【推舊文】由物理概念名稱談暗物質與暗能量

讀者朋友如果睇完上星期《真係好科學-暗黑宇宙》，可以睇埋呢篇文🥸

／／暗物質和暗能量相信是少數幾個理論物理中最前沿、而又深入大眾文化中的物理概念。

以我自己科普經驗為例，很多讀者朋友都對有關暗物質和暗能量的研究新聞感興趣。我的專業並非理論物理，對於這兩個高度理論性的題目並不太在行。不過，當我嘗試解答各種關於暗物質和暗能量的問題時，我發現導致概念錯誤的主因可能根本不是讀者的數學、物理背景或程度問題，而是這兩個物理概念的名稱問題。

物理學家與數學家都是人，在表達概念時少不免需要用到文字（這不是廢話嗎？！）。而原來有一個很重要的學術界習慣，很多時候我們做科普、數普時都會忽略：很多字詞在專門研究範疇內的定義，都與一般用法完全不同。

我發現這一點的原因，是我漸漸留意到很多時候我們面對非本身專業的概念時，都會嘗試理解概念名稱的含義。當面對理論物理這一種需要極高數學技巧的概念時，對非專業的讀者來說，能夠理解的大概只剩下概念的名稱。不幸地，從物理概念名稱含義入手分析問題，往往都只會是死胡同，因為支撐物理概念的根本不是語言學，而是實實在在的數學。

暗物質根本不是物質？

物理學家數學技巧可能不錯，但取名技巧就非常糟糕了。暗物質的「暗」與「物質」，有一半是不太正確的。

物理學家早於 1930 年代已經發現了暗物質，不過那時候並非稱為暗物質，而是「找不到的質量」[1]。宇宙間有上億個星系，包括我們居住的銀河系。天文觀測顯示，環繞星系核心公轉的速率太快了，恆星應該會像汽車高速入彎時摩擦力不足而被拋出軌道。換句話說，星系根本不應該存在！

這究竟是什麼回事呢？答案就在萬有引力。既然恆星沒有被拋出星系之外，那麼就必定是萬有引力把它們拉著。然而，即使把一個星系內所有恆星提供的萬有引力都加起來，結果仍然太弱，不足以拉住高速環繞星系公轉的恆星。

質量越多，萬有引力就越強。無論以愛因斯坦的廣義相對論抑或以牛頓的萬有引力定律計算，恆星都實在公轉得太快了。所以物理學家就把那些「多出來的引力」歸功於一些看不見的質量，即是我們現在稱呼的暗物質。所以，暗物質可能根本就不是物質，而是其他一些能夠造成星系恆星公轉速率如此快卻不會拋出星系外的物理效應也說不定。

所以，我們知道原來暗「物質」根本不是我們認識的那種物質。而且，那個「暗」字其實也有點誤導。暗字明顯比喻「找不到」的質量，不過它其實有著更深含義。

暗物質之所以稱為「暗」，當然是因為我們找不到它們。可是，即使它們當真是物質，其物理特性也必然與我們知道的一般物質不同。首先，一個成功的暗物質模型 [2]，必須要不參與電磁交互作用。換句話說，就是與光子沒有互動，兩者互不干涉。這才是它們被稱為「暗」物質的原因，是帶有明確物理定義的。

暗能量根本不是能量？

如果說暗物質是「找不到而會產生引力的東西」，那麼暗能量就是「找不到而會產生反抗引力的東西」。

解釋暗能量的來源，要回到愛因斯坦於 1915 年發表的廣義相對論。廣義相對論修正了牛頓的萬有引力定律，把引力（即重力）描述成時空曲率。愛因斯坦推導出的廣義相對論方程式除了能夠描述宇宙之外，亦得出一個推論：宇宙不是在膨脹就是在收縮。

愛因斯坦不喜歡這個推論，他認為宇宙必須是永恆存在，不會變化的。然而，由於重力只能是相吸的，宇宙必定在加速收縮或減速膨脹之中。因此，在不影響方程式正確性的前提下，他加入了一個常數項，稱之為宇宙常數，用來抵消互相吸引的重力，希望能夠得到一個靜態的宇宙。

可是，宇宙從不用看人臉色，即使你是愛因斯坦。哈勃透過測量星系的距離和後退速率，發現了宇宙正在膨脹，令愛因斯坦收回宇宙常數。

由於重力只會互相吸引，宇宙膨脹終有一天會逐漸減漫至停頓，然後開始收縮。然而，宇宙總愛捉弄人類。1998 年，兩隊天體物理學家團隊 [3] 獨立發現宇宙不單止正在膨脹，而且膨脹正在加速！

大概根本沒有任何人曾經想像過這個現象。只會互相吸引的重力，如何使互相遠離的星系以越來越快的速率後退？這就好像向上拋起一個網球，網球非但不掉下來，反而向天空越飛越快！

物理學家找不到任何已知物理概念去解釋這個現象，因此就把宇宙加速歸咎於「暗能量」。產生暗能量的可能是宇宙常數，但沒有人知道暗能量和宇宙常數究竟是什麼。

再一次，「暗」字表示它不會放出電磁輻射，而且我們對其成分毫無頭緒；「能量」則是比較技術性的描述，與概念「真空能量」有關。而與上述暗「物質」是否物質一樣，我們其實連暗「能量」是否真的是種能量也不知道。

宇宙是場暗物質與暗能量的較量

現在物理學界最流行的宇宙模型是所謂的 Λ-Cold Dark Matter (Λ-CDM) 模型，即 Λ-冷暗物質模型。其中， Λ 指的是宇宙常數產生出暗能量、「冷」代表暗物質的速度遠低於光速、「暗」指不參與電磁交互作用。

暗物質使星系互相吸引，暗能量則使星系互相遠離。因此，研究宇宙裡的星系分佈，就可獲得關於暗物質和暗能量的資訊。

最近，一項稱為暗能量普查 (Dark Energy Survey, DES) 的最新研究 [4] 測量了 2 千 6 百萬個星系的間距，計算出宇宙的成分有 74% 是暗能量、 21% 是暗物質，而剩下的 5% 才是一般物質和能量。換句話說，人類科學文明所知的一切物理和化學知識加起來，只是宇宙間所有東西的冰山一角。

這項也是唯一一個準確度能夠與普朗克衛星 [5] 的研究結果相提並論的研究。普朗克衛星亦是測量宇宙中有多少暗能量和暗物質的研究計劃，不過它用的方法不同。普朗克衛星直接拍攝宇宙嬰兒時期的照片——宇宙微波背景輻射，從而計算暗能量和暗物質的多寡。

兩項研究的計算結果雖然十分接近，但仍有著微小差別。這差別令很多物理學家感到興奮，因為如果屬實，我們就必須重新檢視各種宇宙模型。同時，這亦是科學精神的彰顯。

註：
[1] Neil deGrasse Tyson 談暗物質和暗引力等議題。
[2] 「模型」一詞在科學中亦有特別意義，指描述現實世界中的現象的數學結構。
[3] Supernova Cosmology Project 和 High-Z Supernova Search Team。
[4] 暗能量普查資料量龐大，研究團隊目前仍在不斷分析當中。
[5] 或稱普朗克巡天者。／／

影片轉自LINE群組
之前聽過很多人說(#不是影片這位受害車主說)，騎重車就是要乖乖排隊，把自己當成汽車，這樣才能維持良好觀感增加其他用路人對於重車的好印象。
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#都是狗屁
#你乖乖排隊只是增加你碰到智障駕駛時被夾殺的風險而已
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機車在台灣的規定一直都很可笑，說路權比照汽車，可是在一些時候我們又會被比照機車的規定來限制，簡直就是挑選了各種不利的條件加諸在我們身上。
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我們來聊一下什麼叫『良好觀感』，事實上我們簡單把台灣的道路駕駛區分成3種好了，第1種是會無腦遵守政府訂出來的各項規定而且不會去思考的腦殘人，第2種叫正常人，第3種叫野蠻人。
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你所謂的『維持重車良好形象』，其實就只能滿足第一類的腦殘駕駛，因為他們覺得人活著就是要遵守那些政腐訂出來的規定，不管那個規定有多腦殘都要。
#但可笑的是這種人通常自己也不太會守規定只會要求別人守規定
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所以當你覺得你這樣乖乖排隊或是把自己當成一台汽車騎在路上時( #請不要自己想像說是在講影片受害車主)，是在維持重車的形象的話，很抱歉，殘酷的現實就是 #你取悅的只是一群腦殘而已。
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正常有思考能力的人反而不會想要機車就這樣直直一條的卡在你面前，因為機車的體積真的很小，在車陣中這樣乖乖排隊反而會為後面跟車的人增加壓力，因為你很難去拿捏該如何保持安全距離。
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重車的加速超快，可是煞車反應就是不會比汽車快，加上很多人習慣低檔高轉速騎車，那個引擎煞車的減速很明顯，這樣的減速後方汽車是無法透過你的煞車燈來做識別的。而在一般駕駛常識比較不足的多數用路人眼裡，就會覺得我們怎麼都忽快忽慢的在騎?
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當然，一定會有人說，啊那就離遠一點就好了啊?
#很抱歉我們在台灣
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當你選擇離遠一點的時候，重車的體積很小有時候旁邊的車很難察覺到有一台機車在裡面，當空隙一出來就很容易會看到第三種野蠻人型駕駛，會誤判你前方有足夠的『鑽車空間』，然後想盡辦法鑽進你前方的空檔………
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這個就是台灣的交通殘酷的現況，所以乖乖排隊真的不會增加重車族群在一般用路人中心的形象，#因為你取悅的只是一群腦殘，然後增加正常人駕駛跟在你後面的壓力，還讓野蠻人駕駛覺得你一台機車擋在前面是在衝三小?#這種取悅腦殘增加另外兩類道路駕駛人壓力的行為，你真的覺得是在維護重車形象嗎?
#而別提這樣騎被夾殺的風險有多高
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那你問我該怎麼騎?
塞車時我絕對保持一個大原則，那就是 #車輛行駛移動中我不會鑽車縫，車流停止時我就會想辦法往前鑽。
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另外我在車陣中低速蠕行時，我會選擇往左或往右靠，一來這樣能讓你的身影直接出現在前方車的兩側後照鏡裡，因為機車的體積太小在中央後照鏡的存在感真的很薄弱。二來則是防止後方車追撞擊自己會被夾殺的機率。
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好，我知道有人會說『啊這樣你不就很容易被後車插進來?』
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我只能說，騎車不是和寫書讀課本一樣死，請面對現實狀況隨機反應才是保命的要訣。我騎重車的資歷真的不算久，大約13年的時間而已。就我自己騎在路上的經驗，騎在路上移動狀態中，絕大多數看到你靠邊的汽車真的要鑽進來，通常不會直接切到你旁邊而是跟在你後面。
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而真的碰到會在移動狀態下切到你旁邊的，我就會選擇往前鑽車自保。
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那這樣不就會增加自己被檢舉的風險?
對，沒錯
#但我選擇的是提高讓自己活下來的機率
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這個就是機車路權在台灣碰到最大的問題，#當你是以想活下來為前提時，#你勢必就是要去違反交通部訂出來的智障規定。
#因為讓機車面對風險的原凶就是交通部
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當我騎著小綿羊，右側充滿危險的時候我就會適時切進禁行機車的內側車道，因為那邊能讓我避開危險，不過同時也就是讓我有可能被開單的風險。
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當我騎著摩托車要從花蓮到宜蘭時，我會選擇騎蘇花改，因為那邊比舊蘇花安全的多，不過同時也就是讓我有可能被開單的風險。(應該說一定會被開單啦)
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當我騎著重車在車陣裡塞車時，當車流停止時我就會想辦法找空檔往前鑽，因為這樣才能避免我被後方正在移動尚未停止的汽車夾殺，不過同時也就是讓我有可能被開單的風險。
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這個，就是台灣機車族面對的現實
而影片裡的這位騎士，就是台灣交通的受害者
#希望他早日康復
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我先注射一下，一定會有腦殘上來說什麼國外的規定是機車要在道路正中央，日本本田安駕說明的是機車要在正中央才能避免後方車流插入。
#那是以交通道德度高的國家才能實現的東西
#在台灣請以野戰的模式下去思考

【歌聲有多美?聽吧】

恩佐法拉利在1947年創立公司時，對於自家產品的第一個要求就是V12引擎，這也成為法拉利超跑所不可或缺的重要元素，高亢的美妙聲浪隨著轉速與檔位變速時高忽低，在行進間如同演奏一首用引擎及排氣管吹奏的進行曲，至今，在許多車廠紛紛轉向小排量渦輪引擎的同時，只有法拉利仍繼續捍衛著V12，不明究裡的朋友或許對法拉利如此近乎頑固的態度難以理解，畢竟只有開過的人才懂吶......。

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