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摘要：暗物质也应该是宇宙中比普通物质更普遍的五倍。然而，实际上，暗物质的存在还没有被证实。暗物质仍然是一个假设，尽管它是一个很好的支持。但暗物质仍然是一个未经证实的模型。此外，暗物质应该与所有天文观测结果一致，而不仅仅是许多天文观测结果。虽然暗物质是迄今为止最成功的模型，但它并不是完全成功的。星系的自转受其所含物质总量的控制。如果暗物质确实存在，那么物质的总量是普通物质和暗物质的总和。
Don Lincoln是美国能源部费米实验室的资深科学家，该实验室是美国最大的大型强子对撞机研究机构。他还为公众撰写有关科学的文章，包括他最近发表的《大型强子对撞机：希格斯玻色子的非凡故事》和其他会让你大吃一惊的东西（约翰霍普金斯大学出版社，2014年）。你可以在Facebook上关注他。Lincoln把这篇文章献给了Leavy科学专家的声音：Op Ed和洞察力。“KDSPE”“KDSPs”许多科学悟性的人认为宇宙不仅是由Carl Sagan经常引用的“数十亿”的星系组成的，而且还有大量的被称为暗物质的不可见物质。这种奇异物质被认为是一种新的亚原子粒子，既不受电磁作用，也不受强、弱核力的影响。暗物质也应该是宇宙中比普通物质更普遍的五倍。然而，实际上，暗物质的存在还没有被证实。暗物质仍然是一个假设，尽管它是一个很好的支持。任何科学理论都必须做出预测，如果是正确的，那么你所做的测量应该与预测一致。暗物质也是如此。例如，暗物质理论预测星系是如何快速旋转的。但是，直到现在，对低质量星系中心的暗物质分布的测量与这些预测并不相符。这种计算有助于解决Tully-Fisher关系的难题，它将星系的可见物质或普通物质与其旋转速度进行比较。在非常简单的条件下，科学家们发现螺旋星系越大（越明亮），它旋转的速度就越快。“KdSPE”“KdSPS”，但是如果存在暗物质，星系的“大”应该不仅由它的可见物质决定，而且由它的暗物质决定。由于方程中有很大一部分——暗物质的缺失量，塔利-费舍尔关系不应该成立。但它确实如此。很难想象有什么办法能把这种关系与现有的暗物质理论相协调。直到现在。[超越希格斯：5个可能潜伏在宇宙中的难以捉摸的粒子]
暗物质起源于第一个暗示可能需要类似暗物质的东西可以追溯到1932年。荷兰天文学家Jo.Oort测量了银河系中恒星的轨道速度，发现它们移动得太快，无法被银河系观测到的质量所解释。“KdSPE”“KDSPs”“KDSPE”薇拉·鲁宾和肯特福特发现星系边缘的恒星，如仙女座星系（如图所示），其速度比预期的要快。暗物质可以帮助解释这些星系自转的差异。（NASA/Swift/Stefan Immler（GSFC）和Erin Grand（UMCP））
恒星以近乎圆形的轨道围绕其母星系运行，引力是将恒星固定在这些轨道上的力。牛顿方程预测，使恒星沿圆形路径运动的力F（圆形）应等于由于引力作用于恒星的力F（重力），否则恒星将飞向太空或落入星系中心。对于那些记得高中物理的人来说，F（圆形）是一个惯性的陈述，只是牛顿的F=ma。F（重力）是牛顿的万有引力定律。Rubin和Ford附近的“KdSPE”“KdSPs”发现F（圆形）大致等于F（重力），正如预期的那样。但远离星系中心，方程的两边不很匹配。虽然细节因星系而异，但它们的观测基本上是普遍的。[图库：宇宙中的暗物质]
如此巨大的差异需要解释。在星系中心附近，Rubin和福特的测量意味着理论在起作用，而在更大的轨道距离上的差异意味着现有理论无法进行的事情正在发生。平淡无奇。他们的见解表明，要么我们不了解惯性是如何工作的（例如F（圆形）），要么我们不了解重力是如何工作的（例如F（重力））。第三种可能性是等号是错误的，这意味着方程中不包括其他力或效应。这是唯一的可能性。
解释了的差异，在Rubin和Ford最初工作的40年里，科学家们测试了许多理论，试图解释他们发现的银河旋转差异。物理学家莫尔德海米尔格罗姆提出了一种改进惯性的 ... ，称为“修正牛顿动力学”，或称MOND。在最初的形式中，它假设在非常低的加速度下，牛顿方程F=ma不起作用。
其他物理学家建议修改引力定律。爱因斯坦的广义相对论在这里没有帮助，因为在这个领域，爱因斯坦和牛顿的预测基本上是相同的。而试图用亚原子粒子来描述引力的量子引力理论，也不能给出同样的解释，然而，也有引力理论在银河系或银河系外的尺度上做出了与牛顿引力不同的预测。所以，这些都是选择。[那是什么？你的物理问题回答“KdSPE”“KDSPs”，然后有新势力存在的预言。这些想法以“第五种力”的名义聚集在一起，意味着一种超越重力、电磁和强弱核力的力。
最后，有暗物质的理论：一种完全不与光相互作用，但却施加引力的物质，
是我们仅有的银河自转测量数据，可能很难在这些不同的理论中进行选择。毕竟，也许可以调整每一种理论来解决银河系的自转问题。但是现在有许多不同的现象的观察可以帮助确定最合理的理论。“KdSPE”“KdSPS”之一是星系内星系团的速度。星系移动得太快，以至于星系团无法保持在一起。另一个观察是来自遥远星系的光。对这些遥远的古代星系的观测表明，它们的光通过更近的星系团的引力场而被扭曲。也有关于宇宙微波背景的小的不均匀性的研究，这是宇宙诞生的呼声。所有这些测量（以及更多）也必须通过任何新的理论来解释星系的旋转速度。
暗物质的未回答问题暗物质理论在预测这些测量中的许多方面做了合理的工作，这就是为什么它在科学界广受尊重的原因。但暗物质仍然是一个未经证实的模型。到目前为止，它存在的所有证据都是间接的。如果暗物质存在，我们就能够直接观察暗物质在穿过地球时的相互作用，我们可以在大粒子加速器中产生暗物质，比如大Hadron Collider。然而，这两种 ... 都没有成功。
此外，暗物质应该与所有天文观测结果一致，而不仅仅是许多天文观测结果。虽然暗物质是迄今为止最成功的模型，但它并不是完全成功的。暗物质模型预测比银河系更像银河系那样的银河系周围的小卫星。尽管发现了更多的矮星系，但与暗物质的预言相比还是太少了。“黑洞”“另一个大问题”是暗物质是如何影响星系的亮度和它们的自转速度之间的关系的。这种关系首次出现于1977年，被称为图利-费舍尔关系，它多次表明星系的可见质量与其旋转速度有很好的相关性。
对暗物质的严峻挑战，因此，结束了后面的故事。有什么新情况？”对于暗物质模型来说，Tully-Fisher关系是一个严峻的挑战。星系的自转受其所含物质总量的控制。如果暗物质确实存在，那么物质的总量是普通物质和暗物质的总和。“KdSPE”“KdSPs”，但现有暗物质理论预言任何随机星系可能包含更大或更小的暗物质分数。所以，当一个人测量可见质量时，你可能会丢失总质量的一大块。因此，可见质量对星系的总质量（以及由此产生的旋转速度）的预测能力很差。星系的质量可能与可见（普通）质量相似，也可能更大。
因此，没有理由期望可见质量能很好地预测星系的旋转速度。事实上，在今年发表的一篇论文中，暗物质怀疑论者用各种星系的Tully Fisher关系来衡量暗物质假设和修正后的惯性，比如蒙德，“暗物质”更适合暗物质，但在六月发表的一篇论文中，科学家们给暗物质模型带来了巨大的推动作用，这项新的工作不仅再现了早期暗物质模型预测的成功，而且再现了图利-费雪关系。
这篇新的论文是一个“半解析”模型，这意味着它是解析方程和模拟的结合。它模拟了早期宇宙中暗物质的聚集，这些暗物质可能孕育了星系的形成，但也包括了普通物质的相互作用，包括普通物质由于引力而进入另一个天体、恒星的形成以及星光和超新星加热进入的气体等。通过仔细调整参数，研究人员能够更好地匹配预测的图利-费雪关系。计算的关键是预测的旋转速度包含了星系中重子与暗物质比率的一个真实值。
新的计算是验证暗物质模型的一个重要的附加步骤，但并不是最终的结果。任何成功的理论都应该与所有的测量结果一致。不同意意味着理论或数据是错误的，或者至少是不完整的。然而，预测和测量之间的一些差异仍然存在（例如大卫星周围的小卫星星系的数量），但是这篇新的论文给我们信心，未来的工作将解决这些剩余的差异。暗物质仍然是对宇宙结构的有力预测理论。它并不完整，需要通过发现实际的暗物质粒子来验证。所以，还有工作要做。但这一最新的计算是朝着我们将一劳永逸地知道宇宙是否真的被 ... 面所主宰的方向迈出的重要一步。
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