇宙的基本理论。

文体了解

本文是霍金1991年1月在剑桥大学的讲演

演讲稿也叫演说辞，它是在较为隆重的仪式上和某些公众场所发表的讲话文稿。演讲稿是进行演讲的依据，是对演讲内容和形式的规范和提示，它体现着演讲的目的和手段，演讲的内容和形式。演讲稿是人们在工作和社会生活中经常使用的一种文体。它可以用来交流思想、感情，表达主张、见解；也可以用来介绍自己的学习、工作情况和经验等等；演讲稿具有宣传、鼓动、教育和欣赏等作用，它可以把演讲者的观点、主张与思想感情传达给听众以及读者，使他们信服并在思想感情上产生共鸣。

题解：

在中文里，“宇”是“上下四方”的意思，表示空间；“宙”是“古往今来”的意思，表示时间。宇宙的历史，就是空间在时间上发展的过程，斯蒂芬霍金以时间为序，研究我们所处的这个宇宙诞生、发展，以及它将来可能的状况，因此，他把自己的书称作《时间简史》，实际上就是《宇宙简史》。

整体感知

预习了本篇文章，用一句话简要地说出本文讲了什么。

本文讲的是宇宙的未来问题，预测了两种结局：或膨胀，或收缩。（只要是文中提到的都算对）

研读文章

这篇文章读起来虽然有点困难，但我们还是知道它在说什么。看来同学们的领悟能力还不错。那下面我们来分析文章。把文章分成几个部分，然后逐一进行分析。

阅读1--6段，回答以下两个问题：

（1）作者讲演的题目是“宇宙的未来”，却先讲了许多历史故事，这起到了什么作用？你认为这是跑题了还是还是与话题有关联？

答：如同中国古代说书人先讲一段别的故事以引出正题一样，属于反面落笔，这篇讲演先从古代的先知和女巫谈起，以引起听众的兴趣，起到了引出话题的作用。作者敢于讽刺那些古代预言家，正是代表科学界表明了一种自信，因为科学的预言是建立在科学研究基础之上的。是可以用科学原理加以说明的。所以说，“讲史”是为了“衬今”，不是“跑题”，而是与话题相关的。

（2）作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言有何不同？

明确：前者是有科学根据的，是运用天体物理学理论进行的科学推测，科学预言；而后者是没有科学根据可言的。--其实，从上面的题目就可知道，人类社会的未来根本就是无法预言的，因为方程是混沌的，所以巫师、宗教预言家对人类社会的预言注定就是荒唐的。

2.阅读7--10自然段，思考这样一个问题：作者在第八自然段中为什么说“即便我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”？为什么第十自然段又说“尽管我们知道制约人类行为的方程，但在实际上我们不能预言它”？

答：“因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质”“方程可能是不稳定的”；同样，“制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果”。

3.阅读第11--13自然段，思考为什么科学不能预言人类社会的未来，却可以预言宇宙遥远的未来？

答：人类社会的未来是混沌的，不确定的；而“宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的。因此我们可以预言宇宙遥远的未来”。

4.阅读14--25段，思考一下三个问题。

（1）预言宇宙未来的关键是什么？

答：关键在于宇宙的平均密度是多少。

（2）根据作者的论述，我们目前所能看到的宇宙物质最多是“临界值”的百分之一，似乎不足以使宇宙坍缩。然而作者又指出，“也许存在足够的暗物质，使宇宙最终坍缩”呢。宇宙中存在暗物质的证据是什么？

答：“一个证据来自于螺旋星系”，“必须存在某种看不见的物质形式，其引力吸引足以把这些旋转的星系牢牢抓住”。“另一个证据来自于星系团”，“要不是引力吸引把星系抓到一起，这些星系团就会飞散开去……所以，在星系团中我们观测到的星系以外必须存在额外的暗物质”。

（3）作者又举了哪两种假说，说明现在的宇宙密度可能就在临界状态？

作者为了说明现在的宇宙密度可能就在临界状态，列举了两种假说，“一种是所谓的人择原理”，另一种是“极早期的暴涨理论”。

5.最后一段是总结。文中最后一句：“两方下赌注，以保万无一失”，表现了作者什么样的语言风格？文章中类似的语句还有哪些？

答：表现了作者幽默的语言风格，也表明了作者严谨的科学态度。

总体感知

体会这篇演讲词幽默风趣的预言特点。

作为一篇关于宇宙未来的演讲词，本文的大量篇幅是较为严肃的科学话题，运用了好多专业术语，容易使人感到沉闷。但是霍金的聪明之处在于他运用了许多幽默风趣的语言，使得这样一篇旨在说明科学道理的学术演讲，让人能够在一种轻松愉快的气氛中认真听下去。这样的语言是很多的。

文中表现作者幽默风格的句子还有哪些？

（1）第四段：虽然它使我百思不解，为何世界的终结会使人愿意用股票来换钱，假定你在世界末日什么也带不走的话。

（将假设的情景置于句末，起强调作用。这句话让人在笑声悟到人类自身的某些缺陷和某些思想误区。）

（2）第五段：据说，1844年是第二次回归的开始，但是首先要数出获救者名单。只有数完了名单，审判日才降临到那些不列在名单上的人。幸运的是，数人名看来要花很长的时间。

（“幸运的是”四字，极尽讽刺，这句话的言外之意是：宗教预言屡屡失败，不断另立新说，以摆脱尴尬局面。这样说，有利于创设愉快轻松的氛围，更能吸引听众的注意力，抓住听众的心。）

（3）第八段：你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。

（用比喻说明了我们目前还不知道“制约宇宙的有关定律”。即便知道了，它的“物理方程的解”也会出现混沌的性质，不可能有确解。作者之所以这么说，一是说明自己恰好也有两种预测，二是对文中提到的巫师等的讽刺。）

（4）第十段：其危险在于，我们毁坏或消灭环境的能力的增长比利用这种能力的智慧的增长快得太多了。

（作者用诙谐的语言指出了人类对环境的破坏程度和速度。）

（5）第十二段：它只能把食物加热到绝对温度的2.7度，所以不能用来温热你的外卖比萨。

（说理时不忘调侃，使行文生动活泼。）

（6）十六段：然而，我比其他预言者更占便宜。即便宇宙将要坍缩，我可以满怀信心地预言，它至少在一百亿年内不会停止膨胀。我预言那时自己不会留在世上被证明是错的。

（再次显示了诙谐的语言风格，同时也表明作者对自己的预言是满怀信心的。这句话传达出重要的信息：宇宙“至少在一百亿年内不会停止膨胀”，同时也以幽默的语气说明宇宙坍塌时间远在人类灭绝之后，不必为此恐慌。）

（7）最后一段：“如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。”

明确：听众明知作者做的是科学的预言，和巫师他们完全不同，可作者却有意将自己降为他们的同类，一是说明自己恰好也有两种预测，二是顺势又对他们进行嘲讽。这种智慧的表达既带来了轻松愉悦的气氛，又大大增加了自己与听众的亲和力。

疑难探究

1.作者关于宇宙的未来的主要观点有哪些？

（1）宇宙的膨胀和坍缩与宇宙的平均密度有关，如果平均密度小于某个临界值，它就会永远膨胀。如果平均密度大于临界值，宇宙就会坍缩，时间本身就会终结。

（2）在螺旋星系和星系团中应该存在有某种看不见的暗物质，它的引力吸引足以把高速旋转的星系牢牢抓住，不至于使这些星系或星系团飞散开去。

（3）如果宇宙继续膨胀下去，五十亿年后，太阳将耗尽它的核燃料，变成一颗白矮星。在大约一百亿年后，具有太阳质量的恒星将变成白矮星或中子星，具有更大质量的恒星会变成黑洞。

（4）黑洞中粒子的速度有可能超过光速逃出黑洞，只要有足够长的时间，巨大的黑洞也可以“蒸发”掉。

（5）在星系或星系团之外，应该存在有足够的暗物质，这些暗物质能使密度达到临界值，从而可能会使宇宙最终坍缩。但这个时间肯定在一百五十亿年之后。

2.你怎样看待霍金对宇宙未来的预言的？

答：霍金的观点只是一家之言，只是一种推测，无法得到证实，他和爱因斯坦的相对论一样，虽然都很伟大，但都只是一种理论、一种思想，缺少科学的实证，因此都没能获得需要实证的诺贝尔奖。其他科学家站在另外的角度来思考、假设，或许会有不同的结论，不同的发现。所以我们对霍金观点的可以学习，可以接受，但不能迷信，不能束缚自己的思维。

宇宙的未来 篇二

一、内容及其解析

本节课要学的内容《宇宙的未来》指的是著名量子物理学家霍金的自然科学小论文，是一篇科学论文，其核心是对宇宙的未来进行科学预测的主要观点和推论。学生已经在本单元学过这类文章，本节课的内容只是前两课的巩固。因为它关系到学生的科学探索精神的培养和高考作文素材的积累，所以它在本学科中处于一般地位，有培养学生科学探索精神和积累写作素材的作用。教学的重点是理解文章主要的观点和推论，理解霍金对科学的执着态度，感受作者的科学精神，增进自己的科学素养。其中解决重点的关键是要让学生找出体现观点和推论的句子，并由此理清思路，把握作品的主旨。

二、目标及其解析

1、目标定位：a.理解文章主要的观点和推论。

b.把握文章幽默、风趣的语言特点。

c.理解霍金对科学的执着态度。

d.感受作者的科学精神，增进自己的科学素养。

2、目标解析：a.理解就是要用理性的心态、辩证的思维去思考、推断作者的观点，认识作者追求科学的态度。

b.把握就是要在品味作品语言的基础上掌握其风格特点，学会比喻论证等论证方法，并能运用于写作之中。

c.感受就是要感觉到作者从事科学研究的极端困难，并受到鼓舞。

三、问题诊断及其分析

在本节课的教学中，学生可能遇到的困难是本文专业性强，欧化语言明显，阅读起来非常吃力，难读、难懂。产生这一困难的原因是高考试卷上的科技说明文、科技论文只有三四段，考生读起来已经非常吃力，而这里却有整整26段，是前者的六七倍。要解决这一困难，一方面要让学生充分阅读，自主探究，但同时也要积极发挥教师的引导作用，将学生由浅入深地引导下去。其中关键是要告诉学生运用不求甚解的读书方法，化繁为简。

四、教学支持条件分析

为了加深学生对宇宙的感性认识和对宇宙大爆炸的了解，本节课准备使用多媒体，播放太阳系模型、有关宇宙整体情况的视频资料、霍金演讲视频资料。

五、教学过程设计

（一）导入

在当今世界的自然科学领域，能够和爱因斯坦比肩的人物恐怕应当首推史蒂芬•霍金了，他不但做出了辉煌的科学成就，其坚强的意志品质也深深地感染着我们，我们今天就来学习他的一篇演说辞《宇宙的未来》（板书课题）。

仰望灿烂的星空，我们会肃然起敬，产生无穷无尽的联想和想像。从古到今，人们对于宇宙的猜测和探索从来也没有停止过。如屈原在《天问》里就发出了一系列的探问：“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？……九天之际，安放安属？隅隈多有，谁知其数？天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？出自汤谷，次于蒙汜，自明及晦，所行几里？”中国古代的宇宙学有浑天说、盖天说、宣夜说等，西方有日心说、地心说等。然而直到20世纪诞生现代宇宙学，人们对宇宙的认识才有了根本性的突破。本文作者是当代著名的理论物理学家，他以“宇宙的未来”这样玄而又玄的话题在剑桥大学作讲演，对我们认识宇宙有哪些启示呢？

（二）作者介绍

斯蒂芬。霍金，是本世纪享有国际盛誉的伟人之一，现年60多岁，出生于伽利略逝世周年纪念日，剑桥大学应用数学及理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家。70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家”。他还证明了黑洞的面积定理。他担任的职务是剑桥大学有史以来最为崇高的教授职务，那是牛顿和狄拉克担任过的卢卡逊数学教授。他拥有几个荣誉学位，是皇家学会会员。他因患卢伽雷氏症（肌萎缩性侧索硬化症），禁锢在一张轮椅上达20年之久，他却身残志不残，使之化为优势，克服了残废之患而成为国际物理界的超新星。他不能写，甚至口齿不清，但他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上，他的思想却出色地遨游到广袤的时空，解开了宇宙之谜。

霍金教授也是现代科普小说家，他的代表作是1988年撰写的《时间简史》，这是一篇优秀的天文科普小说。作者想象丰富，构思奇妙，语言优美，字字珠玑，更让人咋惊世界之外，未来之变，是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册，被译成近 40种语言。1992年耗资350万英镑的同名电影问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达，世人应当可以通过电影——这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。本书是关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物，是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著作，它改变了人类对宇宙的观念。本书一出版 即在全世界引起巨大反响。《时间简史》对我们这些喜用言语表达甚于方程表达的读者而言是一本里程碑式的佳书。它长于一个对人类思想有接触贡献者之手，这是一本对知识无限追求之作，是对时空本质之谜不懈探讨之作。

（三）正音识字辨义

1、识读字音

恍huǎng惚   尴尬gāngà   混饨hùndùn    坍tān缩   迄qì今  沮jǔ丧

告罄qìng    不可逾yú越    臭名昭zhāo著    模棱léng两可

2、字形辨析

沮：沮丧           棱 ：模棱两可         沌：混沌         辐：辐射

咀：咀嚼           凌：凌云壮志          炖：清炖         幅：幅员

3、分辨词义

限制•制约

限制：①规定范围，不许超过；②规定的范围。

制约：甲事物本身的存在和变化以乙事物的存在和变化为条件，则甲事物为乙事物所制约。

效果•结果

效果：①由某种力量、做法或因素产生的结果（多指好的）；②指演出时人工制造的风雨声、枪炮声（音响交果）和日出、下雪（光影效果）等。

结果：在一定阶段，事物发展所达到的最后状态。

寻求•寻觅

寻求：寻找追求。寻觅：寻找。

探究•探索

探究：探索研究，探询追究。探索：多方寻求答案，解决疑问。

（4）理解词义

咒语：信仰某些宗教的人以为念着可以除灾或降灾的语句，或者是希望人不顺利的话。

崩溃：完全破坏；垮台。

辐射：①从中心向各个方向沿着直线伸展出去；②热的传播方式的一种，从热源沿直线向四周发散出去。

坍缩：指山坡、河岸、建筑物或堆积的东西倒下来。

混沌：我国传说中指宇宙形成以前模糊一团的景象。

尴尬：（神色、态度）不自然。

倚重：倚靠，器重。

告罄：指能源枯竭。

黑洞：一种特殊的天体，是时间—空间的一个区域。它的基本特征是有一个封闭的视界。由于引力过于强大，就连光也不能从中逃逸出来，所以黑洞是看不见的。

模棱两可：指不表示明确的态度或没有明确的主张。模棱，含糊，不明确；两可，可以这样，也可以那样。

感恩戴德：感激别人的恩惠和好处。戴，尊奉，推崇。

（四）宇宙学说简介

1、中国古代对宇宙的关注与研究

中国古代的宇宙学说，有浑天说、盖天说、宣夜说等。浑天说认为，“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于天内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。”(《张衡浑仪注》) 盖天说认为，“天似盖笠，地法覆盘”(《晋书•天文志》)，天地都是穹形的，如同一个同心的球穹，相距八万里。宣夜说认为，“天了无质，仰而瞻之，高远无极，眼瞀精绝，故苍苍然也。”(《晋书•天文志》)就是说“天”不是一个固体的“天穹”，不过充满了无边无际的气体，日月星辰都在这气体中浮动。

在西方，古希腊人也有多种宇宙学说。公元前6XX年左右，住在米利都的古希腊哲学家泰利斯认为地球是一个圆盘，漂浮在一片汪洋中。他的弟子阿那克西曼德认为天空是包围地球的一个球层，恒星在内层，太阳和月亮在外层。毕达哥拉斯认为，地球、月亮、太阳、行星和恒星都在一个同心球上围绕中央作为旋转。托勒密总结了古希腊的天文学成就，著《天文学大成》，认为地为球形，静止不动，处于宇宙的中心，其他天体围绕地球运行，创立了“地心说”，统治西方天文学界一千四百多年，直到波兰天文学家哥白尼在16世纪发表《天体运行论》，创立日心说。17世纪，意大利物理学家和天文学家伽利略亲手制造天文望远镜，开拓了人们的天文视野。德国天文学家开普勒提出了行星运动的三大定律，英国物理学家牛顿用力学的引力原理解释开普勒的行星运动定律，创立了天体力学。

2、宇宙大爆炸理论简介

现代宇宙学最有影响的学说是大爆炸宇宙学。大爆炸宇宙学认为，宇宙早期温度极高(在100亿度以上)，物质密度极大。在那里，物质被压缩成一个奇点，时间和空间都毫无意义。大约200亿年前，发生“爆炸”，温度逐渐冷却，形成各种各样的恒星体系，也就是我们今天所能观测到的宇宙。

宇宙大爆炸学说是逐渐形成的。20世纪初，爱因斯坦的相对论改变了科学家研究宇宙的方法。1927年，比利时天文学家勒梅特第一个提出了动态宇宙模型，认为宇宙是从一种“原始原子”不断分裂、膨胀形成的。他推测：如果宇宙中物质的质量小于某个临界值，宇宙就会继续膨胀下去，成为“开放的宇宙”；反之，就会坍缩，成为“闭合的宇宙”。1948年，出生在俄国的美籍物理学家伽莫夫发展了这一理论，提出了“大爆炸”学说。

大爆炸学说得到了以下天文观测的支持。(1)河外星系有系统地谱线红移(课文中涉及到)。1917年，美国天文学家斯里弗发现河外星系谱线有系统地向红端移动，表明这些遥远的天体正在离我们远去。1929年，美国天文学家哈勃发现，几乎所有的星系都有红移现象。星系距离越远，红移越大。这种红移与距离之间的线性关系，称为哈勃定律。(2)在各种不同的天体上，氦的密度相近，大都是30%。根据大爆炸理论，早期宇宙温度很高，所以产生氦的效率也很高。(3)测定各种天体的年龄，均小于200亿年。(4)宇宙微波背景辐射的发现。

3、黑洞解答

究竟什么是黑洞？黑洞是由具有极大质量的超巨星在塌陷时所形成的，恒星的核心在本身重量的影响下非常快速的收缩，并释放出强劲的暴发能量，如果核心物质大得使塌陷无限地继续下去，便产生了黑洞，在重力巨大的挤压下，所留下的物质有难以想像的高密度。由于黑洞的质量非常大，使得它们具有强大的重力场，这些力量大的连光线也无法逃出它的手掌心，这也就是为什么它要叫做黑洞的原因了，在它的边界內你看不到任何东西。

“黑洞”，顾名思义就是一个漆黑的洞。因其引力过强，以至于连自己发出的光线都无法由其中逃脫而出。就连光线由外射入 ，也像射入无底洞。然而大质量塌缩的恒星是如何到达此情境的呢？试想一物体于一塌缩星的表面，随著恒星塌落而凝缩，不停的靠向中心，重力愈来愈强。(天体的重力离中心愈近愈大)而恒星愈收缩，要离开它的表面速度要求愈大。当恒星塌缩到到光速时，已几乎无任何物体可逃脫而出。而塌缩到光速都无法逃出时，任何物体都不可能再从黑洞中出来。当恒星塌缩到此一境界时，这时黑洞所呈现的半径就称为「史瓦西半径」。假设地球也做如此的塌缩，那此时地球的史瓦西半径就为一厘米宽。但恒星并非一定凝缩到此程度才形成不可逃脫的表面。质量愈大，其史瓦西半径內的物质密度愈小。如质量是太阳一亿倍的，缩到水的密度便达到史瓦西半径了。

黑洞是一去不复返的深渊，但在靠近黑洞时，由于时间的延滞，会发生许多奇妙的事。黑洞旅行者穿越事界，按他的计时系统来說，只是很短的时间，但对远方的观测者来說，其结果却是恰恰相反。他看见愈近事界，宇航员的身影愈薄，接近事界愈缓慢。火箭无限靠近事界，但总不能到达。外界的人看事界亦为如此，也是越塌缩越缓慢，形状也越朦胧，塌缩星就像是渐渐凝住了，所以以前把这现象叫做「塌缩星凝止」。凝止的界面就称为「凝止界面」(static limit)。而当塌缩接近事界时，星光迅速黯淡。对于是太阳质量十倍的星，就在凝止那一剎那，在百万分之四秒內全部化为乌有。所以我们无从得知黑洞是如何形成的。然而黑洞周围的时空弯曲的性质，对人的寿命有特殊影响。它周围的时间进度缓慢，也许这可以做为一种变时机制，勇敢涉足于事界边缘也许可以不老不死。但在黑洞的边缘要求很大的加速度。愈靠近黑洞，要求的加速度越大，时间延滞也越厉害。

理论上，黑洞的质量并没有多大或多小的限制。任何大小的质量如果被压缩到足够高的密度，在理论上都有可能形成黑洞。我们认为大多数实际存在的黑洞是有大质量的恒星死亡后产生的，所以我们认为那些黑洞和那些大质量的恒星一样重。一个恒星级黑洞的典型质量差不多是太阳的十倍，或者说是10^(30)千克。天文学家们也认为许多星系的中心都有质量巨大的黑洞。它们的质量大约是太阳的一百万倍，或者说是10^(36)千克。

（五）整体感知

请同学们为《宇宙的未来》的自然段标上序号。共是多少段？（26段）

问题1：《宇宙的未来》这篇文章很长而且其中牵涉到许多陌生的内容。然而，它回答的却是一个古老而又引人的问题，即“宇宙从哪里来，又将到哪里去”。那么，作者的思路是怎样的？（宇宙的未来是可以预言的—怎样预言宇宙的未来—宇宙的未来结果如何）

霍金在《宇宙的琴弦》的序言中提供了一种对付这种文章的阅读方法——某些内容读不懂不要理它，放过它继续往前读，你会发现你是可以大致将全篇文章读懂的——而对大多数的人来说，大致读懂就足够了。现在，就让我们运用一次五柳先生的阅读方法——“好读书，不求甚解”来解决《宇宙的未来》。

a. 1至6自然段说了什么？请 用一句话概括。（预言宇宙的未来非常困难，然而，在非常大的尺度下，宇宙的未来又是可以预言的）

b.  1至6自然段有什么样的内容和语气？（霍金先说明预言未来在古代是先知或者女巫的事情。这些人的预言基本上是胡说，利用模棱两可的语言糊弄他人。然后，他语气一转说，宇宙的未来是一定的条件是可以预言的。他的语气给人幽默和轻松的感觉 ）

c. 第七自然段的内容是什么？（在过去的三百年中，我们基本上发现了制约在所有正常条件下物体的科学定律）

d. 那么，第八自然段呢？ （虽然如此，我们还是不能预言遥远的未来，因为宇宙中存在一种混沌：在某一时刻对系统作非常微小的改变，系统的未来很快就会变得完全不同）

e. 第九自然段呢？ （在不稳定和混沌状态中，一般在存在一个时间尺度。天气预报的时间尺度是五天）这一自然段的关键词是什么？（时间尺度）为什么？（因为这个时间尺度在后来预言宇宙未来中是一个重要的指标）

f. 第十自然段讲了什么？（讲对大脑的预言、对社会生活的预言是难的，因其是混沌的

g. 第十一自然段呢？（回到宇宙的预言上来，讲了一种宇宙现象——所有星球都在离我们远去）这一段的关键词是什么？（关键词没有直接出现，就是天文物理上所谓之“红移”）有哪位同学知道什么叫“红移”？（“红移”是美国天文学家哈勃发现的一种宇宙的规律。当一个物体在远离我们而去时，它的光谱会向红端移动。哈勃发现，所有星球的光谱都有红移的现象，这就证明宇宙是处于一种膨胀的状态中，这是宇宙爆炸说的主要观测证据）

h. 十二自然段的关键词是什么？ （宇宙微波背景辐射）

问题1：宇宙微波背景辐射的意义是什么？（宇宙微波背景辐射是宇宙爆炸说的另一重要观测证据。是热的早期宇宙的残余）它的特点呢？（从任何方向上来的辐射量几乎都是相等的，差别不到十万分之一）

问题2：霍金为什么要在这里讲红移和宇宙微波背景辐射以及它们的这些特点？这些特点有什么共同的指向？霍金从中得出了什么结论？这些结论和预言宇宙的未来又有什么关系？

明确：红移和宇宙背景微波辐射说明，宇宙在极大尺度下是简单的而不是混沌的。所以是可以预言的。这就是霍金在第一层所讲的预言宇宙未来的一定的条件。

问题3：到现在为止，霍金预言了宇宙的未来吗？ （没有）那么，他讲了什么呢？

明确：他讲了两层意思。一是预言宇宙的未来要有一定的条件。二是这个条件就是在非常大的尺度下；因为在非常大的尺度下，宇宙是简单的而不是混沌的。

问题4：那么霍金给我们预言了什么呢？

a. 阅读十四自然段，并且找出其中的关键词。 （宇宙平均密度的临界值）

b. 临界值就是事物或者事件将要发生变化而还没有发生的变化的数值。霍金讲的这个宇宙平均密度的临界值是什么事情的临界值？ （宇宙继续膨胀还是停止膨胀并转向收缩的临界值）

c. 十五自然段中，霍金讲，宇宙平均密度决定宇宙的膨胀和收缩，其理论依据是什么？ （是牛顿的万有引力：物质越大，引力越强。宇宙的平均密度越高，引力也就越强，宇宙就会收缩；反之，平均密度小于临界值，宇宙的引力较小，不足以改变膨胀，宇宙就将膨胀下去）

d. 为什么霍金在演讲中不提牛顿的万有引力？ （这次演讲是在牛津大学进行的，这些内容对于听众都是常识，根本不用讲）

e. 那么这个事关宇宙未来命运的平均密度到底是多少，霍金说了没有？ （没有）霍金为什么不说？ （这个数字对听众而言没有太大的价值）不过关于宇宙的平均密度，霍金还是讲了一些内容。看看是什么内容？ （讲了科学家如何估算宇宙的平均密度）

f. 如何估算的？估算了哪些物质？

明确：首先是恒星的质量，这个不到宇宙平均密度的百分之一；然后是暗物质的质量，加上还是不到宇宙平均密度的百分之十。他认为在星系以外，还有我们没有观测到的物质。

g. 什么是暗物质？（看不到的物质） 那么科学家怎么知道它们的存在，又是凭什么估算他们的质量的呢？ （万有引力。根据螺旋星系里物质的旋转速度及所需要的引力测算的）

h. 第19自然段、20自然段和21自然段讲太阳的未来，讲黑洞的演变，这些和宇宙的未来有什么关系？ （这些是宇宙未来演变的局部变化，而且可能对我们人类产生重大的影响）

i. 22自然段霍金在讲什么？ （讲一种猜测）23自然段呢？（在推理） 24自然段呢？ （提出了人择原理）

j. 什么是人择原理？从原文中找出主要内容并复述。 （宇宙之所以是这种样子，是因为否则的话，我们就不会在这里观测它）

k. 霍金说“其思想是，可能存在许多具有不同密度的宇宙”，什么意思？

明确：意思是：可能存在有许多不同密度的宇宙，然而，只有在我们所在的这个临界密度被界定得很好的宇宙中，才产生了智慧生命来诘问“为什么宇宙恰恰是这么接近临界密度”。

l. 这些内容属于对宇宙未来的预言吗？ （不属于。而是在讲述科学家的迷茫）

m.那么，哪些段落是霍金为我们做的宇宙未来的预言？霍金的预言是在哪一自然段结束的？他为我们预言了什么样的未来？回头看看。

明确：从14自然段开始。结束于第22自然段。他预言宇宙可能继续膨胀也可能停止膨胀并开始收缩。不过决定宇宙继续膨胀还是开始收缩的宇宙平均密度的临界值他不知道。

n关于宇宙平均密度的临界值以及它对宇宙未来的影响，霍金还是告诉了一个非常关键的信息，这个信息是什么？ （是我们现在这个宇宙的平均密度非常接近于临界密度）

o.哪位同学能总结全文。作者什么思路？全文分为几层？预言了什么内容？

明确：全文分为五层。第一层说预言未来是非常困难的，然而在一定的条件下对宇宙的未来进行预言是可能的。第二层讲预言宇宙的未来需要在非常大的尺度下；因为在非常大的尺度下，宇宙是简单的。第三层讲宇宙现在正在膨胀并且可能继续膨胀也可能停止膨胀并开始收缩，关键是宇宙的平均密度。第四层讲我们现在对宇宙的平均密度还没有清楚的认识，只知道我们现在的宇宙的平均密度非常接近于膨胀和收缩和临界密度。第五层是总结，说宇宙的未来可能继续膨胀也可能停止膨胀并开始收缩。

小结：《宇宙的未来》是一篇非常前沿，同时也非常难懂的文章。所以，我的教学设计就是引导大家将这篇课文的思路贯通，内容读懂，我们将这篇长长的26段几万文字的文章化成几行来复述。在作文修改中老师用过这一方法。深刻就是简单，简单就是深刻。我们在这里实现了简单，也就表明了理解。

（六）语言品味

问题5：这篇讲演在语言上具有怎样的特点？

【明确】讲演是面对面的交流，这种交流又是单向度的，如果不注意讲演的语言艺术，就达不到最佳的表达效果。这篇讲演，除了推理严谨外，语言幽默也是其突出的特点。幽默的语言创造出一种轻松愉快的气氛，更具有亲和力，使所阐发的事理更容易为听众接受。如，谈到轮赌盘的旋转具有混沌性质，作者说即使是物理学家也不能计算出它“出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财”，这就生动地说明了什么是混沌现象；如，文章最后一句话：“所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。”兼有讽刺与幽默，对宇宙未来命运的判断采取了审慎态度。

a.本文在论述过程中，常常用一些生动的比喻来说明事理。下列两个比喻句各自说明了什么道理？

①“例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。”

明确：用这个比喻生动地说明了“即使我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”。

②“这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢？人们可以同样地讲，它是完全不同的生命。”

明确：用这个比喻形象地说明宇宙在大挤压处终结后，并不是任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。

(解说：此题旨在引导学生领会、学习作者善于用比喻来说理的技巧。)

b.这篇文章语言幽默风趣，在说明科学道理的同时，创造出一种轻松愉快的气氛，体现了演讲词的特点。试举出三个例子，分析其表达效果。

明确：

例如：①“……这些日期使股票市场下泻。虽然它使我百思不解，为何世界的终结会使人愿意用股票来换钱，假定你在世界末日什么也带不走的话。”这句话让人在笑声中悟到人类自身的某些缺陷和某些思维误区。

②“据说，1844年是第二次回归的开始，但是首先要数出获救者名单。只有数完了名单，审判日才降临到那些不列在名单上的人。幸运的是，数人名看来要花很长 的时间。”这句话幽默中含着揶揄和讽刺，揭露了宗教预言师的荒谬，表现了对方屡测屡败却又想方设法自圆其说的尴尬与可笑。

③“如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。”听众明知作者做的是科学的预言，和巫师他们完全不同，可作者却有意将自己降为他们的同类，一是说明自己恰好也有两种预测，二是顺势又对他们进行嘲讽。这种智慧的表达既带来了轻松愉悦的气氛，又大大增加了自己与听众的亲和力。

(解说：此题旨在引导学生领会并学习作者幽默风趣的演讲风格。)

（七）感受精神

问题6：霍金的中国学生吴忠超教授这样介绍史蒂芬• 霍金：在相对论和引力论领域，霍金是继爱因斯坦之后最伟大的代表人物。他的第一项工作是和彭罗斯一起证明了广义相对论的奇性定理；第二项工作是创立了黑洞物理理论，其中有黑洞的无毛定理和黑洞视界面积增加定理；第三项工作是研究极早期宇宙和宇宙的创生，其量子宇宙学使人们单独地从科学定律即能预言出宇宙中的一切。而他所有这些成就都是在他患卢伽雷病(肌肉萎缩性侧面硬化病)后的40年间所做的。在科学史上有许多残疾科学家，但是像霍金这样残疾到这种程度的则绝无仅有——21岁就患病，几十年被禁锢在特制的轮椅上，全身只有三个手指能活动，不能讲话，与人交谈要靠计算机合成语言，有了新的想法也只能通过三个手指“敲击”进语言合成器里保存……可就是这样一个重度残疾的人，却把研究的目标直指浩瀚的宇宙。

在《果壳中的宇宙》一书中，霍金引用了莎士比亚戏剧《哈姆雷特》里一句充满诗意的台词：“我即使被关在果壳里，仍自以为是无限空间之王！”这句台词形象地道出了霍金的崇高精神追求，使人们亲眼看到了“果壳”中的那个挑战命运的不屈的灵魂。他曾说：“只要有智慧和精神在，没有什么能打倒自己。身体的健康固然重要，心灵的健康也会给你无穷的力量。”在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗•罗素，一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。

那么你呢？你怎么看待霍金？十年前，一家青少年调查机构调查出我国中学生最崇拜的人物是歌星刘德华、影星刘晓庆、球星贝利，“三星高照”。你又怎样看待这一现象？

(解说：科学和人文是教育的两大内容，学习本文可以增进学生的科学素养，因此设计了上题；而从作者霍金的身上，还能感受到高尚的人格魅力，因而设计了本题。霍金的朋友曾这样感慨：“可以相信，当他所热爱的东西都失去时，他不仅坚强地活着，而且伟大地活着，那么他所带给我们的不仅仅是科学的智慧，还有人类最可贵的精神。”教师可介绍霍金的生平，介绍霍金XX年8月来华刮起的“霍金旋风”，让学生产生积极的情感体验，学习霍金战胜自我、挑战极限、追求科学的顽强品质。对于“三星高照”的现象，能够引发学生的深入思考，并作出较为正确的评价，比如这样评价：这一现象的出现，既有中学生自身价值取向的问题，也有新闻媒体的误导问题。要让学生意识到，只有在正确的价值取向引导下，个人才能体现出最大的人生价值，社会才能快速向前发展。)

总结：霍金精神将永远照耀人类的探索之路！

宇宙的未来 篇三

郑逸农 杨艳果

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【自读导言】

自读要求

1.能读懂本演讲录的内容。2.学习本文生动、幽默的演讲风格。

3.感受科学精神，增进科学素养。

(解说：本文虽说是演讲录，但其实就是一篇科技论文，加上语言的欧化风格，要读懂全文并不容易，所以设置了第一个要求；生动、幽默是霍金的演讲风格，是其演讲独具魅力的原因之一，因此设置了第二个要求；本文是传播科学知识的演讲录，需要让学生从中感受到科学精神，增进科学素养，因此设置了第三个要求。)

自读重难点

1.提炼本文的要点，增强概括能力。

2.探究本文的内涵，增强分析能力。

(解说：这两点按本单元的学习重点设计，顺应编辑的教材编排意图。)

【自读程序】

总的原则是：多次自读，逐层领悟，逐个落实学习重点。具体如下：

1.初读，总体感知。

结合注释，通读全文，总体感知。

读后能用一句话简要地说出本文讲了什么。

明确：本文讲的是宇宙的未来问题，预测了两种结局：或膨胀，或收缩。

2.再读，提炼要点。

要求比上一次读得细一些，边读边给课文分段，明确作者讲了几层意思，并提炼出要点。提炼要点的方法是：或者摘录文中的语句，或者用自己的语言组织。

明确：

要点依次为：①科学家有信心预言未来。②巫师的预言模棱两可，宗教的预言屡测屡败。③物理方程、制约大脑的方程具有混沌性，因此我们不能预言人类；而宇宙的行为在非常大尺度下却是简单的，而不是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来。④宇宙的未来有两种可能，一是继续膨胀下去，二是收缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是坍缩，取决于宇宙的平均密度。⑤宇宙现在的密度非常接近于把坍缩和膨胀区分开来的临界点上，所以两种可能都会发生。

3.三读，探究内涵。

要求比上一次读得更深入，能对某些语句的内涵进行分析，也能对作者的某个观点进行评析，或者对作者的整个科学思想进行阐述分析。

4.交流讨论。

交流讨论可以在前三步之后综合进行，也可以在每一步(初读、再读、三读)之后分别进行。对总体感知的情况、提炼要点的情况、探究内涵的情况依次进行交流讨论。可以先在小组(前后桌为一组)内进行，然后每个小组选一人参与全班交流。

(解说：本自读程序力图体现学生的自读、自得、互动。让学生自主发展，自我提高。)

【自读点拨】

本文是史蒂芬·霍金1991年1月在剑桥大学的一次演讲录。

这篇演讲，从古代巫师的预言，谈到近代宗教的预言，然后过渡到自己对宇宙未来的预言，结构严谨，重点突出。作者运用天体物理学理论，对宇宙未来作出了两种预测，一是继续膨胀下去；二是收缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是收缩，取决于宇宙的平均密度。“如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀。但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩，而时间就会在大挤压处终结。”可“现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度”，所以两种结果都有可能。

本文专业性强，欧化语言明显，阅读起来非常吃力，难读、难懂。高考试卷上的科技说明文、科技论文只有三四段，考生读起来已经非常吃力，而这里却有整整26段，是前者的六七倍。所以教学本文时一方面要让学生充分阅读，自主探究，但同时也要积极发挥教师的引导作用，将学生由浅入深地引导下去。

在引导过程中，可以将以下问题灵活地插入上面的“自读程序”中。(特别是发现学生在“探究内涵”不够深入时。)

1.作者在第8段中为什么说“即使知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”?为什么第10段又说“尽管我们知道制约人类行为的方程，但在实际上我们不能预言它”?

明确：“因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质”，“方程可能是不稳定的”；同样，“制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果”。

2.为什么科学“不能预言人类社会的未来”，却“可以预言宇宙遥远的未来”?

明确：因为前者是混沌的，不确定的；而“宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来”。

3.作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言有何不同？

明确：前者是有科学根据的，是运用天体物理学理论进行的科学推测，科学预言；而后者是没有科学根据可言的。——其实，从上面的题目就可知道，人类社会的未来根本就是无法预言的，因为方程是混沌的，所以巫师、宗教预言家对人类社会的预言注定就是荒唐的。

4.对宇宙未来的预言，关键是要弄清宇宙的什么问题？

明确：“对宇宙未来的预言，其关键问题在于：平均密度是多少。”

5.作者认为宇宙的未来会是怎样的？

明确：会有两种可能：“如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀，但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩。”

(解说：设计这些题目旨在让教师引导学生探究文章的内涵，由表及里，将自读引向深入、准确。)

【自读思考】

1.根据作者的论述，我们目前所能看到的宇宙物质最多是“临界值”的百分之一，似乎不足以使宇宙坍缩。然而作者又指出，“也许存在足够的暗物质，使宇宙最终坍缩”。宇宙中存在暗物质的证据是什么？作者又举了哪两种假说，说明现在的宇宙密度可能就在临界状态？

明确：宇宙中存在暗物质“一个证据来自于螺旋星系”，“必须存在某种看不见的物质形式，其引力吸引足以把这些旋转的星系牢牢抓住”；“另一个证据来自于星系团”，“要不是引力吸引把星系抓到一起，这些星系团就会飞散开去……所以，在星系团中我们观测到的星系以外必须存在额外的暗物质”。

作者为了说明现在的宇宙密度可能就在临界状态，列举了两种假说，“一种是所谓的人择原理”，另一种是“极早期宇宙的暴涨理论”。

(解说：此题旨在引导学生探究文章的内涵。同样是探究文章的内涵，上面五个问题是宏观的，环环相扣，步步深入，这一个则是微观、细碎的，所以单独列在“自读思考”中。)

2.本文在论述过程中，常常用一些生动的比喻来说明事理。下列两个比喻句各自说明了什么道理？

①“例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。”

明确：用这个比喻生动地说明了“即使我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”。

②“这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢？人们可以同样地讲，它是完全不同的生命。”

明确：用这个比喻形象地说明宇宙在大挤压处终结后，并不是任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。

(解说：此题旨在引导学生领会、学习作者善于用比喻来说理的技巧。)

3.这篇文章语言幽默风趣，在说明科学道理的同时，创造出一种轻松愉快的气氛，体现了演讲词的特点。试举出三个例子，分析其表达效果。

明确：

例如：①“……这些日期使股票市场下泻。虽然它使我百思不解，为何世界的终结会使人愿意用股票来换钱，假定你在世界末日什么也带不走的话。”这句话让人在笑声中悟到人类自身的某些缺陷和某些思维误区。②“据说，1844年是第二次回归的开始，但是首先要数出获救者名单。只有数完了名单，审判日才降临到那些不列在名单上的人。幸运的是，数人名看来要花很长的时间。”这句话幽默中含着揶揄和讽刺，揭露了宗教预言师的荒谬，表现了对方屡测屡败却又想方设法自圆其说的尴尬与可笑。③“如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。”听众明知作者做的是科学的预言，和巫师他们完全不同，可作者却有意将自己降为他们的同类，一是说明自己恰好也有两种预测，二是顺势又对他们进行嘲讽。这种智慧的表达既带来了轻松愉悦的气氛，又大大增加了自己与听众的亲和力。

(解说：此题旨在引导学生领会并学习作者幽默风趣的演讲风格。)

4.下面这段话引自霍金2002年8月15日在浙江大学的公众演讲《膜的新奇世界》，读后请用其中的原句提炼本段的要点，并同课文做比较阅读，说说霍金在介绍深奥理论时喜欢采用什么方式来让听众听明白？

“按照我的意见，膜世界启始的更远为吸引人的解释是，它作为真空中的起伏而自发产生。膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成。水液体中包含亿万个H2O分子，它们在最靠近的邻居之间耦合，并且挤在一起。当水被加热上去，分子运动得更加快，并且相互弹开。这些碰撞偶然赋予分子如此高的速度，使得它们中的一群能摆脱它们的键，形成热水围绕着的蒸气小泡泡。泡泡将以随机的方式长大或缩小，这时液体中来的更多的分子参与到蒸气中去，或者相反的过程。大多数小蒸气泡将会重新塌缩成液体，但是有一些会长大到一定的临界尺度，超过该尺度泡泡几乎肯定会继续成长。我们在沸腾时观察到的正是这些巨大的膨胀的泡泡。”

明确：这是迁移运用题。体现本段要点的句子是“膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成。”作者喜欢用比喻的方式将深奥的理论说得通俗易懂。

5.课文中霍金对宇宙未来的预言，你怎么看？老师鼓励学生发表有创见的观点，只要态度科学，能自圆其说即可。

(解说：设计该题旨在引导学生独立思考，培养独立的人格，同时也培养独立的科学精神。学生可以畅所欲言，比如认为霍金的观点只是一家之言，只是一种推测，无法得到证实，他和爱因斯坦的相对论一样，虽然都很伟大，但都只是一种理论，一种思想，缺少科学的实证，因此也都没能获得需要实证的诺贝尔奖。其他科学家站在另外的角度来思考来假设，或许会有不同的结论，不同的发现。所以青少年对霍金的观点可以学习，可以接受，但不能迷信，不能束缚自己的思维。)

6.霍金的中国学生吴忠超教授这样介绍史蒂芬·霍金：在相对论和引力论领域，霍金是继爱因斯坦之后最伟大的代表人物。他的第一项工作是和彭罗斯一起证明了广义相对论的奇性定理；第二项工作是创立了黑洞物理理论，其中有黑洞的无毛定理和黑洞视界面积增加定理；第三项工作是研究极早期宇宙和宇宙的创生，其量子宇宙学使人们单独地从科学定律即能预言出宇宙中的一切。而他所有这些成就都是在他患卢伽雷病(肌肉萎缩性侧面硬化病)后的40年间所做的。在科学史上有许多残疾科学家，但是像霍金这样残疾到这种程度的则绝无仅有——21岁就患病，几十年被禁锢在特制的轮椅上，全身只有三个手指能活动，不能讲话，与人交谈要靠计算机合成语言，有了新的想法也只能通过三个手指“敲击”进语言合成器里保存……可就是这样一个重度残疾的人，却把研究的目标直指浩瀚的宇宙。

在《果壳中的宇宙》一书中，霍金引用了莎士比亚戏剧《哈姆雷特》里一句充满诗意的台词：“我即使被关在果壳里，仍自以为是无限空间之王！”这句台词形象地道出了霍金的崇高精神追求，使人们亲眼看到了“果壳”中的那个挑战命运的不屈的灵魂。他曾说：“只要有智慧和精神在，没有什么能打倒自己。身体的健康固然重要，心灵的健康也会给你无穷的力量。”在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗·罗素，一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。

那么你呢？你怎么看待霍金？十年前，一家青少年调查机构调查出我国中学生最崇拜的人物是歌星刘德华、影星刘晓庆、球星贝利，“三星高照”。你又怎样看待这一现象？

(解说：科学和人文是教育的两大内容，学习本文可以增进学生的科学素养，因此设计了上题；而从作者霍金的身上，还能感受到高尚的人格魅力，因而设计了本题。霍金的朋友曾这样感慨：“可以相信，当他所热爱的东西都失去时，他不仅坚强地活着，而且伟大地活着，那么他所带给我们的不仅仅是科学的智慧，还有人类最可贵的精神。”教师可介绍霍金的生平，介绍霍金2002年8月来华刮起的“霍金旋风”，让学生产生积极的情感体验，学习霍金战胜自我、挑战极限、追求科学的顽强品质。对于“三星高照”的现象，能够引发学生的深入思考，并作出较为正确的评价，比如这样评价：这一现象的出现，既有中学生自身价值取向的问题，也有新闻媒体的误导问题。要让学生意识到，只有在正确的价值取向引导下，个人才能体现出最大的人生价值，社会才能快速向前发展。)

【课外作业 】

1.仿照本文幽默风趣的语言风格，写一个演讲片段，题目是《霍金·明星·我》。

2.阅读霍金的名著《时间简史》、《果壳中的宇宙》(2002年8月霍金在浙江大学的公众演讲《膜的新奇世界》就选自其中)。

(解说：两个题目，一读一写，由课文深化、拓展开去。教师给定一个完成的时间，然后在全班交流，将学习气氛推向高潮。)

宇宙的未来 篇四

文/韩承金

［导学新概念］

宇宙是怎样诞生的？它从何而来？又向哪里去？斯蒂芬·霍金教授写的《时间简史》给了我们这样的回答：

我们现在生活的宇宙有自己的历史起点，它大约诞生于150亿年前，那时，宇宙只是一个点，不占有空间，也没有时间的概念。在这一点发生了大爆炸，时间和空间从此开始，物质开始形成。

最初，宇宙的温度极高，随着时间的推移，空间越来越大，温度越来越低，宇宙中的能量与物质不断发生复杂的反应，逐渐形成星系。

空间继续扩大、膨胀，直到今天，宇宙仍然在膨胀之中。

 大约在距今50亿年前，太阳形成。

大约在距今46亿年前，地球形成。

 宇宙继续膨胀，将来也会膨胀，也许在膨胀到一定程度后，宇宙开始收缩，可能会收缩成一个点，一个不占有空间的点。到那时，时间结束。到底会不会这样，现在还说不定。

大爆炸之前是怎么回事，不知道。永远也无法知道。这就是大爆炸宇宙的基本理论。

《时间简史》出版于1988年，《宇宙的未来》是斯蒂芬·霍金1991年在剑桥大学的一次讲演录。本文重点是谈作者对宇宙的未来作出的科学预言，阅读时要准确地筛选出这些预言的观点和支撑这些观点的材料。同时，还应该体会这篇讲演在语言上的幽默特点。

［资料显示屏］

《时间简史》出版（1988年）后，剑桥的应用数学和理论物理系的气氛有了微妙的变化，不断有世界各地的报刊的记者要求访问霍金，在以后的两年时间里，电视台工作人员不时地占用大楼，他们要为这位世界上最著名的科学家拍一部有关他生活的记录片。在不同的国家用不同的语言反复讲述同一故事：霍金如何凭着自己的勇敢克服了身体的残疾成为科学的巨人和新闻媒介的英雄。一批又一批的新闻记者访问了霍金在西尔弗大街那凌乱的办公室，并和这位公众新近的英雄度过激动人心的时刻。

——《斯蒂芬·霍金的科学生涯》（英）

在中文里，“宇”是“上下四方”的意思，表示空间；“宙”是“古往今来”的意思，表示时间。宇宙的历史，就是空间在时间上发展的过程，斯蒂芬·霍金以时间为序，研究我们所处的这个宇宙诞生、发展，以及它将来可能的状况，因此，他把自己的书称作《时间简史》，实际上就是《宇宙简史》。

——《少年版世界名人传记·霍金传》

斯蒂芬·霍金的工作是令人惊叹的，可是有着如此伟大发现的人，却是一个身患肌萎缩症的病人，除了思想，他几乎全身不能动弹，不能说话，头向前垂落。正因为这点，他更加引起全世界人们的关注和尊敬。在他开始患病时，他意识到自己的生命行将结束，于是抓紧时间，全心投入，谁也没想到他不仅活了下来，而且成果累累。他的成功，当然离不开他的天才，但那种不向厄运低头的精神，是没有人不敬佩的。由此可见，人的精神力量是难以想象的，一个人要有精神，一个民族也要依靠精神，精神的力量往往可以超越世上难以逾越的障碍。

——洪伟

［教学设计ABC］

设计A

一、导语 设计

1.可以从普通人对我们赖以生存的地球的关注导入  ，引出科学家对无限广阔的宇宙的关注，从而引出霍金的《宇宙的未来》。（这样导入  意在强调科学家的责任感）

2可以从阅读科技论文和科技说明文的目的（了解观点，获取知识）导入  ，直截了当地切入本文的基本观点。（这样导入  意在突出科技论文的阅读方法）

以上两种导入  都要直接切入文章的主体部分，不必分析全文结构。

二、过程设计

1过程：学生阅读、讨论、交流，教师指导、点拨、归纳。

2方法：学生——自由讨论式，教师——点拨引导式。

3归纳：霍金对宇宙未来的预言主要有以下一些观点：

（1）宇宙的膨胀和坍缩与宇宙的平均密度有关，如果平均密度小于某个临界值，它就会永远膨胀。如果平均密度大于临界值，宇宙就会坍缩，时间本身就会终结。

（2）在螺旋星系和星系团中应该存在有某种看不见的暗物质，它的引力吸引足以把高速旋转的星系牢牢抓住，不至于使这些星系或星系团飞散开去。

（3）如果宇宙继续膨胀下去，五十亿年后，太阳将耗尽它的核燃料，变成一颗白矮星。在大约一百亿年后，具有太阳质量的恒星将变成白矮星或中子星，具有更大质量的恒星会变成黑洞。

（4）黑洞中粒子的速度有可能超过光速逃出黑洞，只要有足够长的时间，巨大的黑洞也可以“蒸发”掉。

（5）在星系或星系团之外，应该存在有足够的暗物质，这些暗物质能使密度达到临界值，从而可能会使宇宙最终坍缩。但这个时间肯定在一百五十亿年之后。

4体会这篇演讲词幽默风趣的语言特点。

作为一篇关于宇宙未来的演讲词，本文的大量篇幅是较为严肃的科学话题，运用了好多专业术语，容易使人感到沉闷。但是霍金的聪明之处在于他运用了许多幽默风趣的语言，使得这样一篇旨在说明科学道理的学术演讲，让人能够在一种轻松愉快的气氛中认真听下去。这样的语言是很多的，例如：“幸运的是，数人名看来要花很长的时间。”“你在实际上不可能预测出来数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。”“即便宇宙将要坍缩，我可以满怀信心地预言，它至少在一百亿年内不会停止膨胀。我预料那时自己不会留在世上被证明是错的。”“如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。”

设计B

一、导语 设计

同设计A

二、过程设计

1初读课文，找出一些关键词语，把握文章大意。

从标题和开头都可以看出文章要谈的是对宇宙未来的预测，初读文章就应该找出与这一预测有剐的关键词语，最重要的应该有两个：“膨胀”与“坍缩”，然后进一步找到与这两个词相剐联的其他关键词：“平均密度”和“暗物质”，即可基本把握文章大意。

2⒈细读课文，弄清这些关键词语之间的关系，把握作者的观点。

作者的观点是：宇宙的膨胀和坍缩与宇宙的平均密度有关，如果平均密度小于某个临界值，唆就会永远膨胀。如果平均密度大于临界值，宇宙就会坍缩，时间本身就会终结。事实上，现在的密度似乎非常接近与把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度。但宇宙的未来是膨胀还是坍缩，仍尚难定论。

3抓住生动的比喻，理解作者的观点。

在阐明科学道理的时候，作者用了一些人们熟知的事例，有助于我们理解文章的观点。如：“例如，如果你稍微改变一下你旋转赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。”

设计C

在学生读完文章大致清楚所写内容之后，可设计几个问题，做较为深入的分析。

1文章内容是谈对宇宙未来的预测，为什么开篇却谈巫师预言的尴尬、宗教预言的失败？

2作者说将宇宙中的暗物质考虑在内，也远远达不到宇宙重新坍缩的临界密度，据此则可预言宇宙会继续无限地膨胀下去，为什么后文又说宇宙最终可能会坍缩？

3对宇宙的未来，作者以为是可以预测呢，还是不可以预测？

讨论分析清楚这些问题，就可较为准确地把握观点。

中国基础教育21世纪

宇宙的未来 篇五

13

学习目标  1、学习本文生动、幽默的演讲风格，感受语言的幽默生动带来的亲和力和轻松感。

2、感受科学精神，增进科学素养，培养科学思辨能力和爱科学、用科学的热情。

学习重点  学习本文生动、幽默的演讲风格，感受语言的幽默生动带来的亲和力和轻松感。

学习难点  准确地感知和理解文中重要语句。

学习课时  一课时

学习方法  自主、合作、探究

知识链接：

这篇演讲稿的特色：

1、生动的导引

这篇科技论文是演讲辞，具有演讲的特点。预言宇宙的未来，虽然是一个严肃的科学话题。但如果就事论事，很容易枯燥乏味。演讲需要激起听众的兴趣。演讲者从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，既增加了趣味性，又深化了讲演的主题──在与巫术的对比中，更显出了科学的求实精神。

2、严谨的推理

作为一篇科学演讲，其最终目的是让人信服。本文严谨的推理，增强了说服力。宇宙虽然复杂，但它在大尺度上又是可以描述的。宇宙的密度是决定其命运的关键，然而，确定这一点非常不易。演讲者从可见物质谈到暗物质，从成熟的理论谈到科学假说，把问题讲得透彻明白。没有作出一个明确的预言，也说明了演讲者严谨的科学态度。

3、幽默的语言

演讲是面对面的交流，这种交流是单向的，如果不注意演讲的语言艺术，就达不到最佳的表达效果。这篇演讲语言幽默，创造出一种轻松愉快的气氛，使所论述的问题更易于为听众接受。如，文中有一段话说：“我比其他的末日预言者更占便宜。即使宇宙将要坍缩，我可以满怀信心地预言，它至少在一百亿年内不会停止膨胀。我预料那时自己不会留在世上被证明是错的。”以揭示自己“自私”的心理表示幽默，同时传达出重要的信息：宇宙“至少在一百亿年内不会停止膨胀”。

预习检测：

1、下列词语的注音、解释全正确的一项是（      ）

a 混沌（húndùn）：我国传说中指宇宙形成以前模糊一团的景象。

尴尬（gāngà）：神色、态度）不自然。

b 诘问（jiéwèn）：反问

倚重（yǐzhòng)：倚靠，器重。

c 三昧（sānwěi）：指心神专注而不散乱。

比萨（bíshā）：一种意大利式馅饼。

d告罄（gàoxìng）：指能源枯竭。

黑洞（hēidòng）：一种特殊的天体。

2、下列词语中没有错别字的一组是（        ）

a 别出心裁   映入眼帘    赞叹不已    如烟似雾

b 明察秋毫   幅圆广阔    轻而易举    瞬息万变

c 瞻养父母   归根到底    晶莹透明    模棱两可

d 推陈出新   疏疏朗朗    因地治宜    臭名昭著

3、作者及其相关内容：

霍金，英国            学家。其作品《            》在全世界行销千万册，本文是霍金在1991年1月在              的一次演讲。

学习内容：

整体感知

1、课文谈的内容要点是什么？

2、这篇演讲稿的结构思路怎样？合作探究

1、作者在第一段中为什么说“即便我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去语言遥远的未来”？原因分析错误的一项是（     ）

a.物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质。

b.方程可能是不稳定的。

c.制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果。

d.我们只是对宇宙的有关定律有所了解，缺乏深入的研究。

2、为什么科学“不能预言人类社会的未来”，却“可以预言宇宙遥远的未来”（         ）

a.因为前者是混沌的，不确定的；而“宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的。因此我们可以预言宇宙遥远的未来”。

b.人类社会的未来是复杂的，而宇宙的行为在非常大尺度下是混沌的。

c.因为前者是确定的，所以预言困难；而“宇宙的行为在非常大尺度下是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来”。

d.人来社会的未来根本就无法语言的，因为方程是唯一的，宇宙的行为在非常大尺度下是有规律的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来。

3、下列对作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言的说法错误的一项是（      ）

a.作者的预言是有科学根据的，是运用天体物理学理论进行的科学推测、科学预言。

b.巫师、宗教预言家的预言是没有科学根据可言的。

c.因为制约大脑的方程式混沌的，所以。巫师、宗教预言家对人类社会的预言注定就是荒唐的。

d.作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言，就本质来说，没有区别，因为人类社会的未来根本就是无法预言的。

4、本文在论述过程中，常常用一些生动的修辞方法来说明事理。对此，下列说法不正确的一项是（     ）

a.“例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。”这个比喻生动地说明了“即便我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”。

b.“这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢？人们可以同样地讲，它是完全不同的个体。”用这个比喻形象地说明宇宙在大挤压处终结后，并不是任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。

c.“宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎。”用拟人的手法说明在一段时间之后，就不可能预言运动的细节。

d.“在地球大气的情形下，这个时间尺度是五天的数量级，大约为空气绕地球吹一圈的时间。”用拟人的手法形象地说明人们没有办法对具体的天气情况作出准确的预报。

5、这篇文章语言幽默风趣，在说明科学道理的同时，创造出一种轻松愉快的气氛，体现了演讲词的特点。试举出例子，分析其表达效果。

拓展延伸

6、霍金的中国学生吴忠超教授这样介绍史蒂芬•霍金：在相对论和引力论领域，霍金是继爱因斯坦之后最伟大的代表人物。他的第一项工作是和彭罗斯一起证明了广义相对论的奇性定理；第二项工作是创立了黑洞物理理论，其中有黑洞的无毛定理和黑洞视界面积增加定理；第三项工作是研究极早期宇宙和宇宙的创生，其量子宇宙学使人们单独地从科学定律即能预言出宇宙中的一切。而他所有这些成就都是在他患卢伽雷病(肌肉萎缩性侧面硬化病)后的40年间所做的。在科学史上有许多残疾科学家，但是像霍金这样残疾到这种程度的则绝无仅有——21岁就患病，几十年被禁锢在特制的轮椅上，全身只有三个手指能活动，不能讲话，与人交谈要靠计算机合成语言，有了新的想法也只能通过三个手指“敲击”进语言合成器里保存……可就是这样一个重度残疾的人，却把研究的目标直指浩瀚的宇宙。

在《果壳中的宇宙》一书中，霍金引用了莎士比亚戏剧《哈姆雷特》里一句充满诗意的台词：“我即使被关在果壳里，仍自以为是无限空间之王！”这句台词形象地道出了霍金的崇高精神追求，使人们亲眼看到了“果壳”中的那个挑战命运的不屈的灵魂。他曾说：“只要有智慧和精神在，没有什么能打倒自己。身体的健康固然重要，心灵的健康也会给你无穷的力量。”在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗•罗素，一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。

那么你呢？你怎么看待霍金？十年前，一家青少年调查机构调查出我国中学生最崇拜的人物是歌星刘德华、影星刘晓庆、球星贝利，“三星高照”。你又怎样看待这一现象？

答：

7、读下列与作者有关的短文，然后思考问题。

霍金是一位伟大的科学家。人们对他的敬重，不仅在于他在理论物理方面的巨大贡献，还在于他对人类的这些贡献，是在身患绝症、全身瘫痪的情况下作出来的。一见到霍金的名字，不禁使人想到了高士其。

对于现在的青少年来说，高士其的名字很可能是陌生的，但对于上世纪五六十年代的青少年来说，高士其可是一个响当当的名字。“高士其”三个字频频出现在报刊电台和中小学的课本上，如果要说偶像，高士其可是那个时代许多青少年心目中的偶像。

霍金与高士其，两人何其相似乃尔！

其一，他们都是科学家。

其二，他们都是身患绝症，全身瘫痪的科学家。

1927年，高士其入芝加哥大学医学研究院攻读细菌学，次年，在实验时不慎，受甲型脑炎病毒感染，留下严重后遗症，后来病情不断加重，造成全身瘫痪。那一年，高士其23岁。

1962年，霍金从英国牛津大学毕业到剑桥大学读研究生，也是在“次年”，体检时，被确诊患上了 “肌萎缩性脊髓索硬化”这一无法治愈的疾病，后来，身体每况愈下，以致全身瘫痪。那一年，霍金才21岁。

其三，他们的科学研究，都是在身体致残以后，在常人难以想象的极为艰难的情况进行的。

高士其致残后，他仍以超人的毅力，坚持学完了细菌学博士研究生的全部课程。回国后，他的工作的重心转到了科普创作上。他的手瘫痪后，笔握不住了，甚至连说话也困难，即使在这种情况下，他仍然坚持创作。他先打好腹稿，然后艰难地发出模糊的喉音‘嗯嗯、喔喔’，一个字一个字地口述，由秘书、妻子和护士记录整理。有时为了弄清一个字，往往要反复哼二十几遍，记下一段话，要用半天时间……

霍金致残并瘫痪后，再也无法用自己的声音表述他的思想，只能借助3个手指操纵按钮输入要说的话，再经由语言合成器发出声音，他的演讲，就是采用这样一种常人无法想象的困难方式进行的。平常，霍金看书必须依赖翻书页的机器，读文献时需要请人将每一页都摊在大桌子上，然后驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读；写作则是以平均一分钟输入10个单词的“慢”速度进行……

最终，他们都取得了令人瞩目的成就。

(1)从这两人身上，你看到了什么精神品质？

答：

（2）从这两人的故事中，你受到什么启发？

答：

学习小结

达标检测

阅读下面的文字，完成后面题目。

观测宇宙的新窗口

人类最早用眼睛观察宇宙，后来出现了光学望远镜，增加了观测的距离，射电、红外、紫外、x—射线、γ射线等望远镜的出现，扩展了观测宇宙的视野、然而，所有这些观测手段的基础，都是接受来自天体的电磁辐射，对于某些缺乏电磁辐射的“暗”天体，我们就会视而不见，引力波探测可以弥补这一缺陷。由于天体都具有质量，因而只要探测器足够灵敏。它们的运动都可由于辐射引力波而被检测。预期中的黑洞就是一个例子。黑洞不辐射电磁波，而它们的产生和碰撞都将辐射出强烈的引力波。历史上每一新的探测工具的使用，都伴随着重大的天文学发现，如射电望远镜“看”到了中子星，宇宙微波背景观测发现3k宇宙背景辐射。可以预测，由于引力波携带着天体运动的大量原始信息，引力波探测也将在宇宙观测上有新的发观，引力波探测器将成为研究天然物理学的有力工具。这一前景激发了天体引力波源的研究热潮，极大地推动了天文学和天体物理学的进展。1992年物理学诺贝尔奖得主是美国的j. taylor和r. hulse，得奖原因是他们对脉冲双星psrl913+16的发现和研究。这是一个罕见的双脉冲系统，距离地球1. 5万光年，轨道偏心率大(～0. 6)，由于不对称性和高速的轨道运动而有强烈的引力辐射，辐射的能量损失使轨道周期变短。 从1974年开始，经过十多年观测，得出轨道周期率为(-2. 452±10)-1288-1。相当于每年变化0.7秒。这与根据广义相对论引力辐射理论的预期十分准确地符合。这一观测，成为存在引力辐射的第一间接观测证据。

人们对引力波探测的兴趣，还在于这一探测对人类认识自然的重要作用。从物理学角度看，既然各种引力理论都预言了引力波的存在，并赋予它们以不同的特征(如传播速度，偏震，能量辐射方式等)。引力波探测的结果将有助于区分理论的正确与否，从而推动理论研究的进展，对引力波性质的深入了解，有助于引力场量子化学的理论研究，从而为大统一理论做出贡献。

由于引力波探测需要大量高精仪器和技术，探测的要求将促进这些技术的发展，超导量子干涉器(squid)和大功率钇铝石榴激光器(nd：yag)就是例子。

……

经过20世纪前40年的努力，以爱因斯坦为代表的学术先驱建立了引力波的理论体系；以韦伯为代表的科技界从60年代开始了引力波的实验探测，达到理论上检验灵敏度要求的引力波探测器可望在20世纪末建成。将近百年的不懈努力，反映了人们追求真知的热忱。人们期望20世纪末建成的激光引力波探测器，在21世纪的头十年取得突破，在地球上首次测到引力波讯号。

更多的引力波讯号的获得将极大地开阔人类的宇宙视野，对获得的引力波讯号特性的分析将促进人类对引力本质的认识。有人认为，人类一旦掌握了引力波，所导致的社会效应将可与人类掌握电磁波相类比。由于引力波具有极强的穿透力，作为宇宙间的通讯工具将具有无与伦比的优势。

也许最新的探测器仍未能发现引力波的“芳踪”。那么，这将是对现有引力理论，特别是广义相对论的极大挑战，新的理论必将出现。作为近代科技前沿研究的引力波探测热潮，在世纪之交的时刻，由于面临突破而更加“热”了。近百年的努力使人们充分认识到这一任务的艰巨性，需要各国科学家的共同努力。科学家们在这方面已建立起良好的合作关系，新的突破，将是共同努力的结晶，这也是引力波探测的一个特点。

(节选自胡斯科《引力波探测》)

1、根据文意，下列对引力波探测器的说明，错误的一项是(   )

a. 历史上每一新的探测工具的使用，都伴随着重大的天文学发现。可以预测，由于引力波携带着天体运动的大量原始信息，引力波探测也将在宇宙观测上有新的发现，引力波探测器将成为研究天体物理学的有力工具。

b. 达到理论上检验灵敏度要求的引力波探测器已经在20世纪末建成。

c. 人们期望20世纪末建成的激光引力波探测器在21世纪的头十年取得突破，使在地球上首次测到引力波的讯号成为可能。

d. 有可能最新的探测器即引力波探测器仍未能发现引力波的“芳踪”。

2、根据文意，关于引力波探测的说明，正确的一项是(    )

a. 人们对引力波探测的兴趣，关键在于这一探测对人类认识自然的重要作用。

b. 引力波探测的实施将有助于区分理论的正确与否，从而推动理论研究的进展。

c. 对引力波性质的深入了解，有助于引力场量子化学的实验研究，从而为大统一理论做出贡献。

d. 引力波探测可以弥补我们对于某些缺乏电磁辐射的“暗”天体视而不见这一缺陷。

3、下列理解符合原文意思的一项是(    )

a. 引力波的理论体系的建立，是在经过20世纪前40年的努力，由以爱因斯坦为代表的学术先驱完成的。

b. 在地球上首次测到引力波的讯号的时间在21世纪的头十年。

c. 宇宙间的通讯工具中具有无与伦比的优势的就是具有极强的穿透力的引力波探测器。

d. 作为近代科技前沿研究的引力波探测热潮，在世纪之交的时刻，由于更加“热”了而面临突破。

4、根据本文提供的信息，以下推断错误的一项是(    )

a. 与增加了观测距离的光学望远镜，扩展了观测宇宙的视野的射电、红外、紫外、x—射线、γ射线等望远镜相比，引力波探测器将成为观测宇宙的新工具，并将为人们提供观测宇宙的新窗口。

b. 美国的j. taylor和r. hulse发现并研究了脉冲双星psrl913+16这个罕见的双脉冲系统，经过十多年观测，得出轨道周期率为(-2. 452±10)-1288-1，相当于每年变化0. 7秒，这一观测，成为存在引力辐射的第一间接观测证据。这也表明，目前还没有证明引力辐射的直接观测证据。

c.从物理学角度看，既然各种引力理论都预言了引力波的存在，并赋予它们以不同的特征(如传播速度，偏震，能量辐射方式等)，引力波探测的结果将有助于区分理论的正确与否，从而推动理论研究的进展，对引力波性质的深入了解，有助于引力场量子化学的理论研究，从而为各种假想理论的统一做出贡献。

d. 如果最新的探测器仍未能发现引力波的“芳踪”，那么，这将是对现有引力理论，特别中广义相对论的极大挑战；如果这个挑战成功，新的理论必将出现。

选做题

1、下列加点成语使用不当的一项是（      ）

a 当前，发达国家的不合理生产方式和过量的消费方式是人类环境持续恶化的罪魁祸首。

b 热力学概念乍听起来有些深不可测，其实它们是我们所知道的最简单而又给人印象最深的科学概念。

c 在任何方向上背景都一样的事实，对于它们而言毫不足怪。

d 迄今为止，所有为世界末日设定的日期都杳无音讯地过去了。

2、下列句子中，没有语病的一句是（       ）

a.“伊斯兰祈祷团”也是一个恐怖组织，如果任其发展蔓延，势必对东南亚不够稳定的社会局面构成威胁。

b.xx大报告进一步强调了实施科教兴国战略在现代化建设中的重要作用，提出了新时期教育工作的目标、任务、方针和要求，为开创教育事业的新局面指明了方向。

c.为了做好促进青年就业和再就业，各级共青团组织面临的任务还很艰巨还有大量的工作要做。

d.“国家基础教育资源库”具有强大的开放性和兼容性，实现了国内外教育资源共享和国内教育资源库建设新思路。

3、依次填入下列两句中横线处的语句，与上下文语意连贯的一组是（         ）

⑴泉上有桥泉边有楼，桥是竹桥，楼是木楼，__________，竹与竹撞击，发出萧萧瑟瑟的声音。

⑵我认为，一切已经成功的企业和成功的人士，都是创业者努力“颠覆”的目标，因此，要鼓励大家去___________，而不是去敬仰和朝圣。

①海风从山隙处吹过来，楼前植竹　　②楼前植竹，海风从山隙处吹过来

③挑战微软、挑战联想、挑战海尔　　④挑战海尔、挑战联想、挑战微软

a.①　③     b.②　④         c.①　④    d.②　③

4、本文在论述过程中，常常用一些生动的比喻来说明事理。下列两个比喻句各自说明了什么道理？

①“例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。”

答：

②“这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢？人们可以同样地讲，它是完全不同的生命。”

答：

学习反思

宇宙的未来 篇六

(2003-01-02 10:51:31)

霍金

本文是霍金1991年1月在剑桥大学的一次讲演录。

这篇讲演，从古代巫师的预言，谈到近代宗教预言，再过渡到对宇宙未来的讨论，主要探讨了宇宙未来的两种命运：一是继续膨胀下去，一是收缩以至于坍缩成一个点。膨胀还是收缩，取决于宇宙的平均密度。运用天体物理学理论，对宇宙的未来作出科学的论断，这是科学家与巫师不同之处。

节选自《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》(湖南科学技术出版社1995年版)。杜欣欣、吴忠超译。史蒂芬·霍金，英国理论物理学家，1942年1月生于英国的牛津。先后在牛津大学物理系和剑桥大学物理系学习，23岁获博士学位。21岁时，患上一种运动神经细胞病，以致全身不能动弹，不能说话。他身残志坚，在大爆炸、黑洞等宇宙学理论上取得了举世瞩目的成就，被誉为当代的爱因斯坦。他的科普著作《时间简史》在全世界行销数千万册，极大地增进了人们对宇宙的认识。现任英国剑桥大学卢卡逊数学讲座教授。本文是霍金1991年1月在剑桥大学的一次讲演录。

这篇讲演的主题是宇宙的未来，或者不如说，科学家认为将来是什么样子的。预言将来当然是非常困难的。我曾经起过一个念头，要写一本题为《昨天之明天：未来历史》的书。它会是一部对未来预言的历史，几乎所有这些预言都是大错特错的。但是尽管有这些失败，科学家仍然认为他们能预言未来。(尽管预言宇宙的未来有困难，但科学家仍未失去信心。)

在非常早的时代，预言未来是先知或者女巫的职责。这些通常是被毒药或火山隙溢出的气体弄得精神恍惚的女人。周围的牧师把她们的咒语翻译出来，而真正的技巧在于解释。古希腊的德勒菲的著名巫师以模棱两可而臭名昭著。当这些斯巴达人问道，在波斯人攻击希腊时会发生什么时，这巫师回答道：要么斯巴达会被消灭，(古代巫师的预言，诀窍在于可以随意作出解释。)要么其国王会被杀害。我想这些牧师盘算，如果这些最终都没有发生，则斯巴达就会对阿波罗太阳神如此之感恩戴德，以致忽视其巫师作错预言的这个事实。事实上，国王在捍卫特莫皮拉隘道〔特莫皮拉隘道〕一般译作“温泉关”。公元前480年，波斯国王薛西斯一世率领大军五十多万、战舰千艘，越过达达尼尔海峡，水陆两路进犯希腊。斯巴达国王列奥尼达斯率领300名斯巴达士兵在温泉关顽强抵抗波斯军，全部战死。波斯军队占领雅典，大肆焚掠。希波战争是希腊诸城邦反抗波斯侵略和压迫的战争，最后以希腊的胜利而结束。的一次拯救斯巴达并最终击败波斯人的行动中丧生了。

另一次事件，利迪亚〔利迪亚〕一般译作“吕底亚”，小亚细亚西部的奴隶制国家，在现在的土耳其境内。的国王克罗修斯〔克罗修斯〕一般译作“克罗伊斯”，吕底亚的末代国王(约前560—前546年在位)。公元前546年，波斯国王居鲁士攻破其首都萨狄斯，被俘。据说他是古代的巨富之一，他的名字已成为“富豪”的同义语。，这位世界上最富裕的人有一次问道：如果他侵略波斯的话会发生什么。其回答是：一个伟大的王国将会崩溃。克罗修斯以为这是指波斯帝国，殊不知正是他自己的王国要陷落，而他自己的下场是活活地在柴堆上受火刑。

近代的末日预言者为了避免尴尬，不为世界的末日设定日期。这些日期使股票市场下泻。虽然它使我百思不解，为何世界的终结会使人愿意用股票来换钱，假定你在世界末日什么也带不走的话。

迄今为止，所有为世界末日设定的日期都无声无息地过去了。但是这些预言家经常为他们显然的失败找借口解释。例如，第七日回归的创建者威廉·米勒〔威廉·米勒〕(1782—1849)美国纽约州农民，近代基督复临运动的创始人。从1831年起开始传道，根据《但以理书》的某些章节推算出基督将于1843年或1844年3月21日第二次降临，赢得了成千上万的追随者。预言虽然失败，但该派仍坚持教义，并于1863年成立了基督复临安息日会。预言，耶稣的第二次到来会在1843年3月21日至1844年3月21日间发生。在没有发生这件事后，这个日期就修正为1844年10月22日。当这个日期通过又没有发生什么事后，又提出了一种新的解释。据说，1844年是第二次回归的开始，但是首先要数出获救者名单。只有数完了名单，审判日才降临到那些不列在名单上的人。幸运的是，数人名看来要花很长的时间。

当然，科学预言也许并不比那些巫师或预言家的更可靠些。人们只要想到天气预报就可以了。但是在某些情形下，我们认为可以做可靠的预言。宇宙在非常大的尺度下的未来，便是其中一个例子。

我们在过去的三百年间发现了制约在所有正常情形下物体的科学定律。我们仍然不知道制约在极端条件下物体的精确的定律。那些定律在理解宇宙如何起始方面很重要，但是它不影响宇宙的未来演化，除非直到宇宙坍缩成一种高密度的状态。事实上，我们必须花费大量金钱建造巨大粒子加速器去检验这些高能定律，便是这些定律对现在宇宙的影响是多么微不足道的一个标志。

即便我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来。这是因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质。这表明方程可能是不稳定的：在某一时刻对系统作非常微小的改变，系统的未来行为很快会变得完全不同。例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。

在不稳定或混沌的系统中，一般地存在一个时间尺度，初始状态下的小改变在这个时间尺度将增长到两倍。在地球大气的情形下，这个时间尺度是五天的数量级，大约为空气绕地球吹一圈的时间。人们可以在五天之内作相当准确的天气预报，但是要做更长远得多的天气预报，就既需要大气现状的准确知识，又需要一种不可逾越的复杂计算。我们除了给出季度平均值以外，没有办法对六个月以后作具体的天气预报。

我们还知道制约化学和生物的基本定律，这样在原则上，我们应能确定大脑如何工作。但是制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果。这样，尽管我们知道制约人类行为的方程，但在实际上我们不能预言它。科学不能预言人类社会的未来或者甚至它有没有未来。其危险在于，我们毁坏或消灭环境的能力的增长比利用这种能力的智慧的增长快得太多了。

宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎。绕着太阳公转的行星的运动似乎最终会变成混沌，尽管其时间尺度很长。这表明随着时间流逝，任何预言的误差将越来越大。在一段时间之后，就不可能预言运动的细节。我们能相当地肯定，地球在相当长的时间内不会和金星相撞。但是我们不能肯定，在轨道上的微小扰动会不会积累起来，引起在十几亿年后发生这种碰撞。太阳和其他恒星绕着银河系的运动，以及银河系绕着其局部星系团的运动也是混沌的。我们观测到，其他星系正离开我们运动而去，而且它们离开我们越远，就离开得越快。这意味着我们周围的宇宙正在膨胀：不同星系间的距离随时间而增加。

我们观察到的从外空间来的微波辐射〔微波辐射〕指宇宙微波背景辐射，即来自宇宙空间背景上的各个方向同性的微波辐射，是宇宙之初“大爆炸”的余热，温度比开氏绝对零度高2.7度，习惯上称为3K辐射。1965年美国科学家彭齐亚斯和威尔逊因共同发现宇宙微波背景辐射而获1978年诺贝尔物理学奖。背景给出这种膨胀是平滑而非混沌的证据。你只要把你的电视调到一个空的频道就能实际观测到这个辐射。你在屏幕上看到的斑点的小部分是由太阳系外的微波引起的。这就是从微波炉得到的同类的辐射，但是要更微弱得多。它只能把食物加热到绝对温度〔绝对温度〕即开氏温度，1848年由英国物理学家开尔文(1824—1907)提出，1960年第十一届国际计量大会规定热力学温度以开尔文为单位。开氏的零度称为“绝对零度”，等于零下摄氏273.15度。③〔哥白尼(1473—1543)〕波兰天文学家，太阳中心说的创立者，近代天文学的奠基人。的2.7度，所以不能用来温热你的外卖皮萨〔皮萨〕一种意大利式的馅饼。。人们认为这种辐射是热的早期宇宙的残余。但是它最使人印象深刻的是，从任何方向来的辐射量几乎完全相同。宇宙背景探索者卫星已经非常精确地测量了这种辐射。从这些观测绘出的天空图可以显示辐射的不同温度。在不同方向上这些温度不同，但是差别非常微小，只有十万分之一。因为宇宙不是完全光滑的，存在诸如恒星、星系和星系团的局部无规性，所以从不同方向来的微波必须有些不同。但是，要和我们观测到的局部无规性相协调，微波背景的变化不可能再小了。微波背景在所有方向上能够相等到100 000分之99 999。

上古时代，人们以为地球是宇宙的中心。在任何方向上背景都一样的事实，对于他们而言毫不足怪。然而，从哥白尼③时代开始，我们就被降级为绕着一颗非常平凡的恒星公转的一颗行星，而该恒星又是绕着我们看得见的不过是一千亿个星系中的一个典型星系的外边缘公转。我们现在是如此之谦和，我们不能声称任何在宇宙中的特殊地位。所以我们必须假定，在围绕任何其他星系的任何方向的背景也是相同的。这只有在如果宇宙的平均密度以及膨胀率处处相同时才有可能。平均密度或膨胀率的大区域的任何变化都会使微波背景在不同方向上不同。这表明，宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的。因此我们可以预言宇宙遥远的未来。

因为宇宙的膨胀是如此之均匀，所以人们可按照一个单独的数，即两个星系间的距离来描述它。现在这个距离在增大，但是人们预料不同星系之间的引力吸引正在降低这个膨胀率。如果宇宙的密度大于某个临界值，引力吸引将最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩。宇宙就会坍缩到一个大挤压。这和起始宇宙的大爆炸相当相似。大挤压是被称作奇性的一个东西，是具有无限密度的状态，物理定律在这种状态下失效。这就表明即便在大挤压之后存在事件，它们要发生什么也是不能预言的。但是若在事件之间不存在因果的连接，就没有合理的方法说一个事件发生于另一个事件之后。也许人们可以说，我们的宇宙在大挤压处终结，而任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢？人们可以同样地讲，它是完全不同的个体。

如果宇宙的密度小于该临界值，它将不会坍缩，而会继续永远膨胀下去。其密度在一段时间后会变得如此之低，引力吸引对于减缓膨胀没有任何显著的效应。星系们会继续以恒常速度相互离开。

这样，对于宇宙的未来其关键问题在于：平均密度是多少？如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀。但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩，而时间本身就会在大挤压处终结。然而，我比其他的末日预言者更占便宜。即便宇宙将要坍缩，我可以满怀信心地预言，它至少在一百亿年内不会停止膨胀。我预料那时自己不会留在世上被证明是错的。

我们可以从观测来估计宇宙的平均密度。如果我们计算能看得见的恒星并把它们的质量相加，我们得到的，不到临界值的百分之一左右。即使我们加上在宇宙中观测到的气体云的质量，它仍然只把总数加到临界值的百分之一。然而，我们知道，宇宙还应该包含所谓的暗物质，即是我们不能直接观测到的东西。暗物质的一个证据来自于螺旋星系。存在恒星和气体的巨大的饼状聚合体。我们观测到它们围绕着自己的中心旋转。但是如果它们只包含我们观测到的恒星和气体，则旋转速率就高到足以把它们甩开。必须存在某种看不见的物质形式，其引力吸引足以把这些旋转的星系牢牢抓住。

暗物质的另一个证据来自于星系团。我们观测到星系在整个空间中分布得不均匀，它们成团地集中在一起，其范围从几个星系直至几百个星系。假定这些星系互相吸引成一组从而形成这些星系团。然而，我们可以测量这些星系团中的个别星系的运动速度。我们发现其速度是如此之高，要不是引力吸引把星系抓到一起，这些星系团就会飞散开去。所需要的质量比所有星系总质量都要大很多。这是在这种情形下估算的，即我们认为星系已具有在它们旋转时把自己抓在一起的所需的质量。所以，在星系团中我们观测到的星系以外必须存在额外的暗物质。

人们可以对我们具有确定证据的那些星系和星系团中的暗物质的量作一个相当可靠的估算。但是这个估算值仍然只达到要使宇宙重新坍缩的临界质量的百分之十左右。这样，如果我们仅仅依据观测证据，则可预言宇宙会继续无限地膨胀下去。再过五十亿年左右，太阳将耗尽它的核燃料。它会肿胀成一颗所谓的红巨星〔红巨星〕光谱呈橙色、红色的巨星称为红巨星。其形成是因为在恒星演化过程中，由于内部核燃料的耗尽，热核反应的速率减弱，打破了引力与辐射压之间的平衡，恒星的外壳开始燃烧膨胀。，直到它把地球和其他更邻近的行星都吞没。它最后会稳定成一颗只有几千英里尺度的白矮星白矮星〕一类低光度、高温度、高密度的简并态恒星，是恒星演化的一种归宿。当恒星经过红巨星阶段损失大量质量后，剩下的质量若小于1.44个太阳质量，这颗恒星就演化成白矮星。。我正在预言世界的结局，但这还不是。这个预言还不至于使股票市场过于沮丧。前面还有一两个更紧迫的问题。无论如何，假定在太阳爆炸的时刻，我们还没有把自己毁灭的话，我们应该已经掌握了恒星际旅行的技术。

在大约一百亿年以后，宇宙中大多数恒星都已把燃料耗尽。大约具有太阳质量的恒星不是变成白矮星就是变成中子星〔中子星〕恒星在核能耗尽后，经过引力坍缩，依靠简并中子的压力与引力平衡形成的星体。，中子星比白矮星更小更紧致。具有更大质量的恒星会变成黑洞〔黑洞〕一种特殊的天体，是时间—空间的一个区域。它的基本特征是有一个封闭的视界。由于引力强大，就连光也不能从中逃逸出来，所以黑洞是看不见的。。黑洞还更小，并且具有强到使光线都不能逃逸的引力场。然而，这些残留物仍然继续绕着银河系中心每一亿年转一圈。这些残余物的相撞会使一些被抛到星系外面去。余下的会渐渐地在中心附近更近的轨道上稳定下来，并且最终会集中在一起，在星系的中心形成一颗巨大的黑洞。不管星系或星系团中的暗物质是什么，可以预料它们也会落进这些非常巨大的黑洞中去。

因此可以假定，星系或星系团中的大部分物体最后在黑洞里终结。然而，我在若干年以前发现，黑洞并不像被描绘的那样黑。量子力学的不确定性原理〔量子力学的不确定性原理〕即德国物理学家海森伯(1901—1976)提出的测不准原理。它的量子力学意义是不能在同一个态中同时准确测量出粒子的位置和速度。讲，粒子不可能同时具有定义很好的位置和定义很好的速度。粒子位置定义得越精确，则其速度就只能定义得越不精确，反之亦然。如果在一颗黑洞中有一颗粒子，它的位置在黑洞中被很好地定义，这意味着它的速度不能被精确地定义。所以粒子的速度就有可能超过光速，这就使得它能从黑洞逃逸出来，粒子和辐射就这么缓慢地从黑洞中泄漏出来。在一颗星系中心的巨大黑洞可有几百万英里的尺度。这样，在它之内的粒子的位置就具有很大的不确定性。因此，粒子速度的不确定性就很小，这表明一颗粒子要花非常长的时间才能逃离黑洞。但是它最终是要逃离的。在一个星系中心的巨大黑洞可能花10(九十次方)年的时间蒸发掉并完全消失，也就是“1”后面跟90个“0”。这比宇宙现在的年龄要长得多，它是1010年，也就是“1”后面跟10个“0”。如果宇宙要永远膨胀下去的话，仍然有大量的时间可供黑洞蒸发。

永远膨胀下去的宇宙的未来相当乏味。但是一点也不能肯定宇宙是否会永远膨胀。我们只有大约为使宇宙坍缩的需要密度十分之一的确定证据。然而，可能还有其他种类的暗物质，还未被我们探测到，它会使宇宙的平均密度达到或超过临界值。这种附加的暗物质必须位于星系或星系团之外。否则的话，我们就应觉察到了它对星系旋转或星系团中星系运动的效应。

为什么我们应该认为，也许存在足够的暗物质，使宇宙最终坍缩呢？为什么我们不能只相信我们已有确定证据的物质呢？其理由在于，哪怕宇宙现在只具有十分之一的临界密度，都需要不可思议地仔细选取初始的密度和膨胀率。如果在大爆炸后一秒钟宇宙的密度大了一万亿分之一，宇宙就会在十年后坍缩。另一方面，如果那时宇宙的密度小了同一个量，宇宙在大约十年后就变成基本上空无一物。

宇宙的初始密度为什么被这么仔细地选取呢？也许存在某种原因，使得宇宙必须刚好具有临界密度。看来可能存在两种解释。一种是所谓的人择原理，它可被重述如下：宇宙之所以是这种样子，是因为否则的话，我们就不会在这里观测它。其思想是，可能存在许多具有不同密度的不同宇宙。只有那些非常接近临界密度的能存活得足够久并包含足够形成恒星和行星的物质。只有在那些宇宙中才有智慧生物去诘问这样的问题：密度为什么这么接近于临界密度？如果这就是宇宙现在密度的解释，则没有理由去相信宇宙包含有比我们已探测到的更多物质。十分之一的临界密度对于星系和恒星的形成已经足够。

然而，许多人不喜欢人择原理，因为它似乎太倚重于我们自身的存在。这样就有人对为何密度应这么接近于临界值寻求另外可能的解释。这种探索导致极早期宇宙的暴涨理论。其思想是宇宙的尺度曾经不断地加倍过，正如在遭受极端通货膨胀的国家每隔几个月价格就加倍一样。然而，宇宙的暴涨更迅猛更极端得多：在一个微小的暴涨中尺度的至少一千亿亿亿倍的增加，会使宇宙这么接近于准确的临界密度，以至于现在仍然非常接近于临界密度。这样，如果暴涨理论是正确的，宇宙就应包含足够的暗物质，使得密度达到临界值。这意味着，宇宙最终可能会坍缩，但是这个时间不会比迄今已经膨胀过的一百五十亿年左右长太多。

现在小结如下：科学家相信宇宙受定义很好的定律制约，这些定律在原则上允许人们去预言将来。但是定律给出的运动通常是混沌的。这意味着初始状态的微小变化会导致后续行为的快速增大的改变。这样，人们在实际上经常只能对未来相当短的时间作准确的预言。然而，宇宙大尺度的行为似乎是简单的，而不是混沌的。所以，人们可以预言，宇宙将永远膨胀下去呢，还是最终将会坍缩。这要按照宇宙的现有密度而定。事实上，现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度。如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。〖〗宇宙局部运动的混沌状态，不妨碍对它的宏观预测。但宇宙的未来是膨胀还是坍缩，尚难定论。

练习

一  本文在论述过程中，常常用一些生动的比喻来说明事理。下列两个比喻，各自说明了什么道理？

1.例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。

2.这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢？人们可以同样地讲，它是完全不同的个体。

二  根据作者的论述，我们目前所能看到的宇宙物质最多是“临界值”的百分之一，似乎不足以使宇宙坍缩。然而作者又指出，“也许存在足够的暗物质，使宇宙最终坍缩”。宇宙中存在暗物质的证据是什么？作者又列举了哪两种假说，说明现在的宇宙密度可能就在临界状态？

三  这篇文章的语言幽默风趣，在说明科学道理的同时，创造出一种轻松愉快的气氛，体现了演讲词的特点。试举出三个例子，分析其表达效果。

宇宙的未来 篇七

学习目标  1、学习本文生动、幽默的演讲风格，感受语言的幽默生动带来的亲和力和轻松感。

2、感受科学精神，增进科学素养，培养科学思辨能力和爱科学、用科学的热情。

学习重点  学习本文生动、幽默的演讲风格，感受语言的幽默生动带来的亲和力和轻松感。

学习难点  准确地感知和理解文中重要语句。

学习课时  一课时

学习方法  自主、合作、探究

知识链接：

这篇演讲稿的特色：

1、生动的导引

这篇科技论文是演讲辞，具有演讲的特点。预言宇宙的未来，虽然是一个严肃的科学话题。但如果就事论事，很容易枯燥乏味。演讲需要激起听众的兴趣。演讲者从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，既增加了趣味性，又深化了讲演的主题──在与巫术的对比中，更显出了科学的求实精神。

2、严谨的推理

作为一篇科学演讲，其最终目的是让人信服。本文严谨的推理，增强了说服力。宇宙虽然复杂，但它在大尺度上又是可以描述的。宇宙的密度是决定其命运的关键，然而，确定这一点非常不易。演讲者从可见物质谈到暗物质，从成熟的理论谈到科学假说，把问题讲得透彻明白。没有作出一个明确的预言，也说明了演讲者严谨的科学态度。

3、幽默的语言

演讲是面对面的交流，这种交流是单向的，如果不注意演讲的语言艺术，就达不到最佳的表达效果。这篇演讲语言幽默，创造出一种轻松愉快的气氛，使所论述的问题更易于为听众接受。如，文中有一段话说：“我比其他的末日预言者更占便宜。即使宇宙将要坍缩，我可以满怀信心地预言，它至少在一百亿年内不会停止膨胀。我预料那时自己不会留在世上被证明是错的。”以揭示自己“自私”的心理表示幽默，同时传达出重要的信息：宇宙“至少在一百亿年内不会停止膨胀”。

预习检测：

1、下列词语的注音、解释全正确的一项是（      ）

a 混沌（húndùn）：我国传说中指宇宙形成以前模糊一团的景象。

尴尬（gāngà）：神色、态度）不自然。

b 诘问（jiéwèn）：反问

倚重（yǐzhòng)：倚靠，器重。

c 三昧（sānwěi）：指心神专注而不散乱。

比萨（bíshā）：一种意大利式馅饼。

d告罄（gàoxìng）：指能源枯竭。

黑洞（hēidòng）：一种特殊的天体。

2、下列词语中没有错别字的一组是（        ）

a 别出心裁   映入眼帘    赞叹不已    如烟似雾

b 明察秋毫   幅圆广阔    轻而易举    瞬息万变

c 瞻养父母   归根到底    晶莹透明    模棱两可

d 推陈出新   疏疏朗朗    因地治宜    臭名昭著

3、作者及其相关内容：

霍金，英国            学家。其作品《            》在全世界行销千万册，本文是霍金在1991年1月在              的一次演讲。

学习内容：

整体感知

1、课文谈的内容要点是什么？

2、这篇演讲稿的结构思路怎样？

合作探究

1、作者在第一段中为什么说“即便我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去语言遥远的未来”？原因分析错误的一项是（     ）

a.物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质。

b.方程可能是不稳定的。

c.制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果。

d.我们只是对宇宙的有关定律有所了解，缺乏深入的研究。

2、为什么科学“不能预言人类社会的未来”，却“可以预言宇宙遥远的未来”（         ）

a.因为前者是混沌的，不确定的；而“宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的。因此我们可以预言宇宙遥远的未来”。

b.人类社会的未来是复杂的，而宇宙的行为在非常大尺度下是混沌的。

c.因为前者是确定的，所以预言困难；而“宇宙的行为在非常大尺度下是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来”。

d.人来社会的未来根本就无法语言的，因为方程是唯一的，宇宙的行为在非常大尺度下是有规律的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来。

3、下列对作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言的说法错误的一项是（      ）

a.作者的预言是有科学根据的，是运用天体物理学理论进行的科学推测、科学预言。

b.巫师、宗教预言家的预言是没有科学根据可言的。

c.因为制约大脑的方程式混沌的，所以。巫师、宗教预言家对人类社会的预言注定就是荒唐的。

d.作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言，就本质来说，没有区别，因为人类社会的未来根本就是无法预言的。

4、本文在论述过程中，常常用一些生动的修辞方法来说明事理。对此，下列说法不正确的一项是（     ）

a.“例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。”这个比喻生动地说明了“即便我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”。

b.“这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢？人们可以同样地讲，它是完全不同的个体。”用这个比喻形象地说明宇宙在大挤压处终结后，并不是任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。

c.“宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎。”用拟人的手法说明在一段时间之后，就不可能预言运动的细节。

d.“在地球大气的情形下，这个时间尺度是五天的数量级，大约为空气绕地球吹一圈的时间。”用拟人的手法形象地说明人们没有办法对具体的天气情况作出准确的预报。

5、这篇文章语言幽默风趣，在说明科学道理的同时，创造出一种轻松愉快的气氛，体现了演讲词的特点。试举出例子，分析其表达效果。

拓展延伸

6、霍金的中国学生吴忠超教授这样介绍史蒂芬•霍金：在相对论和引力论领域，霍金是继爱因斯坦之后最伟大的代表人物。他的第一项工作是和彭罗斯一起证明了广义相对论的奇性定理；第二项工作是创立了黑洞物理理论，其中有黑洞的无毛定理和黑洞视界面积增加定理；第三项工作是研究极早期宇宙和宇宙的创生，其量子宇宙学使人们单独地从科学定律即能预言出宇宙中的一切。而他所有这些成就都是在他患卢伽雷病(肌肉萎缩性侧面硬化病)后的40年间所做的。在科学史上有许多残疾科学家，但是像霍金这样残疾到这种程度的则绝无仅有——21岁就患病，几十年被禁锢在特制的轮椅上，全身只有三个手指能活动，不能讲话，与人交谈要靠计算机合成语言，有了新的想法也只能通过三个手指“敲击”进语言合成器里保存……可就是这样一个重度残疾的人，却把研究的目标直指浩瀚的宇宙。

在《果壳中的宇宙》一书中，霍金引用了莎士比亚戏剧《哈姆雷特》里一句充满诗意的台词：“我即使被关在果壳里，仍自以为是无限空间之王！”这句台词形象地道出了霍金的崇高精神追求，使人们亲眼看到了“果壳”中的那个挑战命运的不屈的灵魂。他曾说：“只要有智慧和精神在，没有什么能打倒自己。身体的健康固然重要，心灵的健康也会给你无穷的力量。”在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗•罗素，一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。

那么你呢？你怎么看待霍金？十年前，一家青少年调查机构调查出我国中学生最崇拜的人物是歌星刘德华、影星刘晓庆、球星贝利，“三星高照”。你又怎样看待这一现象？

答：

7、读下列与作者有关的短文，然后思考问题。

霍金是一位伟大的科学家。人们对他的敬重，不仅在于他在理论物理方面的巨大贡献，还在于他对人类的这些贡献，是在身患绝症、全身瘫痪的情况下作出来的。一见到霍金的名字，不禁使人想到了高士其。

对于现在的青少年来说，高士其的名字很可能是陌生的，但对于上世纪五六十年代的青少年来说，高士其可是一个响当当的名字。“高士其”三个字频频出现在报刊电台和中小学的课本上，如果要说偶像，高士其可是那个时代许多青少年心目中的偶像。

霍金与高士其，两人何其相似乃尔！

其一，他们都是科学家。

其二，他们都是身患绝症，全身瘫痪的科学家。

1927年，高士其入芝加哥大学医学研究院攻读细菌学，次年，在实验时不慎，受甲型脑炎病毒感染，留下严重后遗症，后来病情不断加重，造成全身瘫痪。那一年，高士其23岁。

1962年，霍金从英国牛津大学毕业到剑桥大学读研究生，也是在“次年”，体检时，被确诊患上了 “肌萎缩性脊髓索硬化”这一无法治愈的疾病，后来，身体每况愈下，以致全身瘫痪。那一年，霍金才21岁。

其三，他们的科学研究，都是在身体致残以后，在常人难以想象的极为艰难的情况进行的。

高士其致残后，他仍以超人的毅力，坚持学完了细菌学博士研究生的全部课程。回国后，他的工作的重心转到了科普创作上。他的手瘫痪后，笔握不住了，甚至连说话也困难，即使在这种情况下，他仍然坚持创作。他先打好腹稿，然后艰难地发出模糊的喉音‘嗯嗯、喔喔’，一个字一个字地口述，由秘书、妻子和护士记录整理。有时为了弄清一个字，往往要反复哼二十几遍，记下一段话，要用半天时间……

霍金致残并瘫痪后，再也无法用自己的声音表述他的思想，只能借助3个手指操纵按钮输入要说的话，再经由语言合成器发出声音，他的演讲，就是采用这样一种常人无法想象的困难方式进行的。平常，霍金看书必须依赖翻书页的机器，读文献时需要请人将每一页都摊在大桌子上，然后驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读；写作则是以平均一分钟输入10个单词的“慢”速度进行……

最终，他们都取得了令人瞩目的成就。

(1)从这两人身上，你看到了什么精神品质？

答：

（2）从这两人的故事中，你受到什么启发？

答：

学习小结

达标检测

阅读下面的文字，完成后面题目。

观测宇宙的新窗口

人类最早用眼睛观察宇宙，后来出现了光学望远镜，增加了观测的距离，射电、红外、紫外、x—射线、γ射线等望远镜的出现，扩展了观测宇宙的视野、然而，所有这些观测手段的基础，都是接受来自天体的电磁辐射，对于某些缺乏电磁辐射的“暗”天体，我们就会视而不见，引力波探测可以弥补这一缺陷。由于天体都具有质量，因而只要探测器足够灵敏。它们的运动都可由于辐射引力波而被检测。预期中的黑洞就是一个例子。黑洞不辐射电磁波，而它们的产生和碰撞都将辐射出强烈的引力波。历史上每一新的探测工具的使用，都伴随着重大的天文学发现，如射电望远镜“看”到了中子星，宇宙微波背景观测发现3k宇宙背景辐射。可以预测，由于引力波携带着天体运动的大量原始信息，引力波探测也将在宇宙观测上有新的发观，引力波探测器将成为研究天然物理学的有力工具。这一前景激发了天体引力波源的研究热潮，极大地推动了天文学和天体物理学的进展。1992年物理学诺贝尔奖得主是美国的j. taylor和r. hulse，得奖原因是他们对脉冲双星psrl913+16的发现和研究。这是一个罕见的双脉冲系统，距离地球1. 5万光年，轨道偏心率大(～0. 6)，由于不对称性和高速的轨道运动而有强烈的引力辐射，辐射的能量损失使轨道周期变短。 从1974年开始，经过十多年观测，得出轨道周期率为(-2. 452±10)-1288-1。相当于每年变化0.7秒。这与根据广义相对论引力辐射理论的预期十分准确地符合。这一观测，成为存在引力辐射的第一间接观测证据。

人们对引力波探测的兴趣，还在于这一探测对人类认识自然的重要作用。从物理学角度看，既然各种引力理论都预言了引力波的存在，并赋予它们以不同的特征(如传播速度，偏震，能量辐射方式等)。引力波探测的结果将有助于区分理论的正确与否，从而推动理论研究的进展，对引力波性质的深入了解，有助于引力场量子化学的理论研究，从而为大统一理论做出贡献。

由于引力波探测需要大量高精仪器和技术，探测的要求将促进这些技术的发展，超导量子干涉器(squid)和大功率钇铝石榴激光器(nd：yag)就是例子。

……

经过20世纪前40年的努力，以爱因斯坦为代表的学术先驱建立了引力波的理论体系；以韦伯为代表的科技界从60年代开始了引力波的实验探测，达到理论上检验灵敏度要求的引力波探测器可望在20世纪末建成。将近百年的不懈努力，反映了人们追求真知的热忱。人们期望20世纪末建成的激光引力波探测器，在21世纪的头十年取得突破，在地球上首次测到引力波讯号。

更多的引力波讯号的获得将极大地开阔人类的宇宙视野，对获得的引力波讯号特性的分析将促进人类对引力本质的认识。有人认为，人类一旦掌握了引力波，所导致的社会效应将可与人类掌握电磁波相类比。由于引力波具有极强的穿透力，作为宇宙间的通讯工具将具有无与伦比的优势。

也许最新的探测器仍未能发现引力波的“芳踪”。那么，这将是对现有引力理论，特别是广义相对论的极大挑战，新的理论必将出现。作为近代科技前沿研究的引力波探测热潮，在世纪之交的时刻，由于面临突破而更加“热”了。近百年的努力使人们充分认识到这一任务的艰巨性，需要各国科学家的共同努力。科学家们在这方面已建立起良好的合作关系，新的突破，将是共同努力的结晶，这也是引力波探测的一个特点。

(节选自胡斯科《引力波探测》)

1、根据文意，下列对引力波探测器的说明，错误的一项是(   )

a. 历史上每一新的探测工具的使用，都伴随着重大的天文学发现。可以预测，由于引力波携带着天体运动的大量原始信息，引力波探测也将在宇宙观测上有新的发现，引力波探测器将成为研究天体物理学的有力工具。

b. 达到理论上检验灵敏度要求的引力波探测器已经在20世纪末建成。

c. 人们期望20世纪末建成的激光引力波探测器在21世纪的头十年取得突破，使在地球上首次测到引力波的讯号成为可能。

d. 有可能最新的探测器即引力波探测器仍未能发现引力波的“芳踪”。

2、根据文意，关于引力波探测的说明，正确的一项是(    )

a. 人们对引力波探测的兴趣，关键在于这一探测对人类认识自然的重要作用。

b. 引力波探测的实施将有助于区分理论的正确与否，从而推动理论研究的进展。

c. 对引力波性质的深入了解，有助于引力场量子化学的实验研究，从而为大统一理论做出贡献。

d. 引力波探测可以弥补我们对于某些缺乏电磁辐射的“暗”天体视而不见这一缺陷。

3、下列理解符合原文意思的一项是(    )

a. 引力波的理论体系的建立，是在经过20世纪前40年的努力，由以爱因斯坦为代表的学术先驱完成的。

b. 在地球上首次测到引力波的讯号的时间在21世纪的头十年。

c. 宇宙间的通讯工具中具有无与伦比的优势的就是具有极强的穿透力的引力波探测器。

d. 作为近代科技前沿研究的引力波探测热潮，在世纪之交的时刻，由于更加“热”了而面临突破。

4、根据本文提供的信息，以下推断错误的一项是(    )

a. 与增加了观测距离的光学望远镜，扩展了观测宇宙的视野的射电、红外、紫外、x—射线、γ射线等望远镜相比，引力波探测器将成为观测宇宙的新工具，并将为人们提供观测宇宙的新窗口。

b. 美国的j. taylor和r. hulse发现并研究了脉冲双星psrl913+16这个罕见的双脉冲系统，经过十多年观测，得出轨道周期率为(-2. 452±10)-1288-1，相当于每年变化0. 7秒，这一观测，成为存在引力辐射的第一间接观测证据。这也表明，目前还没有证明引力辐射的直接观测证据。

c.从物理学角度看，既然各种引力理论都预言了引力波的存在，并赋予它们以不同的特征(如传播速度，偏震，能量辐射方式等)，引力波探测的结果将有助于区分理论的正确与否，从而推动理论研究的进展，对引力波性质的深入了解，有助于引力场量子化学的理论研究，从而为各种假想理论的统一做出贡献。

d. 如果最新的探测器仍未能发现引力波的“芳踪”，那么，这将是对现有引力理论，特别中广义相对论的极大挑战；如果这个挑战成功，新的理论必将出现。

选做题

1、下列加点成语使用不当的一项是（      ）

a 当前，发达国家的不合理生产方式和过量的消费方式是人类环境持续恶化的罪魁祸首。

b 热力学概念乍听起来有些深不可测，其实它们是我们所知道的最简单而又给人印象最深的科学概念。

c 在任何方向上背景都一样的事实，对于它们而言毫不足怪。

d 迄今为止，所有为世界末日设定的日期都杳无音讯地过去了。

2、下列句子中，没有语病的一句是（       ）

a.“伊斯兰祈祷团”也是一个恐怖组织，如果任其发展蔓延，势必对东南亚不够稳定的社会局面构成威胁。

b.xx大报告进一步强调了实施科教兴国战略在现代化建设中的重要作用，提出了新时期教育工作的目标、任务、方针和要求，为开创教育事业的新局面指明了方向。

c.为了做好促进青年就业和再就业，各级共青团组织面临的任务还很艰巨还有大量的工作要做。

d.“国家基础教育资源库”具有强大的开放性和兼容性，实现了国内外教育资源共享和国内教育资源库建设新思路。

3、依次填入下列两句中横线处的语句，与上下文语意连贯的一组是（         ）

⑴泉上有桥泉边有楼，桥是竹桥，楼是木楼，__________，竹与竹撞击，发出萧萧瑟瑟的声音。

⑵我认为，一切已经成功的企业和成功的人士，都是创业者努力“颠覆”的目标，因此，要鼓励大家去___________，而不是去敬仰和朝圣。

①海风从山隙处吹过来，楼前植竹　　②楼前植竹，海风从山隙处吹过来

③挑战微软、挑战联想、挑战海尔　　④挑战海尔、挑战联想、挑战微软

a.①　③     b.②　④         c.①　④    d.②　③

4、本文在论述过程中，常常用一些生动的比喻来说明事理。下列两个比喻句各自说明了什么道理？

①“例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。”

答：

②“这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢？人们可以同样地讲，它是完全不同的生命。”

答：

学习反思

宇宙的未来 篇八

教学目标

一、知识教育目标

1.了解有关宇宙学的一些知识；

2.了解演讲稿的一些特点。

二、能力培养目标

1.学习举办科普讲座，以提高讲座的科学性、规范性；

2.通过和本单元前面的课文进行比较，提高比较阅读的能力。

三、德育渗透目标

通过本文的学习，激发学生对宇宙奥秘的探索热情。

四、美育渗透目标

引导学生体会这篇讲演幽默的语言风格，提高自己的思维和语言表达能力。

重点、难点、疑点及解决办法

重点：

1.了解有关宇宙学的一些知识；

2.了解演讲稿的一些特点。

难点：

1.学习举办科普讲座，以提高讲座的科学性、规范性；

2.通过和本单元前面的课文进行比较，提高比较阅读的能力。

课时安排

1课时

教学步骤

一、明确目标

1.了解有关宇宙学的一些知识；

2.了解演讲稿的一些特点。

3.通过和本单元前面的课文进行比较，提高比较阅读的能力。

二、整体感知

1.导入新课

在当今世界的自然科学领域，能够和爱因斯坦比肩的人物恐怕应当首推史蒂芬•霍金了，他不但做出了辉煌的科学成就，其坚强的意志品质也深深地感染着我们，我们今天就来学习他的一篇演说辞《宇宙的未来》（板书课题）。

仰望灿烂的星空，我们会肃然起敬，产生无穷无尽的联想和想像。从古到今，人们对于宇宙的猜测和探索从来也没有停止过。如屈原在《天问》里就发出了一系列的探问：“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？……九天之际，安放安属？隅隈多有，谁知其数？天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？出自汤谷，次于蒙汜，自明及晦，所行几里？”中国古代的宇宙学有浑天说、盖天说、宣夜说等，西方有日心说、地心说等。然而直到20世纪诞生现代宇宙学，人们对宇宙的认识才有了根本性的突破。本文作者是当代著名的理论物理学家，他以“宇宙的未来”这样玄而又玄的话题在剑桥大学作讲演，对我们认识宇宙有哪些启示呢？

2.作者简介

史蒂芬•霍金是继阿尔伯特•爱因斯坦之后最杰出的物理学家。霍金1942年出生于英国牛津，先后就读于牛津大学和剑桥大学，学习数学、物理学和宇宙学。1963年，霍金经诊断得了肌萎缩性侧索硬化症。这种病会引起肌肉萎缩，导致瘫痪；说话会越来越困难，直至完全丧失语言能力；患者通常因并发肺炎或窒息而死亡。不过，患者的思维能力包括记忆能力不受影响。医生告诉霍金他最多只能活两年。在经历了一段短暂的失望和沮丧后，霍金又开始了他的宇宙学研究。霍金后来在相对论、“大爆炸”和黑洞等领域取得了突出的研究成果。霍金1988年出版的宇宙学著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的畅销书。霍金被确诊患病已三十多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理论研究，仍在为大统一理论而耕耘不已。霍金现任剑桥大学卢卡斯数学教授，这也是牛顿爵士曾担任过的职位。

三、重点、难点的学习与目标达成过程

1.感知课文，明确本文的整体写作思路。

在讲演的开头，作者就指出，预言将来是非常困难的，预言宇宙的将来尤其困难。虽然如此，科学家对此仍然满怀信心。

课文第2段，作者却话题一转，考察起预言的历史。提及预言，人们会不由自主地想到古代的巫术。女巫用“毒药或火山溢出的气体”把自己“弄得精神恍惚”，不过是为了增加一点儿神秘色彩，“而真正的技巧在于解释”。近代宗教预言也是这样，不断用新的解释来掩饰预言的失败，如“首先要数出获救者名单”等。那么，科学家的预言是不是也像古代的预言家一样是一时的“骗术”呢？作者指出，“科学预言也许并不比那些巫师或预言家的更可靠些”，比如对天气预报、对“极端条件下物体的精确的定律”，以及对大脑的工作机制等，都还缺乏准确的判断。但是，“宇宙在非常大的尺度下的未来”，还是可以预言的。

宇宙中的局部运动也许会出现混沌状态，但宇宙在大尺度上是可以预测的。宇宙正在高速膨胀，其他星系正在飞速离我们远去。宇宙微波背景辐射证明了宇宙的膨胀大体上“是平滑的而非混沌的”，因为如果宇宙的膨胀率和平均密度不均匀，来自宇宙各个方向的宇宙微波背景辐射温度就不会如此一致。“这表明，宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的。因此我们可以预言宇宙遥远的未来。”

从目前的情况看，宇宙中星系之间的距离在增大，但是星系之间的引力吸引有可能降低膨胀率。“如果宇宙的密度大于某个临界值，引力吸引将最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩。宇宙就会坍缩到一个大挤压。”“大挤压”和“大爆炸”前的状态相似，“具有无限密度”，“物理定律在这种状态下失效”。

这样，预言宇宙的未来，“关键问题在于：平均密度是多少？如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀。但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩”。

但是，计算宇宙的平均密度并不容易。把我们现在能看到的恒星质量加起来，还不到临界值的百分之一；即使加上“气体云的质量”，最多达到临界值的百分之一。但是，我们能不能据此得出宇宙将永远膨胀下去的结论呢？还不能。因为宇宙中还存在许多暗物质，这些暗物质我们肉眼看不见，不能直接观测到。黑洞就是这类暗物质，它是超大恒星死亡的产物。霍金对黑洞的解释是：“空间一时间的一个区域，因为那儿的引力是如此之强，以至于任何东西甚至光都不能从该处逃逸出来。”（见《时间简史》一书所附《小辞典》）我们虽然看不见黑洞的存在，但可以通过观察螺旋星系和星系团来判断它们的存在：能使大质量的星系或星系团绕之旋转的东西，其质量一定比这些星系和星系团大得多。

作者指出，根据现在的观测研究，将这些暗物质估算在内，“仍然只达到要使宇宙重新坍缩的临界质量的百分之十左右”。于是有人择原理和暴涨理论为之说，前者假设有多个宇宙共存，而我们所能理解的只是身处其中的一个；后者认为宇宙可能采取一种非常规的方式突变，从一个微小的尺度很快达到临界状态。

归根到底，宇宙的未来只有两种命运：继续膨胀，或可能收缩。这取决于宇宙现有的密度，所以，科学家在没有称算出宇宙的重量之前，不得不承认“宇宙实际上是处在刀锋上”，所以要继承巫师或预言家的传统：“两方下赌注，以保万无一失。”

2.研读课文，讨论问题。

（1）作者是怎样探讨“宇宙的未来”的？

【明确】作者先从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，引出话题，说明从科学的角度谈论宇宙的未来是非常严肃的事，科学有别于宗教的地方是它的求实精神。探讨宇宙是继续膨胀还是有可能收缩是这篇讲演的主体部分，计算宇宙的密度又是这一主体部分的关键，有关宇宙中物质密度临界值的探讨，则把问题引向深入。最后，介绍两种新的理论——人择原理和暴涨理论，则体现了科学界最新的探索。作者从可见物质谈到暗物质，从成熟的理论谈到科学的假说，把问题讲得透彻明白。最后没有做出一个明确的预言，恰恰说明了他严谨的科学态度。

（2）怎样理解本文的一些相关论述？

【明确】这是一篇科学讲演，涉及较为复杂的背景知识。这些知识和讲演的主题是密切相关的，如果不作必要的交待，讲演的内容就会显得抽象和单薄。如，谈到天气预报、大脑工作原理都具有混沌性质，来反衬宇宙在大尺度上是“平滑而非混沌”的；如，谈到恒星的死亡（归宿）引出黑洞，为宇宙中暗物质的存在寻找理论支持；如，谈到现存宇宙对初始密度的极度敏感，引出了“人择原理”等等。这些相关的论述，或从对立面凸显观点，或从纵深面强化观点，使论证丰富多彩。

（3）这篇讲演在语言上具有怎样的特点？

【明确】讲演是面对面的交流，这种交流又是单向度的，如果不注意讲演的语言艺术，就达不到最佳的表达效果。这篇讲演，除了推理严谨外，语言幽默也是其突出的特点。幽默的语言创造出一种轻松愉快的气氛，更具有亲和力，使所阐发的事理更容易为听众接受。如，谈到轮赌盘的旋转具有混沌性质，作者说即使是物理学家也不能计算出它“出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财”，这就生动地说明了什么是混沌现象；如，文章最后一句话：“所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。”兼有讽刺与幽默，对宇宙未来命运的判断采取了审慎态度。

布置作业

完成“研讨与练习一、二”。

它山之石可以攻玉，以上就是众鼎号为大家整理的8篇《宇宙的未来》，希望可以对您的写作有一定的参考作用。