首頁 > 暗物質
:::
暗物質
2015/10/23
2740
 
 
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:

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。

【本單元由行政院國家科學委員會補助製播】
2012-06-17 16:55:00播出

推薦文章

TOP