——深入拆解“修改引力理论”

，看看它能不能替代暗物质的存在！

“教授，上周您说暗物质占宇宙质量的27，可我们找了几十年都没找到，会不会……根本就没有暗物质？”

周一的宇宙学研讨课上，许黑把《宇宙的一生》摊在桌上，书页间夹着密密麻麻的批注，“彭罗斯在书里说‘科学需要敢于质疑的勇气’，如果我们换个思路——不是宇宙里少了‘暗物质’，而是我们对‘引力’的理解错了呢？”

窗外的银杏叶正黄，阳光透过叶片在黑板上投下细碎的光斑。

和蔼教授放下手中的马克笔，转身在黑板上写下“修改引力理论vs暗物质”

，粉笔尖与黑板碰撞的声音格外清晰：“许黑这个问题，刚好戳中了宇宙学近百年的‘两大阵营之争’。

我们之前讲暗物质，是假设‘引力理论没问题，只是宇宙里藏了看不见的物质’；而‘修改引力理论’，则是假设‘物质没问题，只是我们对引力的认知不够全面’——这就像易经里的‘阴阳两面’，看似对立，其实都在试图解释同一个谜题：为什么星系旋转得比预想中快？”

他顿了顿，拿起讲台上的地球仪：“比如我们观测银河系，根据牛顿引力定律，离银心越远的恒星，旋转度应该越慢，就像太阳系里的冥王星比地球转得慢。

可实际观测现，远银心的恒星度几乎不变——就像有人在‘拉着’它们转，于是我们猜是‘暗物质’的引力；但修改引力理论说，不是有‘暗物质’，而是牛顿引力在大尺度上‘不够用’了，需要修改公式。

今天咱们就深入拆解这个理论，看看它能不能真的替代暗物质。”

一、修改引力理论的“源头”

：从“星系旋转曲线”

的矛盾说起

“要理解修改引力理论，得先回到1933年——这一年，天文学家兹威基观测‘后座星系团’时现，星系团里的星系运动度太快了，仅靠可见物质的引力根本抓不住它们，按常理早该散架了。”

教授在黑板上画了个简单的星系团，用箭头标出星系的运动方向，“当时兹威基把这种‘质量缺失’的现象称为‘失踪的质量’，这是暗物质概念的雏形。

可到了197o年，天文学家鲁宾观测银河系的‘旋转曲线’时，现了更奇怪的事——叶寒，你还记得咱们上次算过的‘旋转曲线’吗？”

叶寒立刻翻出笔记本，上面画着一条先上升后平缓的曲线：“记得！

如果只有可见物质，旋转曲线应该在离银心一定距离后下降，可鲁宾观测到的曲线是平的——就像汽车踩了油门却不加，反而保持匀，这不符合牛顿引力定律。

当时大家都觉得是暗物质在‘提供额外引力’，可后来有人提出，会不会是牛顿引力在大尺度上‘失效’了？”

“没错！”

教授点头，在黑板上贴了两张对比图：左边是“牛顿预言的旋转曲线（下降型）”

，右边是“鲁宾观测的旋转曲线（平缓型）”

，“这就是修改引力理论的‘’——它认为‘理论错了，不是物质少了’。

最早提出这个想法的是以色列物理学家莫尔德艾，1983年他提出‘修正牛顿动力学’（ond理论），核心是‘引力在加度极小时会偏离牛顿定律’。”

他拿起笔在黑板上写公式：“牛顿引力说，引力加度a=gr2（g是引力常数，是质量，r是距离）；而ond理论加了一个‘临界加度a?’——当星体的加度a远大于a?时，遵循牛顿定律；当a远小于a?时，引力加度会变成a2=a?gr2。

这个小小的修改，刚好能让星系旋转曲线‘变平’，不用引入暗物质。”

蒋尘突然皱眉：“教授，这个‘临界加度a?’是怎么来的？为什么刚好是这个值，而不是别的？”

“问得好！”

教授笑着说，“莫尔德艾现，a?的值约等于1o的负1o次方米每二次方秒，这个值刚好和‘宇宙学常数对应的加度’差不多——就像易经里的‘天人合一’，看似偶然的数值，却和宇宙的整体属性关联。

而且ond理论能解释的不只是星系旋转曲线，还有‘星系群的运动’——比如两个星系相互绕转，按牛顿定律算的质量比可见质量大，可按ond理论算，刚好匹配。”

他举了个典型案例：“1998年，天文学家观测‘矮星系ic1613’，这个星系的可见物质很少，按暗物质理论，它的暗物质比例应该很高；可按o