暗物质：物理学会迎来一场革命吗？

什么是暗物质？ 它从未被观察到，但科学家估计它构成了宇宙中 85% 的物质。 简短的回答是，没有人知道暗物质是什么。 一个多世纪前，开尔文勋爵将其作为对我们银河系中恒星速度的解释。 几十年后，瑞典天文学家克努特·伦德马克（Knut Lundmark）指出，宇宙必须包含比我们所能观察到的更多的物质。 自 1960 年代和 70 年代以来，科学家们一直在使用越来越复杂的技术试图弄清楚这种神秘物质是什么。 然而，越来越多的物理学家怀疑答案可能是不存在 暗物质 在所有。

背景故事

科学家可以通过多种方式观察遥远的物质。 著名的哈勃望远镜等设备测量可见光，而射电望远镜等其他技术则测量不可见现象。 科学家们经常花费数年时间收集数据，然后继续对其进行分析，以最了解他们所看到的内容。


随着越来越多的数据进入，星系的行为并不像预期的那样变得非常清楚。 一些星系外缘的恒星移动得太快了。 星系通过重力保持在一起，重力在大部分质量所在的中心最强。 盘状星系外缘的恒星移动得如此之快，以至于那里的可观测物质产生的重力无法阻止它们飞出深空。

科学家们认为，这些星系中存在的物质一定比我们目前观察到的要多。 东西 一定是为了阻止星星飞走，他们把它叫做什么 暗物质. 他们无法真正说出它可能具有的特性，只是它必须具有引力，而且一定有相当多的引力。 事实上，宇宙的绝大部分（高达 85%）一定是暗物质。 否则，星系将无法像看起来那样长久存在。 它们会解体，因为没有足够的引力来保持数万亿颗恒星的位置。

谈到科学，你无法观察到的东西的问题是很难说太多。 因为暗物质不与电磁力相互作用——电磁力是可见光、无线电波和 X 射线的原因——我们所有的证据都是间接的。 科学家们一直在试图找出观察暗物质的方法，并根据它的理论做出预测，但没有取得多大成功。

一个可能的解决方案

牛顿的万有引力理论很好地解释了大多数大型事件。 从在洋基队比赛中投出第一球到星座运动，一切都可以用牛顿的理论来解释。 然而，这个理论并非万无一失。 例如，爱因斯坦的广义相对论和狭义相对论解释了牛顿理论无法解释的数据。 科学家们仍然使用牛顿的理论，因为它在绝大多数情况下都有效，而且方程更简单。

暗物质被提议作为一种使牛顿物理学与数据相协调的方法。 但是，如果需要修改的理论而不是和解呢？ 这是一位名叫 Mordehai Milgrom 的以色列物理学家进入的地方。 他发展了一种引力理论（称为修正牛顿动力学或“月球” 简称）在 1982 年，假设重力在变得非常微弱时会发生不同的作用，例如在盘状星系的边缘。

他的理论并不简单 说明 星系的行为； 它 预测 他们。 理论的问题在于它们几乎可以解释任何事情。 如果你走进一个房间，看到灯亮着，你可以提出一个理论，即来自太阳的宇宙射线以正确的方式照射到隐藏的镜子上，照亮了房间。 另一种理论可能是有人轻弹电灯开关。 区分好理论和坏理论的一种方法是看哪个理论做出更好的预测。

最近对 Mond 的分析表明，它比标准暗物质模型做出的预测要好得多。 这意味着，虽然暗物质可以很好地解释星系的行为，但它几乎没有预测能力，并且至少在这方面是一个劣等理论。


只有更多的数据和辩论才能解决暗物质和蒙德的问题。 然而，蒙德被接受为最好的解释将打破数十年的科学共识，并使宇宙中更神秘的特征之一变得更加正常。 修改后的理论可能不像黑暗的、看不见的力量那么性感，但它可能只是具有成为更好科学的优势。