宇宙中看不見的暗物質
6月1號出版的知名科學期刊Science《科學》雜誌，選出了天文學的八大謎團。其中，黑暗物質跟黑暗能量，佔據了八項當中的兩項。這兩樣東西，都跟天文學的觀察密切相關，雖然看不見，目前科學家卻傾向於相信它們是存在的，為什麼呢？請聽以下的科學三分鐘，以暗物質為例，帶您認識天文物理學重要理論的發展。
談到暗物質，也有人翻譯成黑暗物質，簡單地說，就是不能用光來觀測的物質，是眼睛看不見的。暗物質與暗能量常常必須放在一起談，這點，可以透過一個驚人的數據來說明。在我們的銀河裡面，像太陽這樣的恆星大約有兩千億個，而在宇宙中，我們觀測到像銀河系這樣的星系，數量就有五百億到一千億個，多得嚇人，然而這些星球全部加起來，佔宇宙中所有東西的比例，卻只有百分之四。
其他百分之九十六是什麼呢？天文學家經過長久的研究，最近十幾年的結論是：百分之二十三是暗物質，百分之七十三是暗能量。比例如此驚人，難怪它們會成為天文學上重要的謎團。看不見的東西，為什麼佔了這麼大的比例呢？國立自然科學博物館館長、天文物理學家孫維新，就以暗物質為例，說明了人類為什麼推論它存在：
暗物質存在的推論
孫館長：
我們講一個簡單的例子，像在太陽系裡面，水星跑最快，繞太陽一圈只要88天，金星稍微慢一點兩百多天，地球是365天，到了木星就是十二年了，到了土星是三十年，所以愈往外面，這些行星走得愈慢，而這種速度由裡到外、從快到慢的過程呢，完全符合克卜勒定律。但是，天文學家把尺度放大到拿望遠鏡去看夜空裡面的星系──螺旋形的星系，在那邊轉的星系，從裡面到外面，它的速度根本就沒有變化，完全違反了克卜勒定律或者是牛頓定律。
怎麼辦？科學家只有兩種選擇，第一個，承認牛頓定律是錯的，這是很大的問題，沒有人願意去相信牛頓定律是錯的，因為如果那是真的，整個物理就要改寫了。第二個是什麼？就是如果這些星系，外面包裹了一個薄薄的一層圓球的「暗物質」，包裹著它，這個暗物質是有萬有引力的，而這圈物質的質量，又是中間星系的八倍到十倍的話，那這一個星系它旋轉的方式，就可以表現出來，像我們剛剛說的，速度不改變，可是又符合牛頓定律。
暗物質雖然神祕，但在本質上，它還是天文學家從對宇宙的觀察中，所推論出來的理論模型。暗能量也是一樣，它會被提出來，是跟我們觀察到「宇宙加速膨脹」的現象有關。因此，孫維新館長也鼓勵大家以開放的態度，來看待這些發展：
孫館長：
話說回來，沒有人說，暗物質、暗能量就一定是對的。從天文學過去幾百年的發展的過程中，我們都發現了，很多時候大家的直覺，或是大家相信的東西，都已經覺得快要蓋棺論定，這就是真理了！突然，新的觀測、新的科學家出現，一舉把它推翻了。所以大家就抱持著一個開闊的心胸吧，暗物質、暗能量，聽聽當作是一個時髦的名詞吧。
今天的科學關鍵字，就是
暗物質（dark matter）和 暗能量（dark energy）
感興趣的聽眾，可以透過這些關鍵字，進一步查詢或做延伸閱讀。
