101.从暗物质到人类文明:一场跨越亿万年的宇宙 “蝴蝶效应”科学星球

101.从暗物质到人类文明:一场跨越亿万年的宇宙 “蝴蝶效应”

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这期我们来聊聊暗物质。我们不仅要追问,暗物质到底是什么,说说最新的科学发现和计算模型,还要给你聊一个疯狂而大胆的假说:地球上存在人类文明,是一次极大的幸运,而这个幸运背后的重要推手,也是暗物质。

在聊之前,我们先要打破你对“看得见、摸得到”这个概念的一切刻板印象。为什么要打破这个印象呢?因为如果你的脑海中认为,一个东西在那,总能被我们用某种方式探测到,最直接的就是看到它;如果它特别小,那我们总能用某种显微镜看到它;如果它特别的远,那我们总能用望远镜看到它,对吧?

但你要注意,我们这里说的“看到”,只可能有两个原因,要么是这个东西它发光,要么是这个东西它反射光,才能让特定频率的光进入到我们的眼睛,或者进入我们的探测器。

那一个东西它要是既不发光,也不反射光呢?有可能吗?这就得说说发光和反射光的更底层的机制。

物质发光的本质是吸收能量、再释放能量的一个量子过程,比如电子的能级跃迁就是这么个过程,当某个原子里面的电子以某种形式吸收了外界的能量,从某一个低能量的状态变成某个高能量的状态,再返回到低能量状态时,会有一个能量差,这个能量差就会以光子的形式被释放出去,这里有个公式:

放公式在这儿就是帮助你理解,不是说这个原子里头已经有个光子随时蓄势待发了,而是先有能量差,再以光子的形式把能量释放出去,所以发光是一个现象,而不是物体的某种特定的属性。

那反光呢?在你的想象里,反光不就是一个光子撞到一个物体上,再反弹到我们眼睛里吗?也不对,这也不是本质。

物质能反射光,本质上是光子和物质里的电子发生相互作用的一个机制。

光作为电磁波,在物体的表面会引发电子被迫跟着一起震荡,根据麦克斯韦方程组,这些震荡的电子会辐射出新的电磁波,跟原来的电磁波频率相同但是方向相反,严格来说原来光的能量是被吸收了,转化成了热能,剩余的能量是由表面的电子“发光”新给找补出来的光,所以你看虽然镜面会反射光,但它被光晒着还是会变热。

这里的重点是,反光本质上是电磁作用,是电子对震荡波的反应,并不是咱们想象中一大堆光子小球撞到物体上那个样子,所以有些物质你在原理上就没办法通过反光来观察到它。

在这儿咱们要说一句量子物理学中经典的话,意大利物理学家卡洛·罗韦利说:世界并不是物体的集合,而是事件的集合。

说实话年轻的时候我不理解这样的话,在我的脑海里,一个原子它在那,我是不是能探测到它这是我的问题,它总是有一个特定的样子——或者说一个特定的属性,存在在那里吧?

而过去上百年的科学发展已经让地球上最聪明的一群大脑转变了思维,我们只能描述两种东西,一种是基于数学提出的假设,一种是基于实验数据得出的观测结论,严格意义上来说,我们看到的也只是实验数据而已——当然,我们看到的是屏幕发出来的光子在我们的视网膜中呈现的数据的图像而已。

如果你不能理解这一层含义,就没办法对暗物质祛魅。

尽管很难,还是请你相信,主流的科学观点认为,如果咱们一层层地往下挖,最终能挖到的都是一个一个的现象,而从来不能讨论一个物质它“本来”是啥。如果你在思想上能稍微接受这个理念,就可以用科学的视角来看待暗物质了。

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AAAndrea
AAAndrea
2025.5.16
55:34 听得眼睛都湿润了… 太美了
HD747723y
HD747723y
2025.5.11
期待主播继续搬运喜马拉雅内容到小宇宙上😉尽管喜马拉雅的我已经买了不少了😂
Bryann孙彬
:
会的哈,不过小心别买重复啦
hhaiku
hhaiku
2025.6.08
高中生表示讲解的特别有意思特别生动且有深度!第一次在播客上听宇宙科普!🥰🥰
Rubeus_04
Rubeus_04
2025.5.18
我是第一万订阅耶!
Bryann孙彬
:
哈哈,采访一下,您在哪里知道我这个节目的呀?🤔
Rubeus_04:小宇宙主页推荐!
酱hhh
酱hhh
2025.8.08
作为一个文科生,听得很入迷 满足了我的好奇心,虽然有一些概念不清楚 但是并不影响理解这个宇宙的奇妙! 谢谢主播 会继续听下去
越向书
越向书
2025.5.20
“认为同样的我曾经一度同现在一模一样地生活过,痛苦过,奋斗过,竞争过,喜爱过,憎恨过,思想过,意欲过,而当宇宙大年周而复始、时会重逢之际,我还必须照本宣科,在同样的舞台上重演同样的角色,这是多么可怕的思想!”
那比如我称体重,结果到底是我自己的体重还是包含了周边暗物质的重量
short2:哈哈哈认命吧 暗物质不和体重秤发生作用🌚
欣仔表平内燥:暗物质:这个锅我不背
4条回复
对不起,我知道这个说得很好,但是太枯燥了,专业术语太多,根本听不懂
Bryann孙彬
:
没关系,这是有点小众冷门的
熊小灵
熊小灵
2025.5.11
听到后面感觉非常震撼!即使这个发现还没有被证实,但是感觉还是非常合理。感谢博主解读,原作可能真的看不下去,但是博主搭桥,让我得以感受物理前沿的魅力!
Bryann孙彬
:
嘿,你就说 BGM 进入的时间点,妙不妙吧🤔
熊小灵:还说怎么这期没经典的bgm了,原来是憋大招
3条回复
可莉_u0QY
可莉_u0QY
2025.8.18
“你好像摸到了桌面,但这不是真实发生的事情”😂上帝啊,保佑我们这些凡人吧
mygodcc
mygodcc
2025.6.12
这期讲的太好了,结尾部分把人类尺度下的科学发现与宇宙背景下的宏大叙事结合在一起,让我仿佛回到了小时候,对一切自然现象着迷,整天捧着十万个为什么,梦想有一天自己能成为科学家解开其中奥秘……感谢主播让我短暂的找回了那个时候的自己,感动!
汤姆_ucsu
汤姆_ucsu
2025.7.02
打个比方:如果星系是旋转的“飞盘”,盘中的恒星、气体等“可见物质”产生的引力,根本拉不住高速旋转的恒星(就像用细线拴着石头转圈,线不够结实石头会飞出去)。但实际星系没散架,说明一定有额外的引力来源——这就是暗物质,它像“隐形的胶水”,用引力把星系黏合在一起。
汤姆_ucsu:(from豆包,大佬觉得这个比喻恰当吗)
54:18 按 3200w 一个周期,掐指一算:

- 周期一:6600w 年前恐龙灭绝
- 周期二:3400w 年前,平安渡过未发生大事件
- 周期三:200w 年前,平安渡过未发生大事件
- 周期四:3000w 年之后,who knows?

所以人类处在周期三和周期四之间的太平期?好了,可以继续安心搬砖了😂
Bryann孙彬
:
当讲不当讲呢,每个周期会持续 200 万年左右,也就是我们目前正在一个周期内。纽约大学地质学家迈克尔-拉姆皮诺认为表示:“有证据显示,彗星活动在近一、两百万年间非常活跃”
越向书:当讲不当讲呢,您的照片有点像马斯克 🤪
5条回复
無狸
無狸
2025.9.25
彗星和大灭绝的周期大概就是一百到两百万年
無狸
無狸
2025.9.25
53:30 暗物质盘的引力始终作用在太阳上。每当太阳系在垂直方向上离开盘面最远的时候,这个引力都会把它拉回来。根据计算出来的厚度,太阳每次穿过这个物质盘需要的时间大概是一百万年到两百万年左右。
無狸
無狸
2025.9.25
51:23 (《暗物质与恐龙》)银河系形成于一百三十亿年前,当时,所有的暗物质和普通物质坍缩到一起,形成一个被引力束缚起来的结构。大概在银河系形成的十亿年之后,普通的物质开始向外辐射能量,进而坍缩到一起形成银河系星盘。而与此同时,暗物质也形成了一个圆盘结构。普通物质和暗物质盘相互作用,不是相互独立,普通物质盘会伴随着一个暗物质薄盘,而这个薄盘会嵌在普通物质盘里。
無狸
無狸
2025.9.25
15:33 通常看见暗的东西是因为光被物质吸收了,但是暗物质并不暗,它其实是透明的物质。普通的暗的物质吸收光,而透明的物质无视光。暗物质可以抵达物质,但在这个过程中都不会形成可以观测的现象。宇宙中没有什么物质,我们只能观测到现象。
本来打算听着睡觉,结果越听越精神🤲
一叶牵丝
一叶牵丝
2025.8.16
听着睡觉,感觉我也在穿越暗物质盘……
听完我也觉得宇宙好美,能够了解到这些真的很幸福~😚