暗物質與暗能量是啥? | Kurzgesagt

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我們所熟知的物質: 原子、恆星、星系、行星、樹、岩石,以及我們。

這些物質佔整個宇宙不到5%。

在整個宇宙中, 大約25%是暗物質,70%是暗能量。

暗物質與暗能量都無法被觀測到。

這聽起來有點奇怪, 這表示我們所接觸到的世界只佔了極其微小的部分。

更糟糕的是, 我們對暗物質與暗能量究竟是什麼、如何運作毫無頭緒

更糟糕的是, 我們對暗物質與暗能量究竟是什麼、如何運作毫無頭緒

我們非常確定它們是存在的。 至於,為什麼我們知道它們存在呢?

暗物質使星系穩定存在

我們開始分析宇宙的結構時,發現能被觀測的"普通物質"並不足以令宇宙維持穩定存在。

來自"普通物質"的重力不足以形成星系這樣的複雜結構,恆星間會更為鬆散,並四處散佈,

這將導致星系無法形成。 因此,我們確信一定有某種東西在維繫星系的結構。

某種東西,它不發射光,也不反射光

所以稱作「暗」。

除了能計算到暗物質的存在以外,

我們還能看到它的微小跡象。 高濃度暗物質的地方會使經過它的光線扭曲。

因此我們確信有東西在那兒,並且會與重力作用。

現在, 對於暗物質(旁白口誤成暗能量)是什麼有進一步認識, 那麼它究竟是什麼?

我們知道暗物質並非一團無光源的普通物質, 因為普通物質會放射出我們能觀測到的粒子。

暗物質也不是"反"物質, 因為反物質會與普通物質反應,並放出特殊的γ射線。

暗物質也不是由黑洞所構成。

黑洞是種緊密的物體,且會劇烈影響周圍環境, 但是暗物質似乎是零星散布在整個宇宙。

基本上,我們目前對於暗物質只能確定三件事:

一、有東西就在那裡。

二、它會與重力作用。

三、它們有很多很多。

暗物質有可能是由某種複雜又特殊的粒子組成, 這種粒子不會與光、普通物質反應

但目前我們真的不瞭解它到底是什麼。

暗能量又更奇怪與神祕:

我們無法檢測它、無法測量它、無法觸碰它。

帶我們卻能非常清晰地看到它造成的影響:

1929年,愛德溫·哈伯透過研究遙遠星系發出的光的波長,

發現光經過宇宙後出現紅移現象。

哈伯發現較黯淡、較遙遠的星系會出現較大的紅移。

距離近些的星系則出現紅移的幅度則小些。

哈伯肯定地認為會出現紅移現象是因為宇宙正在膨脹,

紅移的出現,是因為光的波長隨宇宙膨脹而被拉伸。

近幾年的研究報告顯示宇宙的膨脹正在加速。

在此之前, 人們認為重力將使宇宙膨脹減緩,甚至塌縮回一個點。

空間並沒有因為膨脹而改變它的性質。

宇宙膨脹就只是讓空間變更多!

年輕的新空間一直在宇宙所有地方新生。

星系是一種透過重力緊密集群的東西。

因此身處星系中的我們不會感受到宇宙膨脹, 但我們仍能在任何地方看到膨脹的影響。

無論何處,宇宙中隨時都有新的空間(空白空間)在形成

因此,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而且日益增強。

空白空間中的能量比起宇宙其他所有東西的總和還要多

我們對於暗能量可能是什麼有多種猜測。

一種猜測是暗能量並非某種事物,它只是空間的特性。

空白空間並非"虛無",它擁有自己的能量。

空白空間可以產生更多空間,而且相當活躍。

因此當宇宙在膨脹時,空白空間使更多空間出現並填補缺口,造成宇宙加速膨脹。

這個猜測接近愛因斯坦在1917年對宇宙常數概念的想法。

有一種力與重力對抗著。

唯一的問題是,當我們嘗試這樣計算暗能量的多寡時, 會出現詭異的結果,留下更多困惑與謎題。

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,然後再消失回一無所有。

這些粒子的能量可能就是暗能量。

或是另一種猜測:暗能量是種未知的動態能量流體或是力場,它滲入了整個宇宙。

但不知何故,它有與普通物質、普通能量相反的效果。

如果真是如此,我們並不知道怎麼、在哪探測到它。

所以目前還有許多問題待解決。

我們關於暗物質、暗能量的理論仍處於理論階段。

一方面而言,這挺令人洩氣的; 另一方面,因為這是最前端的科學,因此使人興奮,

這代表著無論我們多麼認為自己是萬物之王,但其實只是活在宇宙中脆弱小島並使用智慧型手機的猿人。 因此,去仰望這片天空吧!去追尋宇宙運行的真理!

有太多東西等著我們去知道並學習。 而且這些東西令人驚嘆!

本影片由澳洲科學院(AAS)支援合作。 AAS是一推廣支持卓越科學研究的機構。

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