暗物质也许是一种新的物质形态，存在我们还没有发现的暗物质粒子；暗物质也许不是一种新的物质形态，不存在我们搜索了几十年的暗物质粒子。虽然我们在地下、地面和太空的搜索活动中没能发现理论预期的暗物质粒子，但是“暗物质现象”是毋庸置疑的，无论是对天体“暗引力”的观测，还是对星系内天体运行速度的测算都发现了这一现象，暗物质理论是解释“暗引力”的主流理论，不排除其它可以解释这一现象的非主流理论。有各种各样的暗物质理论，也有形形色色的去暗物质理论。在“暗物质现象”没有得到充分解释的情况下，本作者认为使用“暗引力现象”似乎更准确一些，因为导致“暗引力”产生的物质既可能是我们观测到的普通物质，也可能是我们没有观测到的普通物质。我们使用“暗物质”概念有“先入为主”的嫌疑，仿佛“暗物质”在我们的周围和宇宙中无处不在，可以“顺藤摸瓜”，找到那些“东躲西藏”的暗物质粒子一样。

科学家发现了大量“暗引力现象”的证据，如果没有“暗引力”、或者“额外引力”的作用，星系内的一些恒星和行星将会逃离它们的“家园”，走向一条“不归之路”，星系团内的星系将不能形成稳定的体系，在“走出去”力量的驱动下发生“四处逃逸”的行为。物质是引力产生的原因，如果导致“暗引力”发生的是普通物质，那么它们应当是我们看不见的昏暗物质；如果导致“暗引力”发生的是暗物质，那么它们可能是一种新型的物质，它们不与电磁波产生任何的相互作用，既不吸收光线，也不发射光线，完全在我们的视线和探测范围之外，我们虽然不能直接地看见和探测它们，但是可以通过引力的作用间接地发现它们。近日，美国俄亥俄大学的一支天文团队在对样本星系的研究中挑战了现有的暗物质理论，他们对“暗引力现象”提出了一种新的理论解释，可以将他们提出的“自然定律”称之为修正版的万有引力理论，无需暗物质的作用，仅仅通过普通物质的作用可以解释星系的稳定和星系内恒星旋转速度的问题。

俄亥俄大学的天文团队提出的“引力新论”与所谓的宇宙学标准模型不一致，按照标准模型的解释，需要巨大数量的暗物质来维系星系的稳定，这些“神出鬼没”的暗物质可以解释星系外侧的恒星为什么比星系内侧的恒星旋转速度更快，甚至相同的原因。如果在标准模型理论中不引进暗物质，那么星系外侧的恒星在没有更多引力的约束下会飞出星系。俄亥俄大学的天文团队在对星系运动的研究中发现了可见物质和星系旋转之间显著的相关性，排除了暗物质发挥“额外引力”的可能性。尽管他们提出的理论模型仅仅使用了普通物质，但是不能由此断言暗物质理论从此“烟消云散”，退出主流宇宙学的舞台。也许存在修改主流理论的可能，俄亥俄大学提出的观测解释不是最后的结论，需要进一步的观测和理论探索。

根据俄亥俄大学天文团队的解释，可以将我们的太阳系看成是引力作用的“样本”，其中的行星符合约翰尼丝·开普勒在17世纪制定的行星运动的“简明规律”。“开普勒定律”说明了太阳系中行星的运动速度与它们到太阳的距离存在精准的对应关系，比如：水星沿太阳转动的平均速度为每秒47公里，而更远的冥王星沿太阳转动的平均速度只有水星的十分之一。奇怪的现象发生星系，星系内的恒星似乎违背了开普勒定律，这些恒星离开星系中心的距离越远，转动的速度应该越慢，事实恰恰相反，远中心恒星的转动速度不仅没有慢下来，它们的转动速度还“莫名其妙”地增加了，按照目前的引力理论，星系外缘的恒星以如此的速度转动应该“冲出”星系，飞向茫茫的太空，于是，天文学家设想了一种暗物质的“额外引力”将这些本来“不安分”的恒星稳定在星系中，“还是一家人，不说两家话”。

上个世纪50年代，瑞士天文学家弗朗兹·茨维基首先构想了暗物质概念，上个世纪的70年代，美国天文学家维拉·鲁宾推动了暗物质理论的形成，他们回答了星系中恒星转动“异常”的问题，一定有额外物质为星系外缘的恒星提供更大的引力作用，预计在星系内和星系边缘的“暗物质”比我们看到的普通物质高出了10倍以上。但是，经过40多年的搜索，还是没有找到理论预期的暗物质，一些“灰心丧气”的物理学家认为：搜索传说中的暗物质就像在空旷的田野上追逐一大群野鸭一样。在如此的背景下，俄亥俄大学的天文团队转而寻求对更多普通物质的搜索，他们终于发现了普通物质的分布和星系转动速度之间应有的关联性，他们的研究排除了暗物质的引力作用。

根据俄亥俄大学天文团队的解释，他们审视了斯皮策太空望远镜收集的153个星系的数据，斯皮策太空望远镜有红外线成像的强大功能，能够看见恒星和恒星之间巨量分布的尘埃，他们重新计算了这些星系中可见物质的数量，在更加精确的计算中比较了可见物质数量与星系内一些恒星实际转动速度的关系，发现这些可见物质足够提供引力的作用，足够定义一种新型的规律，本质上体现了开普勒定律在星系旋转中的应用。他们研究的153个样本星系在外形上有显著的变化，既有“小个子”的矮星系、也有“大个头”的巨星系；既有规则的漩涡星系，也有不规则星系；既有中央凸起的星系、也有中央扁平的星系，所有这些星系不需要暗物质的“额外引力”，都能在普通物质的框架下维持星系的稳定。

天文观测提供了大量暗物质存在的证据，现在，俄亥俄大学的天文团队提供了相反的解释，之前诺丁汉大学的国际团队估计我们的宇宙至少有2万亿个星系，而不是过去估计的2千亿，难道我们要放弃暗物质的概念，或者要大大降低暗物质在宇宙成分中的比重？现在开始谈论暗物质是多余的概念还为时过早，更不能立刻放弃对暗物质粒子全方位的搜索，因为不排除一些看不见的、隐秘很深的星系是暗物质星系的可能。除了用更多的普通物质来代替暗物质的作用以外，一些物理学家还“别出心裁”地提出了一些“重新修订”的引力理论，他们认为牛顿的万有引力定律也许在非常大的尺度上失效了，就像在非常小的尺度上失效了一样，修正版的引力理论已经成功地应用到对星系旋转速率的研究。新的引力理论也许限制了暗物质的数量和分布，对我们理解暗物质的性质和它们与普通物质的联系有帮助，因此，无论是天文学家在星系内外发现了更多的物质，还是物理学家修正了万有引力理论，他们都没有完全摈弃暗物质概念，这一概念不会因为几次重大的天文发现就退出科学思想的舞台。

（邓如山2016-10-19）

(Revisionofgravitationaltheoryhowtorepcetheconceptofdarkmatter?)

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