什麼是暗物質，暗能量？ 《這世界難捉摸》

你知道把我們吸在地球上的重力，實在是超級無敵小的嗎？

星星、石頭、月球、銀河、地球、我們、你家的貓等你知道的這一切，也只佔這個世界的5%而已!!

哈囉大家好歡迎來到閱部客，我是水丰刀，今天是我們閱說書39集，今天我們要來介紹的書就是 《這世界難捉摸》，副標題是霍金也想懂的95%未知宇宙。首先要說這本書，並不是告訴我們很多我們還不知道的事情的解答；而是要帶你來一起探索宇宙之旅，讓我們發現宇宙的奧秘與神奇。

你曾想過宇宙是如何開始？宇宙是由什麼構成？你是否問過時間跟空間是從哪裡來？有外星人嗎？

關於宇宙我們還有什麼不知道的？這個世界，我們了解的只有5%！

我們把所有的星星、星系、銀河、原子、分子、樹、岩石、我們等等加在一起，也不過佔這個世界的5%，那剩下的95%是什麼呢？

有68%是暗能量、27%是暗物質。我們幫這些取了很酷的名字，但取得很酷我們仍然不知道這些是啥子！

暗物質是什麼？

在目前已知的宇宙中，有將近27%的物質和能量，被稱為「暗物質」的東西所組成。和我們熟知的星星、銀河等物質，超過了5倍以上。

第一，旋轉星系
要了解暗物質與旋轉星系之間的關聯，可以想像放在大轉盤上的一大堆乒乓球。轉盤開始旋轉時，你會預期乒乓球從轉盤的邊緣飛出去，而旋轉星系的工作原理幾乎就就像剛剛舉例的。星系在旋轉，所以星系裡的星星傾向於往星系外圍飛出去。

唯一能把星星聚在一起的，就是裡頭質量的重力，重力可以把物質聚在一起

星系如果旋轉的越快，那所需要把星星聚在一起的質量就要越大；反過來說如果你知道星系的質量你就會知道它旋轉速度有多快，首先天文學者先計算星星的數量，來猜測星系的質量，再用這個質量，來計算出星系的旋轉速度；但奇怪的是計算出的速度跟觀測出來速度不一樣，觀測出來的速度比計算出它應有的速度還快，計算出的質量必須加上很多才能等於是觀測出來的速度；但天文學者並未觀測到這些質量，那究竟是誰拉住了本應從星系飛出去的星星呢？如果假設每個星系中有為數眾多看不見的「黑暗」東西，這個矛盾就可以解決了哈哈，而隨著歲月流逝，開始越來越多人可以接受這看不見、神秘的暗物質存在。

第二、重力透鏡效應
科學家相信暗物質真實存在的另一個重要線索，是觀察到暗物質可以扭曲光線，這稱為重力透鏡效應。

如果你和這個星系之間有著沉重且看不見的東西存在，那麼看到兩次相同星系的影像是可以說得通的，星系光線經過這個無形又沉重的東西時，會通過巨大透鏡一樣發生彎曲，因此會像是來來自不同方向。

第三、星系碰撞
透過觀察到太空中巨大星系的碰撞，我們發現了暗物質存在最有說服力的單一證據。

兩個星系團猛烈撞擊，從星系團噴出的氣體和星塵相碰撞，產生壯觀的大爆炸。

天文學家觀測到在碰撞點附近，他們觀測到有兩團巨大的暗物質。要透過測量星系團背後星係發出的光經過星團時造成的變形來間接觀測。天文學家觀測到，這兩團暗物質就像沒事一樣，沿前進的路線繼續移動。

天文學家拼湊出來的結論是：有兩個星系團，每個星系團都有正常物質和暗物質；兩星團相互碰撞時，大多數正常物質會按照預期方式碰撞在一起；但，暗物質碰到其他暗物質時，什麼都沒發生！暗物質團互相穿過對方然後持續前進，幾乎就像看不到彼此一樣。

所以我們到目前為止對暗物質的了解有多少？

• 它有質量
• 我們看不見它
• 牠喜歡和星系聚集在一起
• 正常物質似乎無法觸摸到它
• 其他暗物質似乎也不能觸摸到它
• 暗物質這個名字很酷

我們對暗物質所知是，它沒有隱藏在遙遠的地方。暗物質往往會聚集成一大塊，和星系聚在一起漂浮在太空中，這表示此時此刻，暗物質可能圍繞著正在看影片的你，研究暗物質是非常難的課題，因為我們沒有辦法與它有太多的互動我們看不到它，但我們知道它有質量，要解釋這個現象為什麼發生、為什麼難研究呢，首先讓我們來了解正常物質如何交互作用？

物質間的交互作用有四種主要方式：
• 第一種、重力：如果兩個物體都有質量，它們之間會有相互吸引力。
• 第二種、電磁力：就是兩個帶電粒子可以互相感覺到作用力，同性相斥、異性相吸。
• 第三種、弱核力：這種作用力與電磁力很像，但是要弱得多。
• 第四種、強核力：這是把質子和中子束縛在原子核內部的作用力。

那反觀暗物質是如何交互作用？

暗物質為何如此「黑暗」呢？就四種基本的作用力來說，唯一確定的是，暗物質因為有質量，所以是可以感受到重力的。我們認為暗物質沒有任何的電磁力交互作用力，不反射光也不發射光，所以很難直接看到它。暗物質似乎也沒有弱交互作用力和強交互作用力。所以，除非有任何新的未發現的交互作用力，否則暗物質似乎不能使用任何正常的機制，與我們的望遠鏡或是探測器進行交互作用，這使得我們很難研究暗物質。

為什麼暗物質很重要？
對於宇宙的認識，我們跟住在洞穴的原始人水準差不多，對宇宙的了解仍是渾沌不明，而暗物質是我們了解宇宙的重要線索，但是暗物質還不在現有描述的宇宙數學與物理的模型中，我們雖知有大量的東西默默拉住我們，但是不知道它是什麼？

暗物質也許是很棒的東西呢！暗物質它的行為模式可能是我們意想不到的，暗物質可能有驚人的潛力。例如：如果暗物質是由一些新的粒子所組成，而我們能加以利用呢？又如果在尋找暗物質是什麼時，找出一些史無前例的物理學規律，像是新的基礎交互作用或是新方法進行的已存在交互作用，如果這個發現可以讓我們用嶄新的方式控制正常物質呢？

最後想像一下，如果有一種遊戲你已經玩一輩子了，突然發現可以用一些特殊規則或是新東西來玩，那會是怎麼樣？

暗能量是什麼？
剩下的68%宇宙是物理學家所說的「暗能量」，它又比暗物質更神秘，佔宇宙最大塊，我們無法檢測它、測量它、觸碰它，對於這部份我們幾乎一無所知，但我們卻可以清楚看到它的影響。

那「我們是如何知道暗能量存在」呢？答案是：純屬意外。

當時，科學家本嘗試回答一個不同的問題，想測量宇宙速度以哪種速度減緩？但卻發現事實是，宇宙並沒有放緩擴張速度，而是擴張的越來越快。對我們來說，恆星與行星都處於永久的懸吊狀態，就像懸掛在天花板上的吊飾，但是有一位天文學家發現到一件很奇怪的事，他們測量了來自我們周圍恆星和星系的光線，得出結論：每一樣東西都在互相遠離，宇宙不僅僅是座落在那裡，它正在擴張，想像一塊宇宙般大小的麵包，我們是麵包裡的葡萄乾，隨著麵包的烘烤或是膨脹，葡萄乾會彼此分離，但是大小保持不變。

1929年，愛德溫．哈伯，透過研究遙遠星係發出光的波長，發現光經過宇宙的紅移現象，較黯淡遙遠的星系會發出較大的紅移，距離近的星係紅移幅度則小一些，出現紅移現像是宇宙正在擴張，紅移的出現是因為光的波長隨宇宙膨脹被拉伸，而可以與之抗衡的是我們熟悉的老朋友。重力，重力可使宇宙膨脹減緩，甚至縮回成為一個點；星係是透過重力緊密集群的一個東西，因此身處在星系中的我們不會感受到宇宙在膨脹，但我們仍可以在很多地方看到膨脹的影響。

我們已經說明了暗能量是如何發現的，以及它的數量有多少，但它是什麼？
簡單扼要地說，我們不知道，無論如何，宇宙中隨時有新的空間在形成，因此猜測，暗能量似乎是某種空白空間裡固有的能量，暗能量比任何東西都要強大，且日益增強；空白空間的能量比其他宇宙中所有的東西總和還要多。

目前對它的猜測是：

1. 暗能量來自於空的空間能量，也就是說空白的空間能量，空白不是虛無，它擁有自己的能量
2. 另一種猜測是空白空間充斥著一種暫時且虛無飄渺的粒子，它會不斷從一無所有形成，然後在消失回到一無所有
3. 還有一種猜測是暗能量是一種未知的動態能量流體或是立場，滲透在整個宇宙。

如果宇宙因為暗能量擴張的愈來愈快，那表示每樣東西都比昨日用更快速度遠離我們，你自然會得到一個結論：數十億年後，夜空將只會看到幾顆可見的亮星。而且在更久的未來，夜空將可能深陷於幾乎完全的黑暗之中。 （抬頭一片黑

人類僅僅發現了那幾%的已知事物，對於那未知的宇宙到底有多少奧秘等待被揭開，這不會是個結束，這只是個開始，我們也將會在那未知的領域發現對人類有意義的或是令人興奮的驚奇。

想知道更多宇宙你所不知道的奧秘，推薦大家可以看看《這世界難捉摸》，

最後要問book們問題是：你覺得暗能量是什麼呢?