暗物质——我们的观测表明，是时候抛弃它，而应支持另一个新兴引力理论了。
标准宇宙学模型如此受欢迎，可能是因为：我们的计算出现了错误或我们对其失败的了解有限
图注：含有旋臂的螺旋宇宙岛UGC12158图源 Wikimedia , CC BYSA
这篇文章最早发表在《谈话》上，出版社将这篇文章投稿给了空间网站。
尹卓尼·班尼柯，是圣安德鲁斯大学地博士后研究员。
根据牛顿的力学定律，我们能精确地模拟出太阳系内的行星运动。
但是在19世纪70年代初期，科学家发现我们不能很好地拟合出整个宇宙岛的运动——在宇宙岛的边缘地带，宇宙岛中心天体的引力影响极其微弱，星体却运动得很快，远超过牛顿定理所估计的速度。
这让科学家提出了暗物质的概念。
这是一种隐形的物质，提供了额外的重力导致附近的天体加速运动。
这是当前极为流行的理论。
在最近的观察中，我和我的同事发现，在最近几次大规模的观测中，这些现象可能用以色列物理学家摩登海·米尔格在1982年提出的米尔格罗米动力学MOND来解释更好——这就幸免了使用看不见的物质。
MOND的重要假设是当引力减弱，比如像宇宙岛边缘一样，力的作用开始不遵循牛顿定律。
这有可能解释太阳，行星，以及超过150个宇宙岛的边缘气体，会比预测值快。
但MOND也不止适用于旋转的体系，在很多方面，它都给出了预测。
已经有科学家认为这些预测的力量让MOND比标准宇宙模型所提出的暗物质比可见物质多的理论更优。
这是因为，根据暗物质理论，宇宙岛是高度不确定的，有不定量的暗物质，取决于宇宙岛形成的详情，这是我们无法求证的。
那我们就无法预测宇宙岛的旋转。
但是MOND的预测却会是确定的。
假设我们已知宇宙岛中可见物质在宇宙岛中的分布，但不知它的旋转速度。
在标准宇宙模型中，我们只能大概猜测出旋转速度为100~300km/h,而MOND却能猜测出速度为180~190km/h。
图注：宇宙岛群Abell520以及推测的标蓝的暗物质图源：美国宇航局
如果在后续的观测中我们发现边缘旋转速度为188km/h，那么两种模拟都是对的，但显然，MOND更胜一筹。
这是当代的奥卡姆剃刀理论——简单的理论比复杂的理论更优。
在这种情况下，我们需要用越少越好的自由参数去解释观测值。
自由参数是一些让理论模型运行的必要的常数。
但是理论本身不会确定这些自由参数，理论没有理由去规定这些常数，我们只能通过观测计算得到它们的值。
引力常数G，标准宇宙模型就是典型例子。
我们详解了关于理论的灵活性的概念来理解奥卡姆剃刀理论：自由参数越多，取值范围越广，理论就越复杂。
在我们看来，我们用奥卡姆剃刀理论来检验MOND和标准宇宙模型在天文观测上应用，例如宇宙岛旋转，宇宙岛群的运动。
每一次我们有一个理论上灵活性的分数在2到+2之间。
2分意味着这个模型在没有偷看数据的情况下做出了准确的预测。
+2意味着缺少了某些东西——理论家可通过此来拟合任何一个可信的测量值因为它有太多变量了。
同时，我们还测评拟合的质量——+2为佳，2为差。
然后我们用拟合质量分数减去理论灵活性分数，因为符合真实数据是好事，但能符合所有数据是坏事。
一个好的模型能做出准确的预测，理想状况下能拿4分.一个坏的模型最低是4分，这种情况下几乎没有办法去拟合。
我们发现，在32个测试模型中，平均分是0.25，但MOND分数为1.69。
平均下来，普通模型比MOND和标准宇宙模型区别低了2分和1分。
图注：根据数据与理论的匹配程度从下到上改进以及拟合的灵活性从左到右上升，将标准宇宙学模型与观测后果进行比较。
空心圆不包括在我们的评估中，因为该数据用于设置自由参数。
转载自我们审查的表3。
图源：Arxiv
图注：类似于图1，但对于MOND，假设粒子仅通过重力相互作用，称为无菌中微子。
注意没有明显的伪造。
转载自我们审查的表4。
图片Arxiv
显然，MOND并没有大问题，至少它大概能符合观测数据。
注意到，图二最终两排显示伪造数据是空白
暗物质的问题
暗物质带来了一个很严重的关于宇宙岛棒也就是旋臂的问题。
宇宙岛棒是由太阳组成条状亮区。
螺旋形宇宙岛的宇宙岛棒通常位于其中心区域。
随着时间推移，宇宙岛棒会旋转。
如果宇宙岛是镶嵌在一堆暗物质中的，那么宇宙岛棒的旋转会偏慢。
但是，大多数，如果不是全部，宇宙岛棒旋转偏快。
这极大地威胁了标准宇宙模型的准确性。
另一个问题是，最初提出宇宙岛有暗物质晕的模型犯了一个大错误——他们认为暗物质粒子为其周围的物质提供了引力，但不受正常物质引力的影响。
这简化了计算，但并不能反映实际情况。
当在随后的模拟中考虑到这一点时，很明显，宇宙岛周围的暗物质晕并不能可靠地解释它们的性质。
我们在综述中调查的标准宇宙学模型还有许多其他失败之处，MOND通常能够自然地解释观测后果。
然而，标准宇宙学模型如此受欢迎，可能是因为：我们的计算出现了错误或我们对其失败的了解有限，其中一些失误是最近才发现的。
这也可能是由于人们不愿意修正引力理论，毕竟引力理论在其他很多物理学领域取得了很大成功。
在我们的研究中，MOND相对于标准宇宙学模型的很大领先优势使我们得出结论，MOND受到现有观测的强烈支持。
虽然我们并不认为MOND是完美的，但我们仍然认为它是正确的——宇宙岛确实没有暗物质。
这篇文章是从《谈话》再版的。
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