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【霍金《宇宙的未来》原文阅读 】
宇宙的未来
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。
【《宇宙的未来》课文说明】
一 背景知识
中国是最早进行天文观测的国家之一，在殷商甲骨文里，就有许多天文观测记录。汉语“宇宙”一词出现较早。战国时期的尸佼在他的著作《尸子》中就说：“上下四方曰宇，往古来今曰宙。”东汉的高诱在《淮南子·原道训》注中也说：“四方上下曰宇，古往今来曰宙。”
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600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火旋转。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。
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，氦的丰度相近，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(课文中涉及到)。
二 内容理解
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。但科学家仍然有信心。
提到预言，人们会不由自主地想到古代的巫术。女巫把自己“弄得精神恍惚”，不过是为了增加点神秘色彩，“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。也许，科学预言并不比巫师或宗教预言家的预言更可靠，但预言宇宙的未来，还是可能的。
当然，我们现在还不知道一些极端条件下的物理定律，但这并不影响我们对宇宙未来演化的预测，因为这些定律的物理方程是不稳定的，不会有确切的解──就像我们用手旋转赌盘，你感觉不到用力的微小变化，但指针却停留在不同的地方。同样道理，对五天以外的天气情况作预报是相当困难的，因为复杂得难以计算；即使我们知道了制约大脑的所有方程，也不能对人类的行为作出预测，因为小小的改变会导致截然不同的结果。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。宇宙正在膨胀，其他星系正在离我们远去。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”；反过来说，如果宇宙的膨胀率和平均密度不是“处处相同”，各个方向上的宇宙微波背景辐射就不会如此一致。“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。”
现在，宇宙中星系之间的距离在增大，“但是人们预料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。”“大挤压”和“大爆炸”前的状态一样，“是具有无限密度的状态，物理定律在这种状态下失效。”
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，而时间本身就会在大挤压处终结。”
计算宇宙的平均密度并不容易。“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。”即使加上“气体云的质量”，临界值最多是百分之一。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。因为宇宙中还有许多暗物质。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。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。”这样，“在大约一百亿年以后，宇宙中大多数恒星都已把燃料耗尽”，走向灭亡。因它们的质量的不同，或者变成白矮星，或者变成中子星，或者变成黑洞。
霍金对黑洞的解释是：“空间—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。”(《时间简史》一书所附《小辞典》)但是，也许“黑洞并不像被描绘的那样黑”，根据量子力学的测不准原理，如果黑洞中有一颗粒子的位置是确定的，那么它的速度就有可能超过光速“逃离黑洞”。
我们不能相信已有的确定证据，是因为还有别的理论在探讨宇宙的奥秘。人择原理和暴涨理论就是其中的两种。
宇宙是继续膨胀还是可能收缩，这取决于宇宙现有密度。在对这个问题没研究清楚之前，科学家也不得不认为“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。”
三 演讲的特点
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”。
《宇宙的未来》解题指导
一 设计此题，是为了让学生透过生动的比喻，来理解作者所要说明的科学道理。
1我们目前还不知道“制约宇宙的有关定律”。即使知道了，它的“物理方程的解”也会出现混沌性质，不可能有确解。
2“宇宙在大挤压处终结”，终结就是死亡，再讨论时空问题，或者再问“在这‘之后’的事件”，已毫无意义。
二 设计此题，是为了让学生提炼出作者所论证的一些观点及论据。
宇宙中存在暗物质的证据有两个。“一个来自于螺旋星系”，如果没有暗物质的引力作用，这些旋转的星系早就被甩开了。“另一个证据来自于星系团”，这些星系团“成团地集中在一起”，其中个别星系运动速度非常高，若不是存在暗物质，“这些星系团就会飞散开去”。
作者在说明现在的宇宙密度可能就在临界状态时，列举了两种假说。一是“人择原理”：可能存在多个宇宙，只有那些接近临界密度的宇宙，才有我们这些“智慧生物”去问这个问题。二是“暴涨理论”：宇宙可能从一个微小的尺度暴涨到我们现在的临界状态。
三 设计此题，是为了让学生注意文章幽默的语言风格，体会演讲辞的特点。文章中幽默的话语，除了“课文说明”中提到的一段，还有很多，如，说古代的女巫“通常是被毒药或火山隙溢出的气体弄得精神恍惚的女人”，说明她们作预言需要借助于神秘的力量，语言夸张而带有讽刺意味；同样，在讽刺近代宗教预言家时说：“幸运的是，数人名看来要花很长的时间”，将“末日预言者”的尴尬处境含蓄幽默地揭露出来；一句“否则的话，物理学家就会在赌场发财”，将“轮赌盘”的不确定性和“制约宇宙的有关定律”的物理方程的解具有混沌性质一语说透，妙趣横生。另外尚有：“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”；“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。”；“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。”等等。
《宇宙的未来》教学建议
本课用三课时自读。
这篇课文涉及的科学知识比较深，但也不难懂。在教学中，教师可参考“课文说明”及“有关资料”部分，帮助学生读懂课文。在此基础上，找出课文的重点难点，结合完成课后练习，加深对课文的理解。
课文的主体部分，论述了宇宙中物质密度问题，这是课文的重点，从理解上来说，也是难点。宇宙中物质的密度，决定了引力的大小。物质密度大，引力就大；物质密度小，引力就小。物质密度的大小，如果超过了一个临界值，就会发生质的变化。依据大爆炸宇宙学，宇宙的未来只有两种命运：继续膨胀或坍缩。目前的观测表明宇宙“至少在一百亿年内不会停止膨胀”，但由于宇宙中存在着许多暗物质，也许还存在一些我们尚不十分明了的原因，在遥远的未来，它会不会坍缩，还是一个未解之谜。
在教学中，可以请物理学习好的学生或爱好天文的学生，结合自己的学习或知识，就课文内容作一些引申发挥。现在，宇航、天文观测等科学研究都具有世界性，经常有一些有关的报道。有条件的地方可组织参观一次科技馆或天文馆。
(《高中语文第六册教师教学用书》 人民教育出版社中语室)
【《宇宙的未来》教学设计】
《宇宙的未来》教学设计
江苏江都市丁沟中学张广祥提供
［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。
【《宇宙的未来》教案 】
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。
【《宇宙的未来》同步练习 】
基础题：
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。
皮萨（píshā）: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、下列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。
4．依次填入下面语段横线处的词语，最恰当的一组是( )
①半个世纪以来，党的三代领导集体对南水北调工程十分关心、高度重视，南水北调工程的建设，__________了新中国几代工程技术人员的心血和智慧。
②“神舟”四号在辽阔的宇宙空间遨游了六天零十八小时，__________了大量珍贵的科学数据。于2003年1月15日晚7时多内蒙古中部成功着陆。
③据有关人士____________，在双方签定的合约中，阿里·哈恩必须率领中国人杀进2006年世界杯决赛圈。
A．凝结 搜集 透露 B．凝聚 收集 透露
C．凝聚 搜集 披露 D．凝结 收集 披露
5．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．十六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。
6．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
7、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：
答案：1、B （ A混hùn;C 昧mèi,三昧，是佛教重要修行方法之一，借指事物的诀要。萨sà;D 罄qìng）2、A (B幅员C赡养D 制宜) 3、D(杳无音讯：指远得不见踪影。可改为“无声无息”) 4、B “凝聚”是“聚焦”、“积聚”之义，而“凝结”是“由气体变成液体或由液体变成固体”之义。“收集、搜集”都有“使聚焦在一起”的意思，但“搜集”还有到处“寻找”搜罗的过程，然后才聚焦到一起的意思。“披露”是“发表、公布、表露”之义，而“透露”是泄漏或显露（消息、意思等） 5、B A项不合逻辑，应为“对东南亚和平稳定构成威胁”；C成分残缺，在“再就业”后加“工作”；D项搭配不当，应为“开创了……新思路” 6、B 7、①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 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。
提升题：
8、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。” 答：
9.课文中霍金对宇宙未来的预言，你怎么看? 答：
10 、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：
11、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：
答案：8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。9、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，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。10、答案参考：从作者霍金的身上，能感受到高尚的人格魅力。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，可以这样评价：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。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。11、(1)身残志坚，永不倒下，顽强奋斗，决不屈服于悲惨的命运。（2)要想取得巨大的成就，必须具有巨大的毅力和超人的意志力。
创新题
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》)
12. 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”。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
答案：12.B（“引力波探测器已经在20世纪末建成”不合文意，原文是“可望建成”。）13.D（A.并非“关键”B.并非“实施”；C.并非“实验研究”。）14.A（B.并未测到引力波的讯号；C.原文是“将”，并非已经成为事实。D.并非由于“热”了而面临突破。）15.C（并非“统一”，而是“大统一”。
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