宇宙中的暗物质为什么不存在 难道万有引力理解错误了吗

暗物质被誉为解释宇宙最具权威的理论。而我们对万有引力的理解可以解释苹果为什么会从树上掉下来以及地球是如何绕太阳运行的。但是当涉及到宇宙中最庞大的东西：将这些定律运用到星系上目前的理论让所有的科学家失望。新的证据表明：暗物质并不存在，万有引力是错误的。为什么解释宇宙的行为暗物质这样的理论物质并不适用?因为我们从未直接看到过它，更糟的是，它的存在更是物理学界的谜。少数人认为暗物质根本不存在，而且我们对万有引力的理解需要调整。

认为宇宙中最大的结构存在某种无形物质的想法并非凭空而来。像科学中的许多事物一样，暗物质的概念是许多渐进步骤的结果。最著名的一个例子是1781年发现星时，科学家们发现了一个不正常的物体。艾萨克・牛顿的定律对一个离太阳这么远的行星如何运动做出了明确的预测，但天王星拒绝遵守这些规则，几十年来，它的运动速度太快，比预测的要快很多。但是之后动作变慢了。有些人认为这是因为万有引力定律根本上的缺陷;另一些人则认为太阳系中可能有另一个天体在向天王星“投掷扳手”(柯伊伯天体带的奇怪轨道使现代天文学家认为可能有第九颗行星)。

最后，天文学家发现了另一个天体海王星，牛顿定律仍然是安全的。但后来，当天文学家发现水星的轨道也有点偏离时，牛顿的万有引力定律站不住脚了。后来科学家们采取了一个新的理论。的广义相对论解释说：像太阳这么大的物体在宇宙中会扭曲时空。但这在水星的轨道上留下了一个怪癖，因为它离太阳的引力扭曲很近。但是在宇宙的宏伟计划中，行星轨道就像是小土豆。在二十世纪三十年代，科学家们对星系的行为表现得更不知所措。

螺旋星系中的大多数恒星都集中在宇宙中心附近，所以假设这是宇宙中大部分的质量，万有引力暂时是合理的。但是冥王星以比水星更慢的速度绕太阳公转(从星系中心到恒星的距离越远，它的轨道就越慢)。但事实并非如此。离星系中心最远的恒星移动的速度和接近恒星的速度一样快。在二十世纪六十年代，天文学家薇鲁宾和肯特福特称：这是因为宇宙中存在一些看不见的质量(暗物质)。但是直到今天我们仍然没有看到这个看不见的质量，因为它不吸收、反射或发出光，我们也没有直接检测到它。

但很多科学家已经提供了无数的证据证明它的存在。暗物质的质量扭曲时空把星系变成放大镜，它的影响留下了从宇宙的诞生中被称为宇宙微波背景辐射遗留下的痕迹。今天，科学家们估计暗物质在宇宙中构成了27%的物质，而普通物质占不到5%。1983年，一位名叫米尔德・海米尔・格罗姆的以色列物理学家提出了另一种解决方案：暗物质并不存在，万有引力是错误的。他的修正牛顿动力学(MOND)理论建议我们调整牛顿第二运动定律，即物体加速的速度与施加在它身上的力成正比。

米格罗姆说，也许在某些情况下，这些定律会改变，比如恒星离星系中心很远的时候。如果米格罗姆的定律是正确的，我们就可以解释恒星的速度，而不需要调用不可见物质(暗物质)的存在。自那以后，许多文献都表明，对引力的修正实际上可以产生我们在星系中看到的精确行为。一旦我们看到了大局，暗物质的存在以及牛顿的万有引力就不妙了。MOND(蒙德模型)显示，星系团内的碰撞并不表现出应有的行为，而宇宙微波背景中的模式也与之不匹配。这有点像拉毛线来修补毛衣上的洞，并在此过程中毁掉毛衣的其余部分。

不过，暗物质阵营也有其挑战，主要是因为我们只能模拟宇宙的很多部分。现在，暗物质模拟通常包含上万亿个粒子，并试图考虑光子压力、恒星形成、超新星和其他反馈效应。但是每个星系估计包含1060和1080的暗物质粒子。对于小而中等大小的星系，留下了超过一百万个粒子的因子，所以我们不能证明它们的行为是由暗物质引起的。修正万有引力的最大挑战是它将改变现代宇宙学大尺度上的很多理论;暗物质的挑战是正确地再现最小尺度的细节。但就证据而言，暗物质正在获胜即使我们不得不带着某种健康的不确定性接受它。