暗物质暗能量和反物质及其粒子的猜想(一)

文 | 陈思进之前用了两篇谈了暗物质，接下来将再用二、三篇的篇幅来谈一下与暗物质相关的暗能量与反物质。

1929年，爱德文·哈勃（Edwin Hubble，美国天文学家，星系天文学之父）发现距离我们远处的星系，都在迅速地离我们而去。

哈勃认为，这说明宇宙的空间正在扩大延伸。

不过，当时的科学家相信，这样的扩张会渐渐地慢下来，就像我们往空中抛出一个物体，最终会在万有引力的作用下返回地面一样。

因此，星系之间的引力也不例外，扩张最终应该会慢下来的，然后以某种形式达到平衡。

这听上去很符合常识吧，不过，且慢。

上世纪的1994年，有两个科学团队（“超新星宇宙学计划”和“高红移超新星搜索队”）开始对宇宙的扩张速度进行测量研究。

他们原本的计划很简单，从团队的名字便可知晓，是想利用超新星测距的可行性，顺带验证一下宇宙减速膨胀的猜想，即想观测一下宇宙的扩张速度是否真的减慢下来。

到了1998年，两个团队的研究结果相继出来了。

使用超新星来测距确实可行，但是，出现了一个新问题：在正常情况下，实际测量的误差会均匀分布在理论距离附近，可能偏大，也可能偏小。

然而，这两个团队观察结果却表明，几乎全部观测距离都要比理论距离要大，而且呈现出距离越远，差距越大的现象。

这就首先说明了肯定不是测量误差导致的，一定是理论模型出现了问题：超新星的实际观测的距离，要比预计的位置更遥远，而且实际观测的亮度也比理论的预测要暗一些。

也就是说，戏剧性的一幕来了，他们都发现宇宙的扩张速度非但没有减慢，反而变得更快了！那些可观测的星系，正以光速一般（甚至更快）地速度远离我们。

这就好似我们往空中抛出的物体，从离开你手中的那一刻开始，越来越快地远离，而再也回不到地面了……后来，科学家经过反复计算，算出了我们的宇宙在大概60亿年前左右，从减速膨胀变为加速膨胀，这个结果和两个团队得出的数据相符合。

于是，2011年，超新星宇宙学计划团队负责人索尔·珀尔马特（Saul Perlmutter）荣获诺贝尔物理学奖的一半奖项，另一半奖项则由高红移超新星搜索队团队的两位负责人布莱恩·施密特（Brian Schmidt）与亚当·里斯（Adam Riess）共同获得。

第1篇一、引言自古以来，人类对宇宙的探索从未停止。

从古代的星象观测到现代的宇宙航行，人类对宇宙的认知不断深入。

然而，宇宙的奥秘似乎无穷无尽，每一次的探索都只是揭开了一角。

为了检验人类智慧的极限，我们特设计了这场《宇宙的奥秘：人类智慧的终极挑战》。

以下，便是这场挑战的题目。

二、题目内容1. 第一题：宇宙的起源题目描述：宇宙是如何诞生的？请从量子力学、相对论、宇宙学等多个角度，阐述宇宙诞生的可能机制，并给出具体的数学模型或理论。

答案要求：不少于500字，需包含至少三种不同的理论或模型。

2. 第二题：暗物质与暗能量题目描述：暗物质和暗能量是宇宙中最神秘的存在，它们占据了宇宙总质量的95%以上。

请解释暗物质和暗能量的性质、分布以及与宇宙演化的关系。

答案要求：不少于1000字，需结合具体实验数据和观测结果进行分析。

3. 第三题：黑洞的奥秘题目描述：黑洞是宇宙中最极端的天体，其强大的引力甚至可以吞噬光线。

请探讨黑洞的物理性质、形成机制以及与宇宙演化的关系。

答案要求：不少于1500字，需包含黑洞的数学描述、观测证据以及相关理论。

4. 第四题：宇宙膨胀与宇宙常数题目描述：宇宙膨胀是宇宙学研究的重要课题。

请解释宇宙膨胀的原因，并讨论宇宙常数在宇宙膨胀中的作用。

答案要求：不少于2000字，需结合宇宙学观测数据、数学模型以及相关理论进行分析。

5. 第五题：多宇宙理论题目描述：多宇宙理论认为，我们的宇宙只是众多宇宙中的一个。

请阐述多宇宙理论的基本假设、证据以及与宇宙学观测结果的关系。

答案要求：不少于2500字，需结合具体实验数据和观测结果进行分析，并讨论多宇宙理论的哲学意义。

6. 第六题：量子力学与广义相对论统一题目描述：量子力学和广义相对论是现代物理学的两大基石，但它们在描述宇宙时却存在矛盾。

请探讨量子力学与广义相对论统一的可能性，并给出具体的理论框架。

答案要求：不少于3000字，需结合量子力学、广义相对论以及相关理论进行分析，并讨论统一理论的实验验证。

暗物质暗能量反物质及粒子猜想（24）我的暗物质、暗能量和反物质及其粒子的一些猜想（第二十四部分）如下：宇宙的基本元素是由粒子、中子、原子、核子、及更微妙的黑暗邪恶的暗能量、暗物质及其反物质等等无数、千奇百怪、各种各样的自然与宇宙的元素组成，也就是说宇宙当初完全是由它们组成的、之后也是由它们最终构成宇宙的基本物质和生命的、比如刚开始时它们会诞生一些微小及极其微小的物质与生命、比如细胞、细胞核与微生物等等。

但是，由于那时（刚开始）的宇宙既没有能量也没有质量，故此还没有大量的物质存在，只是后来在这些基本元素的粒子、中子、原子、核子、及更微妙的黑暗邪恶的暗能量、暗物质及其反物质等等的内部中产生了光与热之连锁反应，最终引起它们发生剧烈的连锁大爆炸之后、宇宙才开始逐渐拥有越来越多的物质的，随后才有了银河系、太阳系、地球、生命和我们人类的今天。

故此，生命是各种各样的宇宙元素、能量与各种各样的微生物等等综合的自然与宇宙元素与物质等等结合在一起而逐步演变、变异与进化而来、是宇宙一切物质、能量、质量、元素、微生物等等的综合体。

那么，宇宙的大部分秘密也是如此。

综合以前对于宇宙的一些表述，让我感觉到宇宙应该是这样子的：一是宇宙当初既没有能量也没有质量，完全是由一切黑暗邪恶的暗能量、暗物质及其反物质等等一切黑暗邪恶的物质、及加上为数不多的微生物组成，只是后来宇宙自然而然的发生了大爆炸、导致能量不断发生连锁反应而变得越来越多，之后随着能量逐渐转变成质量、物质便越来越多了，并逐渐积累起来形成今天的自然与宇宙形态和形状；二是今天的宇宙无论是洞套黑洞、大黑洞套小黑洞，还是整个宇宙本身就是一个无边无际的大黑洞等等，但是，所有的宇宙全都是由占百分之九十五的黑暗邪恶的暗能量、暗物质及其反物质等等一切黑暗邪恶的物质组成，而我们这些普通的物质、包括地球、生命和人类在内的一切普通的物质、都只是占百分之五左右。

并且由于地球是整个宇宙的最核心部分，故此，在地球上那些黑暗邪恶的暗能量、暗物质及其反物质等等一切黑暗邪恶的物质、它们所占的比例相当于地球大气层之外的其它地方来说要少得多，大概占百分之六十左右；三是黑洞套黑洞、大黑洞套小黑洞、一环套一环、层层叠叠、环环相扣、永远套下去的自然与宇宙形态；四是宇宙本身就是一个无边无际的大黑洞、而我们这些普通的物质就是宇宙大爆炸之后产生的。

挑战反物质和暗物质存在的科学问题宇宙是人类一直以来探究的研究领域之一，人类对于宇宙的认知和理解不断深入，然而反物质和暗物质的存在依然是科学家难以解决的问题之一。

本文将从物理学和天文学两个角度分别阐述挑战反物质和暗物质存在的科学问题。

一、反物质以我们所熟知的物质为例，物质由离子、原子、分子等组成。

而在理论上，同样存在着反离子、反原子和反分子，它们构成了反物质。

正物质和反物质几乎具有相同的质量大小，但是它们的电荷和其他物理性质完全相反。

倘若两种物质接触，它们会在极短时间内完全湮灭，释放出极其巨大的能量。

这是反物质的特殊之处。

1、反物质的来源反物质在自然界中相对较少，科学家在实验室中能够制造少量反物质。

反物质可以通过高能粒子加速器产生。

在加速器的碰撞过程中，两个高能粒子相撞，产生许多能量，这个能量又会转化为一些物质和反物质粒子。

反粒子会和粒子湮灭，释放出极为巨大的能量。

2、反物质的难题反物质的存在对我们理解宇宙提出了一些非常感兴趣的问题，特别是在宇宙学上。

现代宇宙诞生于大爆炸。

在大爆炸之后，平衡相对于物质和反物质，也就是说，有一半宇宙是由反物质构成的。

那么，宇宙到底为什么没有反物质呢？宇宙中物质的数量远远超过了反物质，这是因为反物质和物质互相湮灭，最终变成能量。

然而，如果在宇宙大爆炸之后，宇宙产生了相同数量的物质和反物质，那么当两者互相湮灭之后，它们会变成一些无法再次转化为物质和反物质的射线。

因此，人们认为，在宇宙大爆炸之后，如果可以有一些微弱的不对称性使得物质比反物质稍稍多一些，那么随着时间的流逝，反物质将会减少，留下越来越多的物质。

反物质理论要解释的就是为什么物质比反物质更多。

二、暗物质除了反物质之外，另一个挑战科学家的问题是暗物质。

暗物质是一种只和引力力交互的物质，它不与光子或其他基本粒子发生相互作用，因此无法直接探测到。

目前，暗物质的存在只能通过测量它产生的引力，进而得出存在的间接证据。

1、暗物质的证据数十年来，科学家已经从天文观测到了许多暗物质的证据。

暗物质暗能量及粒子猜想（十六北京笔记，暗物质、暗能量和反物质及其粒子的猜想（十六）我的暗物质、暗能量和反物质及其粒子的一些猜想（第十六部分）如下：一切邪恶的物质、暗能量、暗物质、反物质及其力量无处不在、必须加以控制与遏制、因为他们一旦超过半数、就会给整个人类、整个世界带来灾难、甚至给整个宇宙空间造成动荡不安、从而危害到全人类、全世界与整个宇宙的安全与利益。

故此、人类社会与整个宇宙空间不能充满太多的邪气、我们必须把邪恶的一切物质、暗能量、暗物质、反物质及其力量控制住、遏制在一定的范围内、必须随时随地、时时刻刻的同它们作坚决的斗争。

为什么我们的头发与胡子是黑色的？这是因为我们这些普通物质是从邪恶的暗能量、暗物质及其反物质中逐渐产生的、同时又是从光芒中诞生出来的，故此，为了正义战胜邪恶、为了什么的新陈代谢，我们的头发与胡子必须不停地生长、及时把邪恶的暗能量、暗物质及其反物质从身体里排（斥）出来，不然，生命就难以得到生存（生长）和发展。

宇宙的秘密是无穷无尽的，仅仅是微生物与微粒子的秘密我们所知道的也仅仅是冰山一角，至于暗能量、暗物质及其反物质的秘密我们可以说是一无所知，无数的宇宙秘密在等待着人类去揭开，人类的能力可能只是在太阳系之内、也就是根本没有能力了解与脱离银河系。

故此，等待宇宙和大自然，我们必须规规矩矩、恭恭敬敬、小心谨慎、遵守其规律，必须甘愿为徒、以宇宙和大自然为师。

生命，之所以逐渐衰老与死亡，是因为不能逐渐克服邪恶的暗能量、暗物质及其反物质（对我们）的干扰、伤害、损坏、破坏和迫害的缘故，也就是，当我们已经不能用正能量去战胜与超越它们时，我们将会走向衰老与死亡，故此，生命是一个努力奋斗的过程、是一个正义必须战胜邪恶（暗能量、暗物质及其反物质）的过程、同时也是一个自然而然的进化与顺其自然的过程。

做了好事、及做了一点好事大多数人心里就觉得不舒服，这就是邪恶的暗能量、暗物质及其反物质本身带给人们的一些不良特征、就是它们干扰一切生命向往光明的具体表现，同时，这也是人性需要真正克服的弱点与丑陋地方之一。

⼈类迄今为⽌仍然未解的10⼤物理学难题为什么反物质的数量⽐物质更少？1 为什么反物质的数量⽐物质更少？对于每种类型的粒⼦，都有⼀个具有相同性质，但电荷相反的的双重反粒⼦存在。

如果物质与反物质相遇，则两者⽴即飞灰湮灭。

如果反物质和物质具有相同的性质，为什么宇宙当中的物质与反物质数量不是相等？暗物质是什么？2 暗物质是什么？宇宙学家认为，宇宙只有约5％是可见的，它们由数⼗亿个星系，恒星和⾏星组成，包括我们的银河系。

那么“暗物质”究竟是什么？暗物质不发光，它们在占宇宙中所占⽐例⼤约25％。

什么是暗能量？3 什么是暗能量？宇宙中绝⼤部分的内容（70％）是以未知能量的形式存在，我们称之为“暗能量”。

暗能量究竟是什么？我们对这种神秘的，反重⼒形式存在，不符合标准物理规律的物质⼏乎⼀⽆所知。

平⾏宇宙真的存在吗？4 平⾏宇宙真的存在吗？⼀些天体物理学家认为，可见的宇宙只不过是⽆数的宇宙类型之⼀。

根据量⼦物理学理论，有限数量的粒⼦排列会在多元宇宙中⼀再重复。

这意味着，在平⾏宇宙中，我们世界会存在精确的副本（包括你⾃⼰！），可能会有两个或者⽆限多的副本！但是，我们为⽌还没有发现平⾏宇宙的存在。

宇宙的终极结局是什么？5 宇宙的终极结局是什么？如果宇宙⼤爆炸理论⽆法得到进⼀步证实，宇宙的最终命运可能很难找到答案。

有很多设想：⽐如宇宙⼤崩溃，宇宙⼤冰冻，宇宙⼤裂开，这些理论设想都试图预测宇宙的最后场景，但我们没有确定的答案。

⽬前来讲，⼈类⽂明（和任何具有智慧外星⼈⽣命⽽⾔），宇宙的最终时刻来临之前，我们可能早就不再了。

但时间不会结束，是吗？为什么时间显⽰为线性？6 为什么时间显⽰为线性？时间，如⽜顿所定义，在物理学上是⼀个常数。

⽜顿⼒学按时间顺序组织时刻或事件的顺序。

但科学证据表明，时间是循环的和⾮线性的;理论上，时间可以减缓，停⽌或逆转。

为什么时间给⼈的印象是流动，线性和不可逆转的？意识如何影响现实？7 意识如何影响现实？如果你想考验⼀个量⼦物理学家或科学哲学家的⽔平，就要提出“测量问题”。

宇宙刚开始时只是一个完全由暗能量、暗物质和反物质及其粒子组成的黑色的物体，也就是说，整个宇宙完全是一个黑暗邪恶的世界，没有一点光明与生机，但是，黑暗与邪恶是不可能永远存在下去的，否则宇宙就失去了意义、及其存在下去的价值，而生命是最终战胜黑暗与邪恶的结果，这也是生命不断抗争、奋斗的结果和存在的意义，生命的本质就是生命不息、奋斗不止，这就是生命始终能够战胜黑暗与邪恶的根本原因及其价值，因为，如果生命不抗争、不奋斗及不思进取了的话，生命就不能生存、发展与存在下去了，就要走向灭亡，也等于是自杀。

由于黑暗与邪恶是不可能永远存在下去的，故此自然界就会自然的在其内部诞生一丝或一毫的光芒来，这一丝一毫的光芒因为已经具备了生命不断抗争、奋斗的特征，于是就在不断的与黑暗邪恶的力量较量，在最终战胜黑暗与邪恶的胜利中一点一点的发展和壮大起来了，最初是形成一个个大大小小、各种各样的光球芒球、光团芒团来，接下来这些光球芒球、光团芒团之间又相互的产生了许许多多的摩擦、碰擦、碰撞和爆炸、大爆炸，其结果是又诞生出了更多、更大的光球芒球和光团芒团来，与此同时还诞生了电磁场、电磁波、紫外线和宇宙射线等许许多多的其他的宇宙物质来，而这些电磁场、电磁波、紫外线和宇宙射线等宇宙物质又极大地促进了生命的诞生和普通物质的迅速发展，于是，宇宙在经历过无数次这样反反复复的周期性的摩擦、碰擦、碰撞、爆炸、大爆炸、抗争和革命性的反映和运动、也就是在经历过天长日久、无数次的巨大的积累以后，便逐渐的诞生了太阳系及其他许多星系和星球，然后才逐渐的出现了许多动植物生命和诞生了我们人类的。

今天，经过我们不断的和暗能量、暗物质和反物质等黑暗邪恶势力作斗争，到现在我们这些普通物质终于取得了占有宇宙百百分之五的份额的巨大成就，当然了，未来经过我们的努力，以后将来还会达到占宇宙百分之九十五以上份额的，而那时的暗能量、暗物质和反物及其粒子则只占宇宙百分之五的份额了，完全颠覆过来了，这是正义的力量经过长期的同那些黑暗邪恶的势力作艰苦卓绝斗争的结果，是我们普通物质取得的胜利。

世界近代三大物理难题题目第一个难题：量子力学和相对论的矛盾相对论和量子力学在诞生后，就代替经典力学成为了人类物理学的理论基础，而现代物理学的第一个问题也来自于这两个理论，相对论大多数时候是描述宇宙大尺度结构，比如说光的运动，天体之间的引力对时空的影响，而量子力学主要描述微观粒子的运动，两个理论描述的尺度完全不同。

两个理论的主要矛盾是对宇宙中四种基本力的解释出现了问题，电磁力，强力，弱力和引力。

在量子力学的理论体系中，宇宙中的力都是由基本粒子来传递的，除了引力之外的三种基本力目前都可以用量子理论来解释，目前还没有发现传递引力的基本粒子，为此科学家还虚构出了传递引力的“引力子”。

而在相对论中，对引力的描述是“几何化”的，引力其实是时空的本质属性，我们认知中的引力其实是时空的“弯曲”，物体的质量越大产生的引力就越大，这是因为物体的存在对时空产生了影响，时空被“压弯”了，时空的曲率导致周围的物体向弯曲的时空中心移动，这就是为什么质量越大引力就越大。

很显然，相对论对引力的解释是很完善的，同时也是目前最被认可的理论，从这个角度去思考就会发现，引力其实并不是一种力，而是宇宙这个四维时空展现出来的特质。

相对论解决了引力，却无法把解决另外三种基本力，如同引力一样用几何化的空间思维解释，而量子力学从基本粒子的角度解决了三种基本力，却无法解释引力是怎么传递的，这两个理论的矛盾是目前人类物理学最大的问题之一！第二个难题：奇怪的暗物质和暗能量科学家在探索宇宙的过程中发现，很多数据和我们的理论不一致，有大量违背万有引力定律的情况存在，我们的理论应该是正确的，所以应该是存在某种我们没有观察到的现象存在。

经过大量的研究后科学家认为我们的宇宙中可能普遍存在一种人类看不到的“暗物质”，这些暗物质在星系中大量存在，我们的银河系中就存在大量的暗物质，正是因为暗物质的存在才可以解释银河系的稳定，在结合微波背景辐射各向异性观测，和宇宙标准模型来推测，宇宙中的物质有85%都是暗物质，可见物质只是整个宇宙的很少一部分！比暗物质更多的是暗能量，暗物质占据了宇宙总质量的26.8%，暗能量占据了宇宙总质量的68.3%，暗能量是推动宇宙运动的本质能量，宇宙的膨胀就是在暗能量的驱动下进行的。

粒子物理学中的未解之谜和挑战粒子物理学作为研究物质最基本构成及相互作用规律的学科，一直以来都充满了未解之谜和挑战。

无论是从物质的微观结构到宇宙的演化历程，粒子物理学都在不断追求理解世界的真相。

本文将介绍一些粒子物理学中的未解之谜和挑战，以及科学家们所面临的困惑和探索。

1. 暗物质的存在暗物质是一种无法直接探测到的物质，但通过引力相互作用可以被间接推断出来。

根据天文观测和宇宙学模型，暗物质是构成宇宙大部分质量的主要成分，然而其真正的性质至今仍然是未解之谜。

科学家们提出了各种暗物质的候选粒子，例如超对称粒子、弱相互作用粒子等，但迄今为止仍没有确凿的实验证据来证实这些假设。

2. 反物质的不对称根据大爆炸理论，宇宙在初始时刻应该产生了相等数量的物质和反物质。

然而现实中我们观测到的宇宙中几乎只存在物质而没有反物质，这被称为反物质的不对称问题。

科学家们正在进行一系列复杂的实验来研究反物质的性质和生成机制，但迄今为止仍未找到令人信服的解释。

3. 基本粒子的质量与耦合常数基本粒子的质量和相互作用强度是粒子物理学的基本参数，但迄今为止，科学家们无法从理论上预测这些参数的具体数值。

当前的粒子物理理论（标准模型）需要将这些参数作为实验结果输入才能与实验观测一致。

寻找基本粒子质量和耦合常数的来源，进而理解它们的本质仍然是一个巨大的挑战。

4. 强相互作用的本质强相互作用是粒子物理中最基本、最复杂的相互作用之一。

尽管我们有了量子色动力学（QCD）这一描述强相互作用的理论，但仍然有许多与之相关的现象令人困惑。

例如，强子的自旋结构和共振态的性质等都有待进一步的探索和解释。

5. 规范重整问题规范对称性是粒子物理中非常重要的概念，标准模型就是基于规范对称性建立的。

然而，在对规范场进行量子化的过程中，出现了一些数学上的困难，被称为规范重整问题。

科学家们希望能够找到一种能够解决规范重整问题的更加完善的理论，这也是当今理论粒子物理学的重要课题之一。