《宇宙的未来》练习题及答案.doc

1、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分之一，宇宙就会在十年

2、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

3、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

4、太多。霍金宇宙的未来节选1、对宇宙“临界密度”作用的理解，不正确的一项是（ ）A.宇宙密度的临界值很重要，大于它或者小于它最终都会导致宇宙膨胀而产生大爆炸。B.为何宇宙必须刚好具有临界密度，人择原理和暴涨理论都是两种可能的解释。C.如果宇宙的平均密度超过临界密度那么宇宙就会坍缩。D.如果宇宙的密度小于临界密度，它就不会坍缩而会永远膨胀下去。2、对“人择理论”的理解，正确的一项是（ ）A.人择原理的提出是人们通过对宇宙的观测从而得出的理论。B.人择理论者认为只有那些有智慧生物的宇宙，因为密度接近于临界密度，所以才得以“存活” 。C.人择原理实际上就是对宇宙密度的人为确定，因此宇宙密度也可以任意改

5、变。D.人择原理实际上就是从现行的宇宙状况出发去认识宇宙的临界密度，其思想即 “存在就是合理的” 。3、下列说法不符合文意的一项是（ ）A.暴涨理论反对人择理论那种对人们自身存在的过分倚重，而对宇宙的临界密度寻求另外可能的解释。B.根据暴涨理论，宇宙的密度就是在一次次迅猛、极端的暴涨中接近于准确的临界密度。C. 如果暴涨理论是正确的，那么在星系和星系团之外可能存在着其他种类的暗物质。D.现在的宇宙“安然无恙”既没膨胀也没坍缩，处于一种 “稳定状态” 。4、根据文中提供的信息，下列推论正确的一项是（ ）A.不能肯定宇宙是否会永远膨胀，也不能肯定宇宙最终会坍缩。B.根据人择原理，宇宙当中有许多的暗

6、物质，只是人们还没有探测到或者没有去定义它们。C.暴涨可以使宇宙的密度突然达到临界状态，也可以突然大于临界状态，这就意味着宇宙最终可能会坍缩。D.可以预言，再过一百五十亿年宇宙的某一次暴涨将使宇宙坍缩。未来的宇宙答案：1、A（“最终都会导致宇宙膨胀而产生大爆炸”小于它会膨胀，大于它怎会坍缩。 ）2D（人择原理就是人们的主观认识。A 项错在“通过对宇宙的观测” ；B项错在“那些有智慧生物的宇宙” ，没有智慧生物的宇宙也会“存活” ；C 项不是人为确定和改变宇宙密度）3、D(由最后一句话可以得出，宇宙这一百五十亿年来都是处于膨胀状态)4、C(A 项由“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。”“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？”还有最末一句话“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。 ”由此判定“也不能肯定宇宙最终会坍缩”错；B 项由人择原理认为“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。 ”可以推知人择原理者不相信“宇宙中有许多的暗物质” ；D 项“一百五十亿年后”说法太绝对，不准确。文中说， “不会比迄今已经膨胀过的一百五十亿年左右长太多”)