暗物質是目前最主流的解釋宇宙發展的理論模型，可是尋找暗物質粒子的研究長期沒有進展。幾十年來，一些科學家在尋找其他的理論。

暗物質理論認為，宇宙中存在大量科學家還探測不到的「暗物質」，與普通物質的比例達到5:1。它們對宇宙的發展、星系的形成起到關鍵作用。

科學家用這種理論，成功地解釋了很多觀測數據，包括星系之間的引力遠超過其質量所能產生的引力、來自遙遠星系光線抵達地球過程中發生的彎曲，以及早期宇宙內物質分散的結構等。

檢測替代理論的試金石

近年出現的一些替代理論，有的可以很好地解釋星系的演化，有的很好地解釋光線的彎曲，但是都觸礁在展示早期宇宙的數據——宇宙微波背景（CMB）數據上，也就是說與這個數據不符。

宇宙學家日內瓦大學的杜勒（Ruth Durrer）告訴量子雜誌（quantamagazine）：「只有很完善的理論才與這個數據相符，這是瓶頸。」

6月底一份發表在預印網（arxiv）上的研究，提出一種替代理論終於跨越了這一障礙。這份研究在愛因斯坦的相對論基礎上進行了一些修改。

沒有參與這份研究的同行、美國凱斯西儲大學（Case Western Reserve University）的天文學家麥高（Stacy Mc Gaugh）評價這份研究說：「15年了，我們毫無進展。這是巨大的一步。」

其他幾位學者也認為這個新模型看起來很有希望。「它有點巴洛克式，但是至今沒有其他可行的理論，這個理論看起來還能說得通，我很佩服。」杜勒說。

宇宙標準模型，也稱為ΛCDM模型（LCDM），簡單地理解，這個模型認為暗物質對宇宙的發展起到極其重要的作用。它不僅解釋了上面提到的多種宇宙現象，也能夠精確地解釋宇宙微波背景數據，被奉為標準模型。

所有替代理論面臨的最大挑戰就是，再造一套能夠解釋CMB數據的框架。修正牛頓引力理論（MOND）是暗物質替代理論中最有代表性的一個。

解釋CMB數據有多難

美國太空總署（NASA）噴射動力實驗室的天文物理學家帕多（Kris Pardo）和紐約熨斗研究所（Flatiron Institute）計算天體物理中心的負責人斯珀格爾（David Spergel）舉例介紹了解釋CMB數據的難度。

當暗物質密集區域把物質拉向它們，最後形成星系和恆星的過程，將撫平大部份、但不是全部的原來在物質間傳播的漣漪。通過對比CMB極化和今天物質的形式，宇宙學家能夠清晰地測量到一個結果：殘留的漣漪只有CMB數據中看到的百分之一。

斯珀格爾說，替代理論要再造一套能夠解釋這些細節的框架，需要細緻的猶如穿針引線般的工作。「我們沒有否定任何這些理論（修正引力理論），但是任何替代理論都要逾越這些難關。」

這只是CMB數據中多個難以解釋的特性之一，任何替代理論還需要解釋的包括CMB的溫度、極化，以及宇宙演化至今星系和星座的分佈等。　　

暗塵

中歐宇宙學與基礎物理學研究所（CEICO）的兩位理論學家茲沃斯尼克（Tom Złosnik）和斯科迪斯（Constantinos Skordis），認為他們跨過了這道難關——構建的這套名為RelMOND的新理論，所包含的元素正好能解釋宇宙尺度範圍內不可見的物質，模糊了暗物質和MOND理論之間的界限，把原先看似不相容的兩套理論巧妙地融會貫通。

這套新理論在相對論基礎上引入了一個萬能場，在不同尺度範圍內起到不同的作用。在大宇宙範圍，這個場起到和暗物質類似的作用，茲沃斯尼克把它叫作「暗塵」。

在小範圍宇宙，比如一個星系的範圍內，這個場扮演著MOND理論之基礎的角色——在標準引力場的作用下自身纏繞，其效果足以把星系黏合在一起。

研究者現在在擴展這個場對星系群、或星座這樣中等尺度範圍內所起的作用，認為這很可能是展現這個理論特殊性的地方。

茲沃斯尼克希望科學家很快會找到暗物質，而在這之前，他認為他們的理論是一個把相對論引申到極限的優質演練，並非旨在挑戰現有的天文模型。

茲沃斯尼克說：「假設某種事物不可能，就會錯過找到有價值的信息的機會。它有可能開闢一條更成功的道路。」◇

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