宇宙的起源

詹姆?哈特爾和我發(fā)現(xiàn)宇宙自發(fā)創(chuàng)生的圖景有一點像泡泡在沸騰的水中形成。其思想是，宇宙最可能的歷史像是泡泡的表面。許多小泡泡出現(xiàn)，然后再消失。這些對應于微小的宇宙，它們膨脹，但在仍然處于微觀尺度時再次坍縮。它們是另外可能的宇宙，由于不能維持足夠長的時間，來不及發(fā)展星系和恒星，更不用說智慧生命了，所以我們對它們沒有多大興趣。然而，這些小泡泡中的一些會膨脹到一定的尺度，到那時就可以安全地逃避坍縮。它們會繼續(xù)以不斷增大的速率膨脹，形成我們看到的泡泡。它們對應于開始以不斷增加的速率膨脹的宇宙。這就是所謂的暴脹，正如每年的價格上漲一樣。

通貨膨脹的世界紀錄應歸一戰(zhàn)以后的德國。在18個月期間價格膨脹了一千萬倍。但是，它和早期宇宙中的暴脹相比實在微不足道。宇宙在比一秒還微小得多的時間內膨脹了10的30次方倍。和通貨膨脹不同，早期宇宙的暴脹是非常好的事情。它產生了一個非常巨大的均勻的宇宙，正如我們觀察到的。然而，它不是完全均勻的。在對歷史求和中，稍微具有無規(guī)性的歷史和完全均勻和規(guī)則歷史的概率幾乎相同。因此，理論預言早期宇宙很可能是稍微不均勻的。這些無規(guī)性在從不同方向來的微波背景強度上引起小的變化。利用MAP(微波各向異性)衛(wèi)星已經觀察到微波背景，發(fā)現(xiàn)了和預言完全一致的變化。這樣，我們知道自己正在正確的道路上前進。

早期宇宙中的無規(guī)性，意味著在有些區(qū)域的密度，比其他地方的稍高。這些額外密度的引力吸引使這個區(qū)域的膨脹減緩，而且最終能夠使這些區(qū)域坍縮形成星系和恒星。請仔細看這張微波天圖(略)。它是宇宙中一切結構的藍圖。我們是極早期宇宙的量子起伏的產物。上帝的確在擲骰子。

在過去的百年間，我們在宇宙學方面取得了驚人的進步。廣義相對論和宇宙膨脹的發(fā)現(xiàn)，粉碎了永遠存在并將永遠繼續(xù)存在的宇宙的古老圖像。取而代之，廣義相對論預言，宇宙和時間本身都在大爆炸處起始。它還預言時間在黑洞里終結。宇宙微波背景的發(fā)現(xiàn)，以及黑洞的觀測，支持這些結論。這是我們的宇宙圖像和實在本身的一個深刻的改變。

雖然廣義相對論預言了宇宙來自于過去一個高曲率的時期，但它不能預言宇宙如何從大爆炸形成。這樣，廣義相對論自身不能回答宇宙學的核心問題，為何宇宙如此這般;然而，如果廣義相對論和量子論相合并，就可能預言宇宙是如何起始的。它開始以不斷增大的速率膨脹。這兩個理論的結合預言，在這個稱作暴脹的時期，微小的起伏會發(fā)展，導致星系、恒星以及宇宙中所有其他結構的形成。對宇宙微波背景中的小的非均勻性的觀測，完全證實了預言的性質。這樣，我們似乎正朝著理解宇宙起源的正確方向前進，盡管還有許多工作要做。當我們通過精密測量空間航空器之間的距離，進而能夠檢測到引力波的時候，就會打開極早期宇宙的新窗口。引力波從最早的時刻自由地向我們傳播，所有介入的物質都無法阻礙它。與此相比較，自由電子多次地散射光。這種散射一直進行到30萬年后電子被凝結之前。

盡管我們已經取得了一些偉大成功，但并非一切都已解決。我們觀察到，宇宙的膨脹在長期的變緩之后，再次加速。對此理論還不能理解清楚。缺乏這種理解，對宇宙的未來還無法確定。它會繼續(xù)地無限地膨脹下去嗎?暴脹是一個自然定律嗎?或者宇宙最終會再次坍縮嗎?新的觀測結果、進步的理論正迅速涌來。宇宙學是一個非常激動人心和活躍的學科。我們正接近回答這些古老的問題：我們?yōu)楹卧诖?我們從何而來?

(選自2006年《霍金在人民大會堂的演講》)

6.從原文看，下列對“宇宙自發(fā)創(chuàng)生的圖景”相關內容的說明正確的一項是( )

A.廣義相對論和宇宙膨脹的發(fā)現(xiàn)，粉碎了永遠存在并將永遠繼續(xù)存在的宇宙的古老圖像，因為宇宙和時間本身都在大爆炸處起始。

B.宇宙自發(fā)創(chuàng)生的圖景是由“我”(霍金)與詹姆?哈特爾發(fā)現(xiàn)的，這一理論完全可以回答從何處來、因何在此的問題。

C.微小的宇宙的膨脹，在由于仍然處于微觀尺度時再次坍縮。只有當膨脹到一定的尺度，才可以安全地逃避坍縮，并且以不斷增大的速率膨脹，形成早期宇宙中的暴脹，進而形成星系和恒星。

D.宇宙學是一個非常激動人心和活躍的學科。我們正接近回答這些古老的問題：我們?yōu)楹卧诖?我們從何而來?

7.下列表述，不符合原文意思的一項是( )

A.宇宙在比一秒還微小得多的時間里膨脹了10的30次方倍，產生了一個非常巨大的均勻的宇宙，因此，早期宇宙的暴脹是非常好的事情。

B.利用MAP(微波各向異性)衛(wèi)星觀察到微波背景，發(fā)現(xiàn)了與早期宇宙可能是稍微不均勻的預言完全一致的變化。

C.科學家觀察到，宇宙的膨脹在長期的變緩之后，再次加速。但對此運用廣義相對論理論已經可以解釋其內在的成因。

D.早期宇宙的無規(guī)性，使得某些區(qū)域的密度增高，同時又使得這個區(qū)域的膨脹減緩，而且最終能夠使這些區(qū)域坍縮形成星系和恒星。

8.依據(jù)原文的信息，下列推斷正確的一項是( )

A.早期宇宙的膨脹與第一次世界大戰(zhàn)的德國的通貨膨脹一樣，在18個月里居然膨脹了一千萬倍，令人驚異。

B.廣義相對論預言宇宙來自于過去一個高曲率的時期，但它不能預言宇宙如何從大爆炸形成，其自身也不能回答宇宙學的核心問題。

C.廣義相對論預言宇宙和時間本身都在大爆炸處起始，時間也將在黑洞里終結，而宇宙微波背景的發(fā)現(xiàn)，以及黑洞的觀測，卻沒有支持這些結論。

D.新的宇宙理論對宇宙的未來、宇宙的無限膨脹、暴脹的自然性、宇宙的再次坍縮都有了一個明確的答復。

(二)閱讀下面的文字，完成6～8題。

人類目前已經給地面交通、海洋航運和空中飛行制定了合理的交通規(guī)則，以避免事故和混亂。面對太空混亂的交通現(xiàn)狀，人類卻缺乏有力措施。各種高速運轉的太空垃圾幾乎不受任何管制，對人類的航天安全構成巨大的威脅。

人類將衛(wèi)星等航天器送入太空已經有五十年的歷史了。大多數(shù)衛(wèi)星的探測器進入地球軌道后只能發(fā)揮幾年的作用，有的甚至一進入軌道就宣布失效了?？茖W家將人類航天活動留下的火箭、衛(wèi)星等飛行器殘骸在空間形成的垃圾統(tǒng)稱為太空碎片，即太空垃圾。20世紀80年代是世界各國衛(wèi)星發(fā)射的高峰期，每年向太空發(fā)射的不同用途的衛(wèi)星不下幾百顆，而每一次發(fā)射都是一次制造太空垃圾的過程。歐洲宇航局的太空專家稱，人類從地面利用雷達和望遠鏡觀測的太空碎片數(shù)量大概是13 000多個。其中，地球軌道上至少飄浮著400余個火箭以及衛(wèi)星的殘骸，它們目前大多正高速繞地球運行。

太空碎片的平均運行速度是10公里/秒，其破壞力與速度的平方成正比。這樣的破壞力是航天器所無法抵御的。太空碎片的增多會對航天器構成巨大威脅，一旦受到碎片的撞擊，航天器就會解體;而解體之后的航天器就變成了更多的碎片，會危害其他的航天器。據(jù)統(tǒng)計，到目前為止，地球軌道上已經發(fā)生過大約200次這樣的爆炸了，而每一次爆炸的后果就是制造更多的太空垃圾，更多的太空“殺手”。

近日，國際航天安全促進協(xié)會在意大利羅馬召開航天安全專題研討會，專門研討太空交通管制問題。建立航天安全促進系統(tǒng)則是目前實現(xiàn)太空交通管制的重要途徑。美國安全世界基金會技術顧問布萊恩?維登：“到目前為止航天安全還僅僅是軍事領域的話題。促進航天安全對于太空的軍事應用極端重要，但實際上民用太空領域也特別需要航天安全。航天安全促進系統(tǒng)需要一個國際環(huán)境，與航空領域的國際協(xié)作是同樣的道理，但現(xiàn)在還是很少有公司或國家在這一領域投入相應的資源。”

為了促進這一系統(tǒng)的形成，從科研機構到跨國公司，再到衛(wèi)星觀測站等各方參與者，已經收集了大量的必要數(shù)據(jù)。目前最大的困難就是如何融合這些類型各異的資源使之形成一致的可用資源，同時還要兼顧到各種不同資源的版權和商業(yè)機密。一些具體負責地球通信衛(wèi)星運行的商業(yè)公司也已經意識到了航天安全的重要性，并開始有所行動。美國防務信息研究中心主任、空間安全專家特麗莎?赫金斯認為，民用航天安全體系可以向各方(國)提供安全數(shù)據(jù)，而且完全與政治利益無關，從而保證太空利用的透明度、緩解太空中的緊張關系。赫金斯說：“首先就是要求全球各衛(wèi)星通信公司以及公司與政府之間能夠建立航天安全數(shù)據(jù)共享機制，這是最關鍵的第一步。

現(xiàn)在制定合理的太空交通規(guī)則還只是處于初步的專家呼吁階段，究竟太空交通管制會在什么時候能夠成為國際上的公約法律，成為世界各航天大國共同遵守的法規(guī)呢?專家認為這將是一個漫長的過程。

(選自《北京科技報》2010年1月6日，有刪改)

6.下列各項中，對“太空交通現(xiàn)狀”的理解，準確的一項是( )

A.太空交通秩序混亂，太空垃圾威脅巨大。各種高速運轉的衛(wèi)星和航天器的殘骸幾乎不受任何管制。

B.人類發(fā)射一次衛(wèi)星就制造一次太空垃圾。世界各國每年向太空發(fā)射的不同用途的衛(wèi)星不下幾百顆。

C.太空碎片直接威脅到太空航天器的安全。航天器的速度與太空碎片成正比時會解體成更多的碎片。

D.航天器爆炸就制造太空垃圾和太空“殺手”。到目前為止，太空已發(fā)生大約200次這樣危險的爆炸。

7.下列有關“建立航天安全促進系統(tǒng)”的表述，不正確的一項是( )

A.為避免航天事故和混亂，制定合理的太空交通規(guī)則迫在眉睫。建立航天安全促進系統(tǒng)則是現(xiàn)在實現(xiàn)太空交通管制的重要途徑。

B.建立航天安全促進系統(tǒng)首先最關鍵的就是要求全球各衛(wèi)星通信公司以及公司與政府之間能夠建立航天安全數(shù)據(jù)共享機制。

C.為了促進這一系統(tǒng)的形成，除各科研機構、跨國公司、衛(wèi)星觀測站等參與者外，一些相關的商業(yè)公司也因航天安全而有所行動。

D.建立這一促進系統(tǒng)需要一個國際環(huán)境，世界各國都可以向民用航天安全體系提供安全數(shù)據(jù)，從而緩解太空中緊張的政治關系。

8.根據(jù)原文提供的信息，下列推斷正確的是 …( )

A.航天大國一旦達成共識來建立航天安全促進系統(tǒng)，這不僅可使世界各航天大國之間的信息交流和資源共享，還可以維護各國利益。

B.解決了如何融合各類型資源并形成一致的可用資源的難題，同時兼顧到各類資源的版權和商業(yè)機密，航天安全促進系統(tǒng)有望形成。

C.從進入太空領域到今天的50年來，人類遺留在太空的垃圾至少有13 000個，它們大多正高速繞地球運行，從而對人類構成巨大威脅。

D.鑒于太空垃圾對航天安全的巨大威脅，專家們已經在重視。這意味著實施太空交通管制和加強太空研究就能避免太空災難。

9.把下面長句改換成兩個短句，要求層次清楚，語意連貫得體，不改變原意，可以適當更換詞語。

在遙遠的東方，成為耀眼的明星，有點殘疾的那個不茍言笑的英國老頭史蒂芬?霍金，憑著他的英姿、他的智者風度，讓黃皮膚的學人智者、青年老年們一飽眼福，猶如進行了一次圣潔的學術洗禮。

10.根據(jù)下列內容傳達出的信息要點，擬一條一句話新聞。(不超過30個字)

隸屬于中國科學協(xié)會的中國空間科學學會在廣西北海召開研討會，一批空間科學家就中國進行登陸月球、火星等工程展開研討，會上收到數(shù)十份方案?？茖W學會秘書長葉自立表示，中國科學家們正在探討登上月球的具體內容。他還說，中國空間科學學會的工作是專門研究空間物理、空間化學等，進行外層空間氣象預測預報。葉自立稱，中國目前已聯(lián)合國內多所科研機構，進行“太空氣象”的觀測，并在綜合分析的基礎上提供預報，為地球至月球、地球至火星的飛行器提出可供選擇的路徑和軌道。據(jù)悉，中國現(xiàn)已具備技術實力，科學家們希望在21世紀首先達到兩個目標，就是登陸月球和登陸火星。葉自立表示，他們正在為此展開全方位的努力，包括到月球上開發(fā)資源，改造環(huán)境。

11.《宇宙的未來》作為一篇演講詞，有大量篇幅是較為嚴肅的科學話題，運用了好多專業(yè)術語，容易使人感到沉悶?；艚疬\用了許多幽默風趣的語言，使得這樣一篇旨在說明科學道理的學術演講，讓人能夠在一種輕松愉快的氣氛中認真聽下去。請你也寫一段演講詞，要有積極向上的主題，有鼓動性，不少于300字。

《宇宙的未來》課后練習答案：

基礎積累

1.ɡān ɡà hùn dùn lénɡ tān kuì zhāo zhěnɡ jié ài

2.墜毀/墮落 傾瀉/發(fā)泄 祛除/驅趕 蔭蔽/綠茵 謙虛/道歉 膨脹/暴漲

3.(1)(態(tài)度、意見等)含糊、不明確。(2)對別人所給的恩德表示感激。(3)微小得不值一提。

4.答案：(1)①泄露 ②泄漏

解析：二者都有外泄之意，但所泄的內容有所不同。“泄漏”指液體、氣體因有漏洞而排泄出去。“泄露”指不應該讓人知道的事情讓人知道了。

(2)①不可思議 ②不堪設想

解析：不可思議：指不可想象，難以理解。不堪設想：指預料到事情的結果會是很壞或很危險的。

5.史蒂芬?霍金 英 《時間簡史》

大爆炸 黑洞 當代的愛因斯坦

文本研讀

1.在某一時刻對系統(tǒng)作非常微小的改變，系統(tǒng)的未來行為很快會變得完全不同。

2.人們很難準確作出比五天更長遠的天氣預報。

3.因為盡管我們知道制約人類行為的方程，但在實際上我們不能預言它。

4.隨著時間的流逝，任何預言誤差將越來越大。

5.①輪賭盤的旋轉方式(物理方程的解);②五天后的天氣預報;③制約大腦的方程(制約人類行為的方程);④繞太陽公轉的行星的運動。

6.不可以。因為宇宙還包含所謂的暗物質，即我們不能直接觀測到的東西。

7.暗物質的一個證據(jù)來自于螺旋星系，另一個證據(jù)來自于星系團。

8.“再過五十億年左右，太陽將耗盡它的核燃料。它會腫脹成一顆所謂的紅巨星，直到它把地球和其他更鄰近的行星都吞沒。它最后會穩(wěn)定成一顆只有幾千英里尺度的白矮星。”“在大約一百億年以后，宇宙中大多數(shù)恒星都已把燃料耗盡。大約具有太陽質量的恒星不是變成白矮星就是變成中子星，中子星比白矮星更小更緊致。具有更大質量的恒星會變成黑洞。黑洞還更小，并且具有強到使光線都不能逃逸的引力場。”“星系或星系團中的大部分物體最后在黑洞里終結?！?/p>

9.黑洞是一個具有強到使光線都不能逃逸的引力場，但是當粒子的速度超過光速時，粒子就能從黑洞逃逸出來。如果宇宙要永遠膨脹下去的話，就有大量的時間可供黑洞蒸發(fā)。

能力提升

1.B 解析：A項“瀕”應讀“bīn”;C項“棱”應讀“l(fā)énɡ”;D項“逾”應讀“yú”。

2.C 解析：A項“晃忽”應為“恍惚”;B項，“幅”應為“輻”;D項，“瀉”應為“泄”。

3.D 解析：A項“推波助瀾”比喻從旁鼓動、助長事物(多指壞的事物)的聲勢和發(fā)展，擴大影響。B項“如日中天”好像太陽正在天頂。比喻事物正發(fā)展到十分興盛的階段。C項“駕鶴西歸”是人去世的委婉的說法。D項“下車伊始”舊指新官剛到任?，F(xiàn)比喻帶著工作任務剛到一個地方。句中理解為“剛下車”，所以錯誤。

4.C 解析：A項，“通過”前應加“你們”;“改變”同“生態(tài)環(huán)境”不搭配。B項，“比2008年凈減少61萬畝”前應加主語，“下降近50%左右”中“近”和“左右”矛盾。D項，句式雜糅，可把“在作怪”刪掉。

5.C 解析：文句的重組，常會留下固定的首尾二句，因此可嘗試從頭順接或從尾逆接。那些待重組的句子之間，往往也可從詞語的呼應或表示邏輯關系的詞語來判斷它們可能的先后關系。例如首行有“看哪”，正可與戊句的“第一眼”相呼應，而戊句的“深度”也可與丁句中的“深度”相應;至于甲句的“過一會”顯然可接戊句中的“第一眼”，不再是第一眼的印象，那么明白什么呢?丙句應可作為新的發(fā)現(xiàn)，而丙句的“黑暗”又可接戊句的“黑暗處”，再以乙句作進一步的探討，而乙、丁句又分別有“宇宙”聯(lián)結，最后，丁句的“其實……不是……”也與戊句的“只有……才”構成邏輯關系，緊密連接句末語，收結全段，丁句的“其實”有結論作用。

6.A 解析：B項以偏賅全，“世界各航天大國每年向太空發(fā)射的不同用途的衛(wèi)星不下幾百顆”，原文特指“20世紀80年代，世界各國每年”。C項理解偏離，原文是“太空碎片的增多會對航天器構成巨大威脅，一旦受到碎片的撞擊，航天器就會解體;而解體之后的航天器就變成了更多的碎片，會危害其他的航天器”。D項偷換概念，“地球軌道”與“太空”是兩個概念，原文的信息是“地球軌道上已經發(fā)生過大約200次這樣的爆炸了”。

7.D 解析：D項理解混淆，錯將“民用航天安全體系可以向各方(國)提供安全數(shù)據(jù)，而且完全與政治利益無關，從而保證太空利用的透明度、緩解太空中的緊張關系”，表述為“世界各國都可以向民用航天安全體系提供安全數(shù)據(jù)，從而緩解太空中緊張的政治關系”;其他各項都可以在原文中找到其正確的依據(jù)。

8.B 解析：A項，據(jù)“制定合理的太空交通規(guī)則還只是處于初步的專家呼吁階段，究竟太空交通管制會在什么時候能夠成為國際上的公約法律，成為世界各航天大國共同遵守的法規(guī)呢?專家認為這將是一個漫長的過程”，可知“一旦達成共識來建立航天安全促進系統(tǒng)”就“可使航天大國之間信息交流和資源共享”等缺乏依據(jù)。B項，根據(jù)原文“目前最大的困難就是如何融合這些類型各異的資源使之形成一致的可用資源，同時還要兼顧到各種不同的資源的版權和商業(yè)機密”，可知此推斷正確。C項，原文不支持“對人類構成巨大威脅”的推斷，應是“對人類的航天安全構成巨大的威脅”。且“人類遺留在太空的垃圾至少有13 000個”的說法錯誤，原文只說到“人類從地面利用雷達和望遠鏡觀測的太空碎片數(shù)量大概是13 000多個”。D項“實施太空交通管制和加強太空研究”與“避免太空災難”之間是強加因果和夸大事實。

9.參考答案：史蒂芬?霍金是那個有點殘疾且不茍言笑的英國老頭，在遙遠的東方，成為耀眼的明星。他的英姿，他的智者風度，讓黃皮膚的學人智者、青年老年們一飽眼福，猶如進行了一次圣潔的學術洗禮。

解析：長句包含兩層意思，一是“什么樣的史蒂芬?霍金”，二是“他的英姿、智者風度，讓……”，據(jù)此，改為“史蒂芬?霍金，是……英國老頭，……明星”和“他的英姿，他的智者風度，讓……”即可。

10.中國空間科學家希望21世紀實現(xiàn)登陸月球登陸火星的目標。

11.寫作提示：演講稿是一種實用性比較強的文體。演講是在公眾面前就某一問題發(fā)表自己的見解和口頭語言活動。它有時間的限制，有鼓動性和說服性，還有現(xiàn)實性，就是為了解決身邊的問題而提出和討論的，還要注意口語化，是面對面的口頭交流。