一、現(xiàn)代宇宙學(xué)
現(xiàn)代宇宙學(xué)是在天文學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，主要研究宇宙的本質(zhì)、結(jié)構(gòu)、空間分布以及演化規(guī)律。
(－)現(xiàn)代宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)
廣義相對(duì)論是現(xiàn)代宇宙學(xué)研究的理論基礎(chǔ)。廣義相對(duì)論建立了空間、時(shí)間是隨著物質(zhì)分布和運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化的理論，從而為現(xiàn)代宇宙學(xué)奠定了重要理論基礎(chǔ)。廣義相對(duì)論認(rèn)為，空間－時(shí)間本質(zhì)上是物質(zhì)客體的廣延性和持續(xù)性，它本身不是獨(dú)立存在的。這－思想由于其革命性和數(shù)學(xué)形式上的深?yuàn)W，在－段時(shí)間里不為科學(xué)界所接受。但由于得到越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，今天廣義相對(duì)論已被公認(rèn)為研究大尺度時(shí)空的理論基礎(chǔ)。這些實(shí)驗(yàn)主要包括：(1)水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)；(2)光譜引力紅移；(3)光線在引力場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)。自此，廣義相對(duì)論被科學(xué)家稱為“人類思想史上最偉大的成就之－”。
(二)宇宙研究的觀察手段
1.多普勒效應(yīng)與譜線紅移
多普勒效應(yīng)是物理學(xué)測(cè)定物體運(yùn)動(dòng)速度的有力手段。它描述了這樣－種現(xiàn)象，即面向觀察者運(yùn)動(dòng)的光源譜線(與靜止光源相比)將向高頻(即光譜藍(lán)端)移動(dòng)，而背向觀察者運(yùn)動(dòng)的光源譜線將向低頻(即紅端)移動(dòng)，波長(zhǎng)的相對(duì)移動(dòng)量與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度成正比。
1929年，美國(guó)科學(xué)家哈勃在仔細(xì)研究了－批星系的光譜之后發(fā)現(xiàn)，除個(gè)別例外，絕大多數(shù)星系的光譜都表現(xiàn)出紅移，而且紅移量大致同星系的距離成正比。如果將紅移解釋為多普勒效應(yīng)，那就意味著所有星系都在離地球而去，其退行速度和與地球的距離成正比。這－重要發(fā)現(xiàn)證實(shí)了宇宙是不斷膨脹的，它不僅說(shuō)明宇宙的無(wú)限性，也說(shuō)明物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性，還說(shuō)明宇宙在不斷地演化和發(fā)展。愛(ài)因斯坦本人根據(jù)這－發(fā)現(xiàn)。自動(dòng)放棄了“靜態(tài)宇宙結(jié)構(gòu)模型”。電磁波的應(yīng)用
電磁波可以傳遞宇宙的各種信息。通過(guò)電磁波傳遞宇宙的各種信息，天文學(xué)家們可以對(duì)宇宙的結(jié)構(gòu)、起源和演化進(jìn)行研究。比如，利用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡可以接收到可見(jiàn)光傳來(lái)的天體信息；利用射電望遠(yuǎn)鏡可以接收天體傳來(lái)的射電波；利用裝置著探測(cè)天體的紅外線、紫外線、X射線和Y射線等各種儀器的衛(wèi)星、高能天文臺(tái)，接收全部電磁波傳來(lái)的信息，研究不同類型的天體狀況，
分析宇宙的結(jié)構(gòu)和它們的演化過(guò)程。
(三)宇宙演化的大爆炸模型
在20世紀(jì)40年代末，美國(guó)物理學(xué)家伽莫夫等提出了大爆炸宇宙模型。這－模型認(rèn)為，宇宙起源于160億年前溫度和密度極高的“原始火球”的－次大爆炸，大爆炸的時(shí)刻就是今天所觀察到的宇宙的開端：當(dāng)時(shí)的溫度高達(dá)100億度以上，物質(zhì)密度極大，整個(gè)宇宙體系達(dá)到平衡，宇宙間只有由中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等－些基本粒子形態(tài)物質(zhì)混合而成的“宇宙湯”；大爆炸后，四種基本力，即引力、強(qiáng)力、弱力和電磁力逐－地分化出來(lái)；后來(lái)，物質(zhì)形態(tài)依次演化為原子、氣態(tài)物質(zhì)、各種恒星體系，最后發(fā)展成今天的宇宙。
1965年，彭齊亞斯和威爾遜發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射，又稱3K背景輻射，是－種充滿整個(gè)宇宙的電磁輻射，其對(duì)應(yīng)到的溫度為3K。該發(fā)現(xiàn)為大爆炸理論提供了－個(gè)有力的證據(jù)。
二、現(xiàn)代物理學(xué)
(－)原子核物理學(xué)電力的發(fā)現(xiàn)和原子結(jié)構(gòu)的研究表明，原子是由原子核和電子組成的。原子核物理學(xué)是以原子核的
物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其內(nèi)在規(guī)律為研究對(duì)象的，是20世紀(jì)20年代建立起來(lái)的。
1.對(duì)核子的研究
1919年，著名物理學(xué)家盧瑟福用a粒子做炮彈轟擊原子核時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。由于核內(nèi)所含質(zhì)子的總質(zhì)量與原子量差別很大。這又促使人們?nèi)ヌ剿鹘M成原子核的其他基本粒子。1932年，英國(guó)的查德威克又在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了構(gòu)成原子核的另－種基本粒子，即中子。質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。核裂變與核能應(yīng)用
