13 * 宇宙的未来教学设计与反思

宇宙的未来

史蒂芬.霍金1942年1月8日出生于英国的牛津。

霍金在牛津大学毕业后即到剑桥大学读研究生，这时被诊断患了“卢伽雷病”，不久，就完全瘫痪了。1985年，霍金又因肺炎进行了穿气管手术，此后，他完全不能说话，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。

梵蒂冈教廷对他表示了敬意。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。

医生曾诊断身患绝症的霍金只能活两年，他之所以能支持到今天并取得卓越成就，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。

文本解读

第1-6段

1. 这部分先说明什么？先表明预言宇宙的信心

2. 这篇讲演的主题是预言宇宙的未来,为什么开篇先罗列了一些巫师们预言屡屡失败的尴尬的事件？通过对比说明巫师们的预言缺乏科学根据，只是一些模棱两可的判断，而真正的技巧在于解释。这与科学家的预言有很大的区别。

第7-11段

1. 这部分说明什么情况？

分析阻碍预言的东西

2. 作者认为，科学家预言宇宙的未来，必须摆脱哪些思想局限？

1.我们只了解正常情况下物体的科学定律，不知道制约在极端条件下的精确定律，故不能预言宇宙的未来。

2.我们受到时间尺度的制约，故不能预言宇宙的未来。

3.我们毁坏和消灭环境能力的增长比利用这种能力的智慧的增长快得多，故不能预言宇宙的未来。

4.我们不能肯定星球在轨道上的微小扰动长期积累会产生怎样的变化，故不能预言宇宙的未来. 第12-13段

1. 这部分是写什么的？指出可预言的科学依据

作者认为科学家可以预言宇宙的未来的根据是什么？

1. 我们观察到的从外空间各个方向来的微波幅射背景的温度极其接近，这表明宇宙的膨胀是平滑而非混沌的。

2. 我们根据地球在太阳系中的地位以及其所属的星系中的地位，推断出任何其他星系的任

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何背景亦相同，故可确定在大尺度下宇宙的行为是简单的，可以预言。

第14-21段

1. 这一部分如何概括？描绘宇宙未来具体景象

2. 作者是如何描绘宇宙未来的样子的呢？

大爆炸形成宇宙的膨胀。如果宇宙的密度大于某个临界值，吸引力将最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩，最终宇宙就会坍缩到一个具有无限密度的奇性的大挤压，时间本身就会在大挤压处终结。大挤压之后的存在是不能预言的。

如宇宙密度小于该临界值，宇宙就不会坍缩，它会继续永远膨胀下去，星系们会继续以恒常速度相互离开。现在的宇宙正在膨胀

,至少在100亿年内不会停止。

在大约100亿年以后，宇宙中大多数恒星都已把燃料耗尽，似太阳质量的恒星，不是变成白矮星就是变成中子星，具有更大质量的恒星会变成黑洞。这些宇宙残留物继续绕着银河系中心每100亿年转一圈，它们互相碰撞，使一些被抛到星系外面去，余下的会渐渐在中心附近稳定下来，最终汇聚在一起，形成一个巨大的黑洞。最后这个黑洞可能在10的90次方年的时间蒸发掉。

第22-25段

1. 这部分说明什么情况？影响预言的不确定因素

2.在对宇宙的未来的预言中，存在哪些不确定的因素？

一是可能存在当前我们未知的暗物质，它们会影响大爆炸后一秒钟内宇宙的初始密度，从而影响对宇宙最终坍缩时间的确定。

二是对宇宙的初始密度的确定有着不同的认识：一是按照人择原理去确定，一是按照暴涨理论去确定。二者有较大差距。

第26段

1. 最后一部分做什么？

对全文进行小结

2. 总结的要点是什么？

人们可以预言未来，但宇宙的未来是坍缩还是无限膨胀，尚难定论。因为宇宙现有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。

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