20世紀30年代，科學家發現能夠觀測到的物質並不足以維持星系的穩定執行，他們相信在目前我們能夠探索的物質之外，還可能存在著一種我們看不見的物質：

暗物質。

它不屬於已知的任何物質，獨立於人類的認知體系之外，這聽起來似乎有些天方夜譚，但諸多證據表明，暗物質不僅存在

，而且數量要遠超於可見物質。

我們看到的日月星辰以及世界萬物都來自於可見光的反射，光屬於電磁波的一種，除了人類可見的光波之外，還有很多不可見的波段，

而宇宙中所有已知的物質都會向外輻射熱量

，所以那些不可見的波段則可以透過熱量進行探測，透過紅外波段展現出來。

暗物質則不一樣，它既沒有反射可見光，也不會散發熱量，這意味著暗物質

沒有電磁相互作用力和強互作用力，

而這兩種力又是人類已知粒子中必須存在的基本力，因此暗物質絕不是我們熟悉的任何一種粒子，在現有的技術下沒有任何辦法對它進行觀測。

對於這樣一種完全不能觀測的粒子，

科學家又是如何確定它真的存在呢？

這就要從宇宙最基本的秩序說起

儘管宇宙浩瀚而廣闊，有著難以計數的恆星和行星，但它們的執行並不是一團亂麻，而是有著完整的秩序和規律在其中，

行星和恆星組成恆星系

，其中恆星的質量佔據恆星系的絕大部分，所以行星會圍繞恆星公轉，而整個恆星系又以同樣的原理圍繞著星系，一層一層構建起了規律的宇宙。

其中維持規律的就是引力和離心力，恆星的質量較大，在自身的引力下會把行星拉向自己的引力中心，如果放任引力不管，

恆星最終會與行星相撞

，這時就需要離心力來維持平衡，行星在圍繞恆星做公轉時，就產生了一個和恆星引力方向相反的離心力。

直至離心力和行星受到的引力持平時，

行星就擁有了一個穩定的公轉軌道

，假如沒有強大的外力干預，這樣的平衡會難打破。

在更大尺度的星系上，恆星系和星系的關係就像行星和恆星，恆星系會圍繞著星系中心的超大質量黑洞做公轉運動，理論上來說，絕大部分星系都應該符合這樣的規律，但真實的觀測結果卻相差甚遠。

星系的中心部分物質十分密集，絕大部分質量也集中在這裡，那麼靠近中心的恆星公轉速度將會比外圍的恆星快許多，

就像太陽系中越靠外圍的行星公轉速度越慢一樣

，否則星系會很難保持穩定。

以銀河系為例，理論上來說，

太陽圍繞銀河系中心的公轉速度應該為160km/s

，但實際的測量卻顯示，太陽的速度居然為220km/s。

在如此高的公轉速度下，離心力本應遠遠大於銀河系中心的引力，太陽會逐漸甩出去脫離銀河系類比來看，其他恆星系應該也是同樣的狀況，在這樣的條件下，銀河系本該早就分崩離析了，但事實顯然不是如此。並且銀河系並不是個例，其他的星系也幾乎都是同樣的狀況。

這意味著，有一種我們看不見的物質在提供額外的引力，即所謂的暗物質，時至今日暗物質已經成為了主流宇宙學模型的核心，不過由於至今也沒有觀測到暗物質的蹤跡，

仍然有不少科學家並不相信宇宙中存在這一奇特的物質

，他們試圖找到某種替代方案，去解決星系中的引力異常。

引力的問題要從牛頓的萬有引力定律下手，於是有些科學家認為，引力的強度可能不僅僅是與距離的平方成反比那麼簡單，

除此之外，天體之間應該還有引力的殘留

，即無論相隔多遠，都仍然有微小的引力加成。

這樣殘留極其微弱，但足以解釋星系間的引力問題了。不過一個簡單的概念還不夠，相應的引力方程也需要修改，後來該理論發展出了完整的多個版本，

其中一個簡稱為AQUAL。

它和暗物質理論都能解決異常的問題，不同的是暗物質模型認為星系的自轉受質量分佈的影響，

所以星系內側和外側恆星的軌道速度曲線是光滑過渡的

，而AQUAL的模型曲線並沒有那麼光滑，這樣的不光滑幅度非常小，但如果觀測大批星系時，就能發現其中的偏差。

近日科學家透過斯皮策望遠鏡的資料庫對152個星系展開了研究，結果顯示，這些星系的軌道速度曲線似乎更符合AQUAL的模型。

雖然僅有這一點還不足以撼動主流的暗物質理論，並且自身還有些暫時無法解決的問題，但它仍為我們提供了新的思路，

或許暗物質就像當初的以太一樣，它們都並不存在。