【大纪元2020年08月13日讯】（大纪元记者笛睿编译）暗物质是目前最主流的解释宇宙发展的理论模型，可是寻找暗物质粒子的研究长期没有进展。几十年来，一些科学家在寻找其它的理论。
暗物质理论认为，宇宙中存在大量科学家还探测不到的“暗物质”，与普通物质的比例达到5:1。它们对宇宙的发展、星系的形成起到关键作用。
科学家用这种理论，成功地解释了很多观测数据，包括星系之间的引力远超过其质量所能产生的引力、来自遥远星系光线抵达地球过程中发生的弯曲，以及早期宇宙内物质分散的结构等。
检测替代理论的试金石
近年出现的一些替代理论，有的可以很好地解释星系的演化、有的很好地解释光线的弯曲，但是都触礁在展示早期宇宙的数据——宇宙微波背景（CMB）数据上，也就是说与这个数据不符。
宇宙学家日内瓦大学的杜勒（Ruth Durrer）告诉量子杂志（quantamagazine）：“只有很完善的理论才与这个数据相符，这是瓶颈。”
6月底一份发表在预印网（arxiv）上的研究，提出一种替代理论终于跨越了这一障碍。这份研究在爱因斯坦的相对论基础上进行了一些修改。
没有参与这份研究的同行美国凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的天文学家麦高（Stacy McGaugh）评价这份研究说：“15年了，我们毫无进展。这是巨大的一步。”
其他几位学者也认为这个新模型看起来很有希望。“它有点巴洛克式，但是至今没有其它可行的理论，这个理论看起来还能说得通，我很佩服。”杜勒说。
宇宙标准模型，也称为ΛCDM模型（LCDM），简单地理解，这个模型认为暗物质对宇宙的发展起到极其重要的作用。它不仅解释了上面提到的多种宇宙现象，也能够精确地解释宇宙微波背景数据，被奉为标准模型。
所有替代理论面临的最大挑战就是，再造一套能够解释CMB数据的框架。修正牛顿引力理论（MOND）是暗物质替代理论中最有代表性的一个。
解释CMB数据有多难
美国宇航局（NASA）喷气动力实验室的天文物理学家帕多（Kris Pardo）和纽约熨斗研究所（Flatiron Institute）计算天体物理中心的负责人斯珀格尔（David Spergel）举例介绍了解释CMB数据的难度。
当暗物质密集区域把物质拉向它们，最后形成星系和恒星的过程，将抚平大部分，但不是全部的原来在物质间传播的涟漪。通过对比CMB极化和今天物质的形式，宇宙学家能够清晰地测量到一个结果：残留的涟漪只有CMB数据中看到的百分之一。
斯珀格尔说，替代理论要再造一套能够解释这些细节的框架，需要细致的犹如穿针引线般的工作。“我们没有否定任何这些理论（修正引力理论），但是任何替代理论都要逾越这些难关。”
这只是CMB数据中多个难以解释的特性之一，任何替代理论还需要解释的包括CMB的温度、极化，以及宇宙演化至今星系和星座的分布等。
暗尘
中欧宇宙学与基础物理学研究所（CEICO）的两位理论学家兹沃斯尼克（Tom Złosnik）和斯科迪斯（Constantinos Skordis），认为他们跨过了这道难关——构建的这套名为RelMOND的新理论，所包含的元素正好能解释宇宙尺度范围内不可见的物质，模糊了暗物质和MOND理论之间的界限，把原先看似不相容的两套理论巧妙地融会贯通。
这套新理论在相对论基础上引入了一个万能场，在不同尺度范围内起到不同的作用。在大宇宙范围，这个场起到和暗物质类似的作用，兹沃斯尼克把它叫做“暗尘”。
在小范围宇宙，比如一个星系的范围内，这个场扮演着MOND理论之基础的角色——在标准引力场的作用下自身缠绕，其效果足以把星系黏合在一起。
研究者现在在扩展这个场对星系群，或星座这样中等尺度范围内所起的作用，认为这很可能是展现这个理论特殊性的地方。
兹沃斯尼克希望科学家很快会找到暗物质，而在这之前，他认为他们的理论是一个把相对论引申到极限的优质演练，并非旨在挑战现有的天文模型。
兹沃斯尼克说：“假设某种事物不可能，就会错过找到有价值的信息的机会。它有可能开辟一条更成功的道路。”◇
责任编辑：朱涵儒
