第五章 宇宙的起源与演化.ppt

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1、第五章 宇宙的起源与演化,一、宇宙的起源和演化 二、生命的起源（化学进化） 三、生命的演化（生物进化） 四、对生命和相关问题的思索,1 宇宙，是创生还是自创生？ 1）创生，原始、宗教的理论。 （1）盘古开天地之说。,一、宇宙的起源和演化 （一）几种宇宙起源说,（2）耶稣创世纪之说。,2） 自创生，以现代科学框架为基础的理论。“宇宙学” （1）静态宇宙模型 （2）膨胀宇宙模型 （3）大爆炸宇宙模型,一、宇宙的起源和演化 （一）几种宇宙起源说 1 宇宙，是创生还是自创生？ 1）创生，原始、宗教的理论。,（二）宇宙学中的几种模型介绍 1静态宇宙模型1）宇宙是一个四维的时空连续区，具有有限空间体积，表

2、现为自身闭合，近似于球面空间。2）天体均匀地分布在庞大的空间内。,一、宇宙的起源和演化,特点： （1）有限无界性。弯曲的封闭体 （2）有物质无运动。,一、宇宙的起源和演化 （二）宇宙学中的几种模型介绍 1静态宇宙模型,2膨胀宇宙模型 1930年英国天文学家爱丁顿提出了膨胀宇宙的假说。,（二）宇宙学中的几种模型介绍,（三）宇宙大爆炸与演化 1宇宙如何爆炸1） 宇宙起源于一个“原始火球”。 温度极高，物质密度极大。2）是充满整个空间的爆炸。,一、宇宙的起源和演化,2 宇宙如何演化第一阶段，宇宙极早期第二阶段，元素起源期 （核合成阶段）,一、宇宙的起源和演化 （三）宇宙大爆炸与演化,第三阶段，实物阶

3、段,（四）大爆炸假说的思考与问题 1通过演绎，可得出如下结论：1）膨胀使现有星球离我们远去，但星系互相远离的速度并不是到处都均匀一致。2）现在的宇宙中应残存着热辐射场；由于膨胀，原辐射的温度会不断下降。3）残存辐射场应携带有当时物质分布的信息。4）认为粒子族的总数不应超过4个或5个。,一、宇宙的起源和演化,2存在难以跳跃的障碍：1）奇点问题。2）物质各项同性问题。3）某些星系运动异常，难以和全部星系保持和谐。4）微波背景辐射表明，当时和现存的背景都是均匀一致的。,一、宇宙的起源和演化 （四）大爆炸假说的思考与问题,3启示：1）生动勾画了宇宙的起源过程。2）大爆炸宇宙模型揭示了宇宙有生有灭，有其

4、产生与消亡的历史。3）人们的认识是一个不断深入的过程。,一、宇宙的起源和演化 （四）大爆炸假说的思考与问题,（五）宇宙的未来和恒星的归属 1宇宙的未来：1）宇宙封闭说（振荡性模型）,一、宇宙的起源和演化,2）宇宙开放说（膨胀性模型）,一、宇宙的起源和演化 （五）宇宙的未来和恒星的归属 1宇宙的未来：,2恒星的归属 1）白矮星形态 2）中子星形态3）黑洞形态,（五）宇宙的未来和恒星的归属,1180 亿年前，宇宙起源并开始演化。 250亿年前，太阳系起源并开始演化。 346亿年前，地球诞生，无机物形态的演化。435亿年前，有机物的出现和生命的进化。,二、生命的起源（化学进化）,创世说,地球上生命的

5、起源,热泉生态系统,自组织起源说,生 命 活 力 论,生 命 的 起 源,自然发生说,目的论,宇 宙 胚 胎 说,1神创论2目的论1）外在目的论2）内在目的论,二、生命的起源（化学进化）,（一）生命起源的几种观点,内容“四因说” （1）质料因事物是什么物质构成的； （2）形式因事物本质属性（含结构、功能）是什么样的模式； （3）动力因事物形成和运动是由什么样的作用力决定的； （4）目的因事物运动最终要达到什么样的目的。,（一）生命起源的几种观点2目的论2）内在目的论,3生命活力论 4自然发生论 5宇宙胚胎说（遍原论）1）外星人带来的生命。2）陨石中含有构成生物体所需要的有机物。 6热泉生态系统

6、 7自组织起源说,（一）生命起源的几种观点,条件：一个远离平衡态的非线性的开放系统； 机理：系统通过不断与外界交换物质和能量，造成内部某个参量的变化达到一定的阈值，因涨落使系统可能发生突变； 结果：由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。“有序”意味着在某些方面的对称性减少或对称性破缺。“无序”意味着在某些方面具有更多的对称性。系统的对称性越高，有序度越低。,普里戈金(Ilya Prigogine) 耗散结构理论,这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持，称之为“耗散结构” 。 又称为自组织现象。,普里戈金(Ily

7、a Prigogine) 耗散结构理论,1原始地球是一个开放系统2原始地球内的非线性相干1）原始大气中各种物质之间的相互作用。2）原始大气物质与地面物质之间的相互作用。3）地面物质之间的相互作用。 3原始地球是一个远离平衡的体系 4原始地球中的涨落起重要作用,（二）原始地球的耗散结构,1从原始大气到简单有机物1）生命起源的条件 （1）物质基础 （2）能量催化 （3）生成场所 2）转变的结果生成有机小分子,（三）生命是通过化学途径起源的,1从原始大气到简单有机物,美国化学家米勒模拟原始地球环境的实验。,2从简单有机物到生物大分子1）生物大分子生命的直接构成物2）转变的状况,（三）生命是通过化学途

8、径起源的,3从生物大分子到原始生命1）生命现象的要求 （1）能够形成独立的体系，以使自己区别于环境； （2）独立的体系能够长期存在，也能够更新、复制自己和繁衍。,（三）生命是通过化学途径起源的,2）关于生命现象出现的两种理论 （1）团聚体说 （2）微球体说 3）先有蛋白质，还是先有核酸？ 长期争论的问题 以前的观点： 核酸具有遗传信息但无催化作用； 蛋白质具有催化作用而不携带遗传信息。,（三）生命是通过化学途径起源的 3从生物大分子到原始生命,原始生命起源于 。过程如下：,非生命物质,无机物,小分子有机物,大分子有机物,原始生命,原始海洋,这一过程至今还未能通过实验验证！,二、生命的起源（化学

9、进化）,（一）细胞的发生与进化 1细胞是生物体的基本单位。 2细胞分类1）真核细胞(eukaryocyte) ：由细胞膜、细胞质和细胞核等构成。 2）原核细胞： (procaryotic cell)细胞核仅具一条裸露的DNA，没有核膜，称为原核或拟核。,三、生命的演化（生物进化）,4从原核细胞到真核细胞的进化,（一）细胞的发生与进化,原始细胞,原核细胞,真核细胞,动物,植物,蓝藻等,（二）生物进化进化中的辩证法1从无细胞到细胞2从异养到自养，再到异养3从厌氧呼吸到喜养呼吸4从无性繁殖到有性繁殖1）进化过程和生殖形式：2）无性繁殖的特点：,三、生命的演化（生物进化）,5从单一到多极 原始生命微生

10、物、动物、植物1）结构与功能的丰富和统一。2）进化与退化的统一。3）中介与两极间的统一。4）优势与发展的统一。 6从水生到陆生,三、生命的演化（生物进化） （二）生物进化进化中的辩证法,（一）地球并非天之骄子 1地球环境的特殊性1）大气环境的特殊性2）地面温度的特殊性3）水圈存在的特殊性 .类地系统的可能性,四、对生命和相关问题的思索,（二）关于生命及其特征 1什么是生命1）历史上出现的三大观点： （1）生机论 （2）机械论 （3）唯物辩证生命观论,四、对生命和相关问题的思索,2）对“蛋白质是生命存在方式”的理解 （1）生命必然和某种蛋白质相联系。 （2）生命中的蛋白质必然进行新陈代谢。 （3）生命的要素包括刺激感应、收缩性、成长的能力和内在的运动,（二）关于生命及其特征,1什么是生命,2生命的基本特征1）自我更新。（物质和能量代谢）2）自我复制。3）自我调节。,四、对生命和相关问题的思索,（二）关于生命及其特征,1系统与环境的统一1）环境的影响2）系统的决定作用,（三）生物进化中的规律,2必然和偶然的统一 3连续和间断的统一,四、对生命和相关问题的思索,（三）生物进化中的规律,