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索尔—普尔玛特（Saul Perlmutter）等三位天体物理学家因“通过对遥远超新星的观测，发现宇宙在加速膨胀”而获得2011年诺贝尔物理学奖.宇宙在加速膨胀，这颠覆了我们以往对宇宙的认识.就好比我们往空中抛一小球，小球非但没有被引力拉回，反而以越来越快的速度远离我们而去.
宇宙学作为现代科技的最前沿，在物理教学中也应该有所体现.早在2002年下半年制订的全日制高中物理新课程标准中对此已经给出了明确的学习标准：要求学生了解宇宙的演化与发展，关注宇宙学研究的新进展，知道空间的有关概念.为此，我们按标准要求对现代天文学的知识作如下通俗的概括.
1 宇宙的起源
宇宙起源于一次猛烈的爆炸，这里的爆炸并不是平常所见的炸弹的爆炸，而是空间本身的爆炸.在这个原始爆炸力的推动下，现在的宇宙仍在不断地膨胀，如同一个均匀布满星点的气球，随着气球的膨胀，星点之间的距离不断增大.
宇宙起源于大爆炸的科学依据.首先，现在的观测事实表明，星系光谱普遍向红端移动——星系红移，只有星系退行才会出现这种情况.其次，1964年两位美国工程师彭齐亚斯（A·Penzias）和威尔逊（R·W·Wilson）发现宇宙各处普遍存在3.5 K（后来又修正为2.7 K）的微波背景辐射，这是宇宙由开始的高温状态经不断膨胀、不断降温冷却到现在的剩余温度.第三，测量表明，不论在宇宙什么天体（包括太阳），氦丰度的值都在24%左右，这与大爆炸理论氦丰度的值相符.
2 宇宙的大小
表面上看来，天空中的星星数也数不清，数目无限多，宇宙的空间也应无限大.实际上宇宙的大小是有限度的，半径有140多亿光年，但没有边际，即宇宙有限无边.这似乎很难理解，因为我们过多的考虑了普通空间（体积），如果换成面就好理解了.我们知道地球的表面积是有限的，但因为地球的表面是球面，因此并没有头.地球的表面就是有限无边的.宇宙也是一样，体积有限但是没有头.所以火箭飞速行驶，走啊走啊，最终只能又回到原来的地方.宇宙的空间，就其本质来说是曲面的.这样考虑当然是有证据的.例如以地球为中心，在10亿光年半径之中的星星和20亿光年半径之中的星星数目之比，如果是普通空间，应该是1∶8.但是因为空间是曲面的，所以实际不是那样.
既然宇宙是有限的，也许有人会问，宇宙的外侧是什么样的？所谓“外侧”是以空间是无限的，空间的一部分是宇宙的说法为前提的.实际上，空间无限只不过是人的随意想象，就像人们认识地球之前，顽固地相信大地各处都是平直沿伸的，地面积是无限的，而实际上地球表面是曲面的，地面积也是有限的那样，空间（即宇宙）的大小也是有限的.在空间以外什么也没有，那里不成为自然科学的研究对象.
3 宇宙的中心
宇宙既然是有限的，那么星星的数目也是有限的.这样，我们似乎可以求出每个星星的重心，然后就可以求出整个宇宙的重心，于是，这就是宇宙的中心了.实际上，宇宙的中心是求不出来的.同前面一样，换成球面就容易理解了.如果地球小范围内有两个小岛，那么我们可以求得两岛的重心在两岛之间（当然也在球面上）.可是一考虑球面的全体，重心决定不了了.同样，在整个宇宙空间中，也不可能求出宇宙的中心.因此，宇宙是既无中心也无边界的.
4 宇宙的空间
相对论表明，我们生活的宏观宇宙是四维空间（有长度、宽度、高度、时间的空间），为了便于对空间的理解，我们通过以下例子说明.
在三维空间有一根棒，它有长度、宽度和高度，棒可以沿Ox，Oy，Oz轴任意移动，也可以在该三维空间任意转动（如图1所示）.
三维空间的棒在一维空间只有长度，无宽度和高度，且一维棒的长度是不确定的，它是三维空间的棒在一维空间的投影，如果棒与由Ox所确定的一维空间平行时，棒就长些，不平行时，棒就短些（如图2所示）.三维空间的棒在一维空间，只能沿Ox轴移动（因为在此之外没有别的空间）.
三维空间的棒在二维空间有长度和宽度，但无高度， 且棒的长度也是不确定的，它是三维空间的棒在二维空间的投影，如果棒与Ox，Oy所确定的二维空间（平面）平行时，棒就长些，不平行时，棒就短些（如图3所示）.三维空间的棒在二维空间能沿Ox，Oy移动，也能在Ox，Oy确定的平面内转动.
同样，我们所说的三维空间棒的长度也是不确定的，它是四维空间一定长度的棒在三维空间的投影.若棒变短，那么使棒投影的长度变短就行了，要实现这一点，由相对论可知，使棒以非常快的速度（接近光速）运动即可（如图4所示）.
5 宇宙的演化趋势
早前的研究认为，宇宙大爆炸后，由于物质（可见物质和暗物质）引力的作用，其膨胀速度将越来越小，为减速运动.而最新的研究表明，宇宙中除了物质引力使宇宙膨胀减速之外，还有一种使宇宙加速膨胀的力量，我们称为暗能量（dark energy），它占据宇宙成分的3/4.对于暗能量我们还知之甚少，但是不管它是什么，它与宇宙学的观察结果符合的很完美.在宇宙形成的最初五六十亿年，物质引力起决定性作用，宇宙在减速膨胀.随着膨胀的继续，物质被稀释，引力越来越弱，暗能量逐渐占据了上风，宇宙开始加速膨胀.今年的诺贝尔物理学奖的获得，正是因为天文学家发现了宇宙确实在加速膨胀.
通过以上对宇宙学内容的分析，期望对学生学习这部分内容有所启发，进而激发学生探索未知领域的兴趣.
宇宙学作为现代科技的最前沿，在物理教学中也应该有所体现.早在2002年下半年制订的全日制高中物理新课程标准中对此已经给出了明确的学习标准：要求学生了解宇宙的演化与发展，关注宇宙学研究的新进展，知道空间的有关概念.为此，我们按标准要求对现代天文学的知识作如下通俗的概括.
1 宇宙的起源
宇宙起源于一次猛烈的爆炸，这里的爆炸并不是平常所见的炸弹的爆炸，而是空间本身的爆炸.在这个原始爆炸力的推动下，现在的宇宙仍在不断地膨胀，如同一个均匀布满星点的气球，随着气球的膨胀，星点之间的距离不断增大.
宇宙起源于大爆炸的科学依据.首先，现在的观测事实表明，星系光谱普遍向红端移动——星系红移，只有星系退行才会出现这种情况.其次，1964年两位美国工程师彭齐亚斯（A·Penzias）和威尔逊（R·W·Wilson）发现宇宙各处普遍存在3.5 K（后来又修正为2.7 K）的微波背景辐射，这是宇宙由开始的高温状态经不断膨胀、不断降温冷却到现在的剩余温度.第三，测量表明，不论在宇宙什么天体（包括太阳），氦丰度的值都在24%左右，这与大爆炸理论氦丰度的值相符.
2 宇宙的大小
表面上看来，天空中的星星数也数不清，数目无限多，宇宙的空间也应无限大.实际上宇宙的大小是有限度的，半径有140多亿光年，但没有边际，即宇宙有限无边.这似乎很难理解，因为我们过多的考虑了普通空间（体积），如果换成面就好理解了.我们知道地球的表面积是有限的，但因为地球的表面是球面，因此并没有头.地球的表面就是有限无边的.宇宙也是一样，体积有限但是没有头.所以火箭飞速行驶，走啊走啊，最终只能又回到原来的地方.宇宙的空间，就其本质来说是曲面的.这样考虑当然是有证据的.例如以地球为中心，在10亿光年半径之中的星星和20亿光年半径之中的星星数目之比，如果是普通空间，应该是1∶8.但是因为空间是曲面的，所以实际不是那样.
既然宇宙是有限的，也许有人会问，宇宙的外侧是什么样的？所谓“外侧”是以空间是无限的，空间的一部分是宇宙的说法为前提的.实际上，空间无限只不过是人的随意想象，就像人们认识地球之前，顽固地相信大地各处都是平直沿伸的，地面积是无限的，而实际上地球表面是曲面的，地面积也是有限的那样，空间（即宇宙）的大小也是有限的.在空间以外什么也没有，那里不成为自然科学的研究对象.
3 宇宙的中心
宇宙既然是有限的，那么星星的数目也是有限的.这样，我们似乎可以求出每个星星的重心，然后就可以求出整个宇宙的重心，于是，这就是宇宙的中心了.实际上，宇宙的中心是求不出来的.同前面一样，换成球面就容易理解了.如果地球小范围内有两个小岛，那么我们可以求得两岛的重心在两岛之间（当然也在球面上）.可是一考虑球面的全体，重心决定不了了.同样，在整个宇宙空间中，也不可能求出宇宙的中心.因此，宇宙是既无中心也无边界的.
4 宇宙的空间
相对论表明，我们生活的宏观宇宙是四维空间（有长度、宽度、高度、时间的空间），为了便于对空间的理解，我们通过以下例子说明.
在三维空间有一根棒，它有长度、宽度和高度，棒可以沿Ox，Oy，Oz轴任意移动，也可以在该三维空间任意转动（如图1所示）.
三维空间的棒在一维空间只有长度，无宽度和高度，且一维棒的长度是不确定的，它是三维空间的棒在一维空间的投影，如果棒与由Ox所确定的一维空间平行时，棒就长些，不平行时，棒就短些（如图2所示）.三维空间的棒在一维空间，只能沿Ox轴移动（因为在此之外没有别的空间）.
三维空间的棒在二维空间有长度和宽度，但无高度， 且棒的长度也是不确定的，它是三维空间的棒在二维空间的投影，如果棒与Ox，Oy所确定的二维空间（平面）平行时，棒就长些，不平行时，棒就短些（如图3所示）.三维空间的棒在二维空间能沿Ox，Oy移动，也能在Ox，Oy确定的平面内转动.
同样，我们所说的三维空间棒的长度也是不确定的，它是四维空间一定长度的棒在三维空间的投影.若棒变短，那么使棒投影的长度变短就行了，要实现这一点，由相对论可知，使棒以非常快的速度（接近光速）运动即可（如图4所示）.
5 宇宙的演化趋势
早前的研究认为，宇宙大爆炸后，由于物质（可见物质和暗物质）引力的作用，其膨胀速度将越来越小，为减速运动.而最新的研究表明，宇宙中除了物质引力使宇宙膨胀减速之外，还有一种使宇宙加速膨胀的力量，我们称为暗能量（dark energy），它占据宇宙成分的3/4.对于暗能量我们还知之甚少，但是不管它是什么，它与宇宙学的观察结果符合的很完美.在宇宙形成的最初五六十亿年，物质引力起决定性作用，宇宙在减速膨胀.随着膨胀的继续，物质被稀释，引力越来越弱，暗能量逐渐占据了上风，宇宙开始加速膨胀.今年的诺贝尔物理学奖的获得，正是因为天文学家发现了宇宙确实在加速膨胀.
通过以上对宇宙学内容的分析，期望对学生学习这部分内容有所启发，进而激发学生探索未知领域的兴趣.