13 * 宇宙的未来教学设计第一课时

13、宇宙的未来

学习目标

1. 了解霍金的生平，感受其身残志坚、献身科学的精神。

2. 理解重要字词，理清文章思路，了解作者在文章的主要观点。

3、加深对宇宙的科学认识，培养探索宇宙奥秘的热情。

学法指导

1. 课外查阅霍金的相关材料，学习霍金面对挫折不屈不挠的精神和献身科学的崇高境界。

2.圈点勾画，理解作者对宇宙的预言，并结合所学习的宇宙学知识，加深对文章观点的理解。

3. 结合具体词句赏析作者幽默风趣的演讲特点。

课前预习

知识链接

（一）作家作品

史蒂芬·霍金（1942- ），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。21岁时，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，霍金凭借顽强的毅力，在不能说话的情况下，

用仅能活动的三个手指敲击语言和成器与人交流，进行他的宇宙学研究。

霍金在大爆炸、黑洞等宇宙学理论上取得了举世瞩目的成就，证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理，提出了黑洞蒸发现象和无边界的霍金宇宙模型，在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。他是继牛顿和爱因斯坦之后最杰出的物理学家之一，被誉为当代的爱因斯坦。

史蒂芬·霍金的主要作品有：《时间简史》《时空本性》《果壳中的宇宙》。

（二）背景探寻

本文是霍金1991年1月在剑桥大学一次讲演的记录。

现代宇宙学中最有影响力的学说是“大爆炸”宇宙学。20世纪初，爱因斯坦的相对论改变了科学研究宇宙的方法。1927年，比利时天文学家勒梅特第一个提出了动态宇宙模型理论，认为宇宙是从一种“原始原子”不断分裂、膨胀而形成的。1948年，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”宇宙学认为，宇宙早期温度极高，物质密度极大。在那时，物质被压缩成一个奇点，时间和空间都毫无意义。大约140亿年前，发生“大爆炸”，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。

字词积累

（一）容易读错的字词

恍惚（ ） 沮丧（ ） 尴尬（ ） 坍缩（ ） 模．．．．棱两可（ ）

．（二）容易用错的词

1.

微不足道

【词语释义】非常渺小，不值得一提。

【运用提醒】“微不足道”和“微乎其微”都有“极微小”的意思，二者容易混淆。“微不足道”可指具体数量，也可以不指具体的数量，偏重在“不足道”；“微乎其微”指非常少或非常小，只指具体的数量，偏重在“微”上。

【慧眼识真】

①俄指责美国袒护土耳其“黑油交易”，美回应说，“伊斯兰国”走私入境土耳其的石油无论从数量上海是价值上都“微不足道”“没有重大走私”。

．．．． ②这些零部件中稀土的用量可能微不足道，但是我们却要为此付出高额的成．．．．本。

请选择，运用正确的是（ ）

2.

模棱两可

【词语释义】指对一件事情没有明确的态度或主张。

【运用提醒】“模棱两可”和“不置可否”都有“不明确”的意思，二者容易混淆。“模棱两可”，指表态不明确，可作“言辞”的定语，也可作补语；“不置可否”多指“避而不谈”，不表示态度，不能作“言辞”的定语。

【慧眼识真】

①库普切克透露科比告诉他说2016年夏天他讲退役，而科比自己在推特上的表态却模棱两可。

．．．． ②这吴荪甫模棱两可地淡淡一笑，转身就坐在一张椅子里。

．．．．请选择，运用正确的是（ ）

课堂问题导学

（一）精要研读

1. 霍金对宇宙未来的预言主要有哪些观点？在原文中标画并简要概括。

2.

作者是按照怎样的思路来探讨“宇宙的未来”的？

3、作者讲演的题目是“宇宙的未来”，却先讲了许多历史故事，这是否跑题？

3.

这篇讲演在语言上具有怎样的特点？请结合具体句子加以分析。

（二）重点突破

巧列数字，增强说服力

1.

“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(十万分之九万九千九百九十九）。”

2.

“在一个星系中心的巨大黑洞可能花1090年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。”

这几句话用了什么说明方法？有何好处？

（三）探究争鸣

作者对宇宙未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言有何不同？

我的观点：

课后作业

（一）课内素材

让思想在宇宙的最深处飞扬

一个瘦得出奇，全身瘫痪的天才，他的身体无力地蜷缩在轮椅里，思想却在宇宙的最深处飞扬，穿越时间与空间，追寻宇宙的尽头，探索黑洞的隐秘——这就是史蒂芬·霍金，被称为

“当今爱因斯坦”的思想家、物理学家。没有哪一位科学家的著作能像《时间简史》那样成为发行量上千万，全世界平均每500个人就拥有一册的畅销书。在西方，没有读过《时间简史》甚至会被认为是没受过教育。它的作者，就是这位从21岁起身患卢伽雷氏症，除了思想，只能支配三根手指、必须依靠机器才能与人交流的科学巨人。

爱因斯坦说：“想象力比知识更为重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切。”霍金的想象力告诉我们，科学不进是严谨论证，更重要的是先于论证的大胆设想和之后的严谨论证，如同牛顿被苹果砸到一样，无数人被砸过，却只有他大胆设想，才有了万有引力。让思想在宇宙的最深处尽情飞扬！

【适用话题】“想象与成功”“探索”“坚强”等。

（二）经典美文

感佩霍金

蒋维扬

这是一位真正的巨人。

数日前，他静静地来了，斜倚在特制的轮椅上；几天后，他悄然离去，带着怪异的深不可测的笑，像个调皮的大男孩。

这个身着花格子衬衫、全身瘫痪只有眼皮还能动的小个子男人，又一次在中国掀起了“霍金热”——这是完全不同于“世界杯”的另一种“热”。如果说，“世界杯”是力和激情的角逐，“霍金热”，则是服膺于一种精神的感召，一种足以充盈天地感动万物的精神。

霍金一言不发，但满世界都是他的听众——人们听不懂他的理论，却对他的境界充满神往。

是啊，我们几乎忘记了，想象力对于一个人多么重要。1970年11月的一个夜晚，霍金慢慢上床。他突发奇想：黑洞应该是有温度的，这样它就会释放辐射。这一闪念在经过三年思考后形成了完整理论。霍金获得了1988年的沃尔夫物理奖。

对宇宙的起源，霍金教授比喻那有点像沸水中的“泡泡”。“宇宙的开端，可能出现了许多‘小泡泡’，

然后消失。一些‘小泡泡’膨胀到一定尺度，继续以不断增大的速率膨胀，形成了我们今天看到的宇宙。”

真是要言不烦，举重若轻！

史蒂芬·霍金是在刚过完21岁生日后被确诊患上“卢伽雷氏症”的。大夫说，他的身体将只有心脏、肺和大脑还能运转；到最后，心和肺也将失去功能。他推测霍金还能活两年。

40多年如水流逝，霍金教授依然在世；只是，卢伽雷式症凶残地摧毁了他的身体：他不能行动，不能发声，头只能歪向右侧。几年前，他还能用三根手指，笨拙地对着膝上的拟声器键盘打字；而现在，他与人沟通则只能通过眼部活动控制计算机。四五百斤重的专用轮椅上，霍金眨动眼皮带动面部肌肉，传感器输入信号，识别软件转换为文字信息显示在屏幕上，并且发出模拟声音。

“你们听得见吗？”这充满金属质感的电脑合成音，来自于一个博大胸怀对全人类所有健全群体的友善和关爱。

“我是一个乐观、浪漫、而且顽固不化的人。我想做很多事情。如果一个人没有梦想，无异于死掉。”霍金教授用眼睛和我们攀谈。

我们无数次感念信念的力量，感念基于意志的执著的伟力，霍金教授又是一个自强不息的绝佳例证。然而我，我们，常常是“靡不有初，鲜克有终”。浅尝辄止、见异思迁、拈轻怕重抹去了多少应该出现的辉煌。创新是一个过程，但它首先是一种精神，是一杆思想的大纛在逆风中迅跑！怎能奢望，板结的思想、锈蚀的观念、懒散的行为能对构建创新型社会有些微帮助！

霍金教授没有获得过诺贝尔奖，不是他不够格，而是没有“实证”——获得诺贝尔奖最基本的条件是得靠证据；人类目前所掌握的技术，尚不能证实“霍金辐射”的存在。然而霍金教授孜孜矻矻于他的事业，乐此不疲。“身体和精神是不能同时残障的”，他瘫缩在轮椅里，静寂的空气传递着坚韧。“宇宙学是一个非常激动人心的学科”，他依然纹丝不动，像一尊礁石，但他骨瘦如柴的胸腔中一定翻滚着排山倒海的巨浪！

霍金教授还缺什么呢？霍金教授还要什么呢？提出这样的问题，无异于对这位精神巨人的亵渎。如果说“要”，霍金教授要的是以一己之力在科学园地里辛勤耕耘，也以一己之力促进公众理解科学，传播科学新知和科学精神。这是一位大智者，以奉献为天职的工作狂，他代表了人类进化过程中一种百折不挠、探索未知、弥足珍贵的精神。他是一座山峰，在这巍峨山峰的重量和高度面前，我们肃然仰视。

然而霍金教授又平凡得像我的学兄、我的某位高邻。你看，他想和心爱的女孩结婚，就思忖着必须有工作，就必须完成剑桥的博士学位，于是有了“宇宙起源于空间中一个奇点”的大爆炸理论；他要替女儿付学费，就盘算得赚一笔钱，于是有了销量与《圣经》和莎士比亚作品媲美的《时间简史》。他风趣、幽默，却又内敛、矜持，在记者长枪短炮的镜头“轰炸”下，他甚至像豆蔻少女一样羞赧。

霍金，一位常人，一位奇人，一位巨人。构成他全身每一个细胞的，是精神的合金钢。

霍金教授的健康状况每况愈下，他的轮椅——像阿波罗驾驭的太阳车——将愈行愈远。让我们所有健全的人，向这位高度残障、渐渐遁去的榜样学习。“虽不能至，心向往之”。人类不能停下探索的脚步。

【赏析】这是一篇赞美霍金、颂扬霍金精神的优美散文。文章由霍金来华作报告的一面之缘谈起，引出了霍金在科学事业上的伟大贡献和在人们精神上的鼓舞启迪作用，高度赞扬了霍金的执著精神和超人毅力，同时也对身健而志残的人以督促与激励。文章看似松散的材料，紧紧围绕在鲜明的中心之下，真正达到了“形散而神聚”的散文境界。

参考答案

（一）容易读错的音

huǎng jǔ gān tān léng （二）容易写错的字

沌/纯/饨 胀/涨/帐 辐/副/幅 隘/缢/谥

（三）用意用错的词

1.①。句②句意说用量非常小，偏重在“微”上，应用“微乎其微”。

2.①。句②“模棱两可”不合语境，应为“不置可否”。

【要点探究】

（一）精要研读

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

（2）在螺旋星系和星系团中应该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，不至于使星系或星系团飞散开去。

（3）宇宙膨胀下去，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，太阳质量的恒星将变成白矮星或中子星，更大质量的恒星会变成黑洞。

（4）黑洞中粒子的速度有超过光速逃出黑洞，只要有足够长的，巨大的黑洞

也可以“蒸发”掉。

（5）在星系或星系团之外，应该有足够的暗物质，暗物质能使密度临界值，从而会使宇宙坍缩。但肯定在一百五十亿年之后。

2.（1）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。

（2）探讨宇宙是继续膨胀还是有可能坍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。

（3）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。

3.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，如果不作必要的交代，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；又如，

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；再如，谈到现

存宇宙对初始密度的极度敏感，引出了“人

择原理”等。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。

4.讲演是面对面的交流，这种交流又是单向的，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。

（二）重点突破

1.列数字。句中用“十万分之一”说明不同方向上的温度差别极小，用“100 000分之99 999”说明不同方向的微波变化非常微小，这些具体的数字使语言精确，

使说明的对象更准确、更科学，有说服力。

2.列数字。1090“也就是‘1’后面跟90个‘0”’“它是1010年，也就是‘1’后面跟10个‘0’”用具体的数字比较形象地说密码黑洞蒸发的时间，让读者更清楚地了解黑洞蒸发掉并完全消失的时间之长。

每课一得：

列数字能够从数量上准确、具体地说明事物的特征，使之更有说服力。在使用数字说明事物时要注意：

1.

列数字说明，所列数字应力求准确，条件允许能准确测算的必须用确数，符合客观事实，不能违背文章的真实性和准确性的特点。

2.

由于年代久远或条件所限不能准确测算的，才可以用概数。即使是估算的数字，也要有可靠是根据，并力求近似。要注意数字和修饰限制词语的关系。“大约”“可能”“上下”“左右”“近”“高于”“低于”“超过”“以上”“以下”等这些修饰词和数字搭配使用时要考虑周密，准确使用。

（三）探究争鸣

观点一：探讨宇宙的未来可以加深对人类起源的认识。对宇宙未来的预测一定要建立在对宇宙的起源及演变过程的追随基础上。人类生存的地球作为宇宙的一部分，其轨迹有着与宇宙演变的共同性。这就为探讨人类的起源提供了更为充足有力的证据。

观点二：对人类的现状（例如生存环境）进行思考，做到居安思危，有备无患。从功利的角度来讲，人类对宇宙未来的探求都带有为人类自身的目的，目前世界发达国家频频进行的宇宙空间探索试验就足以证明这一点。当我们跳出地球进入太空，从更高的角度来观察我们生存的地球时，就会更清楚地认识自己，为治理地球提供更科学更有力的依据。

观点三：从古到今，人类从来没有停止过对宇宙的探索，尽管在这过程中付出了沉重的代价，进入现代，人类更是借助于先进的工具，频繁地遨游于太空，尽管揭示宇宙奥秘的道路还很遥远，但脚步会越来越快。这无疑会使人类变得越来越聪明，对于人类未来发展的选择有更明确的方向性。