科学思维：同样缺乏直接证据，以太和暗物质命运迥然

世界上有多少名词？真实的数量肯定要比你我知道的多，人类除了会给每个人起个名字，还会给看到的物体起名字，然而有一类名字比较特殊，它们属于未知的或者说是假想的物体，比如，神仙、鬼怪、魂魄、经络、UFO、以太、暗物质等等。同样是假想的物体，同样缺乏直接证据，有的能被科学接纳，有的却被科学否定，这是怎么回事呢。下面就用以太和暗物质为代表，说说这个事。

一、假想的依据不同

1.1、以太是如何被提出来的？

以太最早是古希腊哲学家亚里士多德所设想的一种物质。他认为物质元素除了水、火、气、土之外，还有一种居于天空上层的。很显然这个时候的以太是一种神秘的物质。你如果问亚里士多德天空上层为什么会有以太？他恐怕只能告诉你，拍脑门猜的。

随着物理学的发展，特别是电磁学的发展，科学家们证实了光是一种电磁波。科学家们想当然地认为，既然是波那么就一定需要有一种传播介质，因为之前看到的波（水波、机械波）都依赖介质的振动，科学家们很自然地联想到，光既然是波，那么也应该有一种传播光的介质，于是以太这个名词被重新搬出来解释光的传播。

1.2、暗物质是如何被提出来的？

天文学的观测已经证明，地球围绕太阳旋转，银河系中大概包含了1000亿个太阳这样的星系。银河系是一个棒旋星系，包括一根棒和两个大旋臂，两个大旋臂上又分了好多的小旋臂。太阳距离银河系中心的距离大约是2.5万光年。

我国最大的地面光学望远镜LAMOST的大量观测数据表明，太阳的绕行速度是240Km/s。绕银河系中心旋转一周需要2.3亿年。

熟悉圆周运动的朋友应该明白，人造卫星在轨运动时，其轨道高度越低速度越快，轨道高度越高速度越慢。如果人造卫星在高轨道仍然保持高速度，它就会挣脱地心引力的束缚，飞出地月系统。

天文学家们根据银河系中发光物质或者气体的分布大概是10万光年这样的尺度，根据太阳和银河系中间发光物质的分布，科学家可以推算出太阳绕银河系运动的速度，大概是160Km/s。这与LAMOST的观测值240Km/s有很大的差异。测量银河系外围的星云绕银河系旋转的速度，大约在200Km/s左右。

科学家们根据这些观测到的尺度、速度、距离，推断出银河系中的物质分布大概是发光物质的10倍，还有大约90%的东西是不发光的。科学家们把这些不发光，却仍然会产生引力作用的物质叫做——暗物质。

1.3、小结

对比以太和暗物质概念的提出我们会发现，定义以太的时候，是通过光波与机械波的类比，是理论上的牵强硬套，是毫无依据的假设；但暗物质不同，它是依据观测结果与理论预言之间不协调，而提出的一种理论修补方案。尽管并不知道暗物质是什么，但可以确定的是，一定有某种未知存在。

二、科学系统内部的逻辑自洽

科学内部不同分支之间要能够互相证明，不能在逻辑上相互矛盾，这也是检验科学假设是否正确的一个标准。

2.1、以太假设与其它物理理论相矛盾

既然光是以太振动形成的波，那么以太一定是无处不在的，充满在整个宇宙当中的。根据当时天文学家们观测到的光行差（地球公转所造成的恒星表观位置变化）现象，以太的运动必须相对地球表面静止。你能想象出有一种物质，弥漫在整个宇宙中，随着地球一起自转的同时还围绕太阳公转吗？

以太的具体运动方式就成为了一个谜。不过科学家们是一群不撞南墙不死心的人，当然不会直接否定这种可能，于是在很多科学家的建议下，迈克尔逊开始利用干涉仪来测量“以太漂移”。他先于1881年做了第一次试验，“零结果”；1887年，改进试验装置，提高实验精度，再次实验，依旧是——“零结果”。

在实验事实面前，迈克尔逊不得不承认，这个“零结果”的实验表明，以太是不存在的。他还同时意识到，这个结论与当时普遍接受的光行差现象的解释直接矛盾。即使在地球和以太之间存在着相对运动，它必定是很小的，小到足以完全驳到菲涅尔的光行差解释。’

2.2、暗物质假设没有造成任何理论冲突

首先，科学家们根据观测结果与理论预言的偏差，为宇宙中添加“暗物质”之后，这属于对于目前引力理论的一种修正。

其次， 暗物质仅仅是我们看不见（不参与电磁相互作用），其他性质并没有任何怪异之处。所以其实已经存在人类已发现的符合暗物质行为的粒子，比如，“中微子”。

再次，“暗物质”与以太不同，是某一种特殊物质，它是一大类不参与电磁相互作用的物质，或者现象的统称。所以，即使某几种可以成为暗物质的预言最后被证明根本不存在，也并不影响“暗物质”这个整体概念。可以说，暗物质是肯定存在的。

2.3、小结

可以说，以太的提出纯粹就是为了解释光的传播方式而引入的，它的引入直接导致了物体体系的崩溃，这是科学作为一个内部自洽的系统所不能接受的；但暗物质的引入没有带来任何理论上的冲突，正因为如此才吸引着大批的物理学家投入寻找暗物质的队伍。

三、就没有反对暗物质的声音吗？

在科学界中，其实也是有人认为暗物质不存在的，他们认为应该修正引力理论。这里主要是包括两大类：

第一是引力修正理论（MOND）。 与其说现在热门的“暗物质”是强行修补，倒不如说引力修正理论是强行修补。因为这个理论仅仅是把现有重力理论，强行加了一个修正值，以符合观测。

第二是量子引力理论 也就是俗称的万有理论。 这类万有理论，目前理论难度大，理论矛盾多，还无法成为正式理论。

结束语——物理学靠的不是瞎猜

我们分别从以太和暗物质提出的依据、二者对物理体系造成的影响两个方面，分析了为什么以太不存在，而暗物质是一定存在的。

从中我们可以得出这样的结论，任何一个科学假设的提出，都需要有事实或者是理论作为前提，这个假设不能造成现有理论体系的崩溃，并且要符合已经观测到的实验现象，这样的假设，才有可能成为科学研究的对象。

对于那些神仙、鬼怪、魂魄、经络、UFO等人类给未知事物起的名词，我们就要从这两个角度去分析它们，是不是真的存在，答案自然就呼之欲出了。能不能正确回答这些问题，其实不在于已经掌握了多少知识，而是要看我们是不是采用了正确的方法。

物理学的方法就是科学实验，数学证明，而不是瞎猜。