修改引力理论不香吗？为什么科学家更倾向于添加暗物质

一般情况下，只有两种情况可能发生：要么是规则出了问题，需要对它们进行修改；要么是你把成分搞错了，在你之前考虑的东西之外，还有别的东西在起作用。

然而，当谈到基于“我们看到的物质与我们的预测不符”的引力效应问题时，科学家们几乎总是援引暗物质，很少考虑改变万有引力定律：广义相对论。表面上看，这似乎不严谨，但科学家如此接受暗物质是有原因的，现在是时候让我们知道确切原因了。

第一个问题是天王星。1781年我们首次发现了天王星，并对它进行了长时间的观测。最初，天王星的移动速度比牛顿定律预测的稍快。但从19世纪早期到19世纪20年代，这种现象消失了，行星以正确的速度移动。法国的勒维耶和英国的约翰·库奇·亚当斯认为，也许在天王星之外还有另外一颗行星，是它的引力影响导致了这些反常的速度。勒维耶在1846年向柏林天文台发出了正确的预测，海王星就是在那里被发现的。在这个例子中，“暗物质”是成功的。

与此同时，水星的轨道也不完全符合牛顿的预测，许多天文学家正在寻找一颗被认为与之有关的内行星：火神星。但事实证明，火神星并不存在。相反，爱因斯坦在1915年发表的广义相对论取代了牛顿的引力理论，为我们指明了前进的方向。这一次，修正万有引力定律才是正确的解决方法。

那么，为什么科学家如此确定“暗物质”比修改引力理论更好？表面上看，这似乎是一种带有偏见的选择，因为面对我们宇宙的无知，我们应该平等地对待所有的可能性。

类似地，我们可以假设添加了一种额外的成分——某种形式的暗物质，它与光、普通物质和自身不发生太多的(或根本不发生)相互作用，并以此来解释星系的动力学。这一额外的成分太分散，无法影响太阳系大小及以下的尺度，但可能会对更大尺度产生显著影响。再一次，我们必须将其应用到宇宙的其余部分，并寻找宇宙的含义。

但对于暗物质，情况则完全相反。通过向宇宙中添加一种成分，我们不仅可以得到星系的实际旋转曲线，而且还可以在最大的宇宙尺度上和最早期的宇宙中解释大量的观测结果。在所有这些领域中，理论上的不确定性最小。如果观测的成功不是如此深刻和明确，暗物质就不会成为今天普遍接受的理论。