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暗物質: 我們看不見的物質 - James Gillies

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    古代希臘人有一個偉大的想法：
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    宇宙是簡單的。
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    在他們心中，
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    要建構宇宙只須要四種元素：
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    土、
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    空氣、
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    火、
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    還有水。
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    就像它的理論一樣，
    這是美麗的。
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    既簡單、又優雅。
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    理論中認為
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    藉由四種元素的不同組合，
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    可以產生宇宙萬物。
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    比如說土加火，
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    就會有一些乾的東西。
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    而空氣加水，就會得到濕的東西。
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    但依照這理論，
    會有一個問題。
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    它沒辦法預測出任何
    可以測量的事物，
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    而測量又是實驗科學的基礎。
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    更糟的是，這理論是錯的。
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    但希臘人仍是
    思想上偉大的科學家，
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    在西元前 5 世紀，
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    米勒都的留基伯（Leucippus of Miletus）
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    提出有史以來
    最經得起考驗的科學思想之一。
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    我們看到的每樣東西
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    都由微小、看不見的東西組成，
    這東西稱作原子。
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    這個理論既簡單又優雅，
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    而它超越
    土、空氣、水、火的理論
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    而它超越
    土、空氣、水、火的理論
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    更接近事實。
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    幾世紀以來的
    科學思想及實驗
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    證實了實體的物質，
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    像是氫氣、
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    碳、
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    還有鐵，
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    都可以分解成原子。
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    在留基伯的理論中，原子是最小的、
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    看不見的物質，
    但仍然可以作區分，
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    像是氫原子、
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    碳原子、
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    鐵原子。
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    留基伯的想法裡，
    唯一有問題的是
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    事實上原子也還可以再細分。
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    而且，他的原子說最終
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    只解釋了宇宙組成
    的一小部份。
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    只解釋了宇宙組成
    的一小部份。
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    平常所見到的物質，
    實際上在宇宙中
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    非常稀少。
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    留基伯討論的原子、
    還有它們組成的物質，
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    事實上只佔了
    我們知道的物質
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    的大約 5%。
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    物理學家認為其餘的宇宙，
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    就是那 95%，
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    是暗宇宙，
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    由暗物質和暗能量組成。
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    我們怎麼知道？
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    嗯，我們會知道是因為
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    我們有觀察到。
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    這聽起來蠻簡單的，
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    但實際上有點複雜。
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    所有原子組成的物質
    是看得見的。
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    它會反射光線，
    然後我們就看得到。
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    當我們觀察宇宙時，
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    我們會看到星星和銀河。
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    有些就像我們居住的地方一樣，
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    很美麗、有螺旋的結構、
    優雅地在太空中旋轉。
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    當科學家在 1930 年代
    第一次
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    觀測一群星系時，
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    並同時估算它們的質量，
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    科學家們大為震驚。
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    他們發現
    並沒有足夠的可見物質
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    讓這些星系群
    靠在一起。
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    之後對單獨星系的觀察
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    證實了這個謎樣的結果。
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    星系裡就是沒有足夠的
    可見物質
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    來提供足夠的重力
    讓它們靠在一起。
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    從我們的觀測之中，
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    它們應該向外飛走，
    但並沒有。
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    所以一定有什麼東西
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    是我們看不到的。
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    我們把這東西稱作
    暗物質。
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    現今關於暗物質
    最有力的證據
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    來自於對於一種叫作
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    宇宙背景微波輻射的觀測，
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    也就是大爆炸後
    留下的餘光，
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    但這是另一段故事了。
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    所有我們掌握的證據
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    都說明了暗物質的存在，
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    而在天空中
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    那些美麗的螺旋星系中
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    它佔據了大部份的質量。
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    這告訴我們什麼？
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    長久以來我們知道
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    天空並不是繞著我們旋轉，
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    而我們只是
    一顆平凡行星上的居民，
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    繞著一顆平凡的恆星、
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    座落在一個平凡星系的螺旋臂上。
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    暗物質的發現
    帶領我們
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    更進一步了解
    物質的本質。
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    這告訴我們
    組成我們的物質
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    只是組成宇宙的物質
    其中的一小部份。
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    但是不只這樣。
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    在這世紀初，
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    研究宇宙外部的科學家
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    證實了不只是
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    物質與物質之間不斷遠離，
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    就如同你想像
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    宇宙誕生於
    高溫、高密度的大爆炸一樣，
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    這宇宙向外的擴張
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    似乎正在加速。
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    這代表什麼？
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    要不就是有某種能量
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    促成這樣的加速，
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    就像是你提供能量
    讓一輛車加速一樣；
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    要不就是重力
    和我們想的不完全一樣。
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    大多數科學家相信
    前者是對的，
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    也就是有某種能量
    促成這種加速，
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    他們把它叫作
    暗物質。
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    現今最好的觀測
    讓我們可以計算
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    宇宙有多少部份
    是屬於暗的。
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    看似暗能量佔了
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    大約 68% 的宇宙，
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    而暗物質佔了 27%，
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    剩的 5% 才是
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    所有其它我們看得到的東西。
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    所以這些黑暗的東西
    是由什麼組成的？
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    我們並不知道，
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    但有一個理論，
    叫作「超對稱理論」，
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    可以解釋一些。
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    超對稱（supersymmetry），
    或簡稱 SUSY，
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    預測了一系列新的粒子，
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    其中的一些
    可以組成暗物質。
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    如果我們找到
    超對稱的證據，
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    我們就可以從
    對宇宙那 5% 的認識，
  • 4:26 - 4:28
    也就是我們看得到的那些，
  • 4:28 - 4:29
    進展到
    大約 1/3。
  • 4:29 - 4:31
    還算不錯。
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    暗能量可能
    更難去了解，
  • 4:33 - 4:35
    但有些猜測的理論
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    也許指出了方向。
  • 4:36 - 4:37
    其中有些
    可以追溯到
  • 4:37 - 4:40
    古希臘人那第一個偉大的想法，
  • 4:40 - 4:42
    也就是幾分鐘前
    我們起頭的想法，
  • 4:42 - 4:45
    這想法說明宇宙必須是簡單的。
  • 4:45 - 4:47
    這些理論
    預測所有的宇宙萬物
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    只由單一一種東西組成，
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    一條振動的絃。
  • 4:52 - 4:54
    這想法是說
    我們今天知道的所有粒子
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    只是這條絃上不同的波。
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    不幸的是，絃論現今
  • 4:58 - 5:00
    還沒辦法證實。
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    然而，宇宙中還有
    這麼多事物等著去探索，
  • 5:02 - 5:03
    這賭注太大了。
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    這所有的東西
    讓你覺得藐小嗎？
  • 5:05 - 5:07
    不應該這樣。
  • 5:07 - 5:08
    相反地，
    你應該讚嘆
  • 5:08 - 5:09
    ──至少到目前為止──
  • 5:09 - 5:12
    你是這宇宙中
    唯一一個開始了解
  • 5:12 - 5:15
    宇宙奧秘的物種
    其中的一員，
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    而且你生對時代
  • 5:16 - 5:19
    來見證這知識的爆炸。
Title:
暗物質: 我們看不見的物質 - James Gillies
Speaker:
James Gillies
Description:

完整課程請見：http://ed.ted.com/lessons/dark-matter-the-matter-we-can-t-see-james-gillies

希臘人有一套組成宇由的配方，簡單又優雅：就是土、火、空氣、水。而結果是，在這之外還有許多──非常多。可見物質（這已經超出希臘人的四元素）只組成了 4% 的宇宙。CERN 科學家 James Gillies 告訴我們剩下的 96% （暗物質和暗能量）是什麼？以及我們怎麼發現它。

課程：James Gillies；動畫：TED-Ed
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:35

Chinese, Traditional subtitles

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