天文学家已经知道，整个宇宙的星系表现很差。有些旋转太快，而另一些则太热，而另一些则很快陷入超级结构。
但是他们不知道为什么。也许某些新的隐藏粒子（例如暗物质）可以解释怪异现象。也许引力以科学家未曾想到的方式作用在这些聚结的恒星团上。
几十年来，天文学家一直在讨论可能性。尽管大多数天文学家认为存在暗物质，但仍有一些人认为我们需要修改引力理论。但是，新的研究发现了改良引力理论的一个关键缺陷：它们使效应无原因地发生，并且信息的传播速度快于光速。这是不利的……改变了引力。
首席研究员，塔夫茨大学天体物理学家马克·赫兹伯格（Mark Hertzberg）对Live Science说：“这可能会改变这个……研究领域，迫使它朝着新的方向发展。”
冷，但不要太冷
宇宙中正在发生有趣的事情。例如，根据科学家根据星系的质量所做出的预测，恒星绕它们的中心旋转太快了。星系团内部气体的温度太高；大型结构出现在我们的宇宙中还为时过早。
在银河系和宇宙学尺度上，天文学家对重力的理解完全不存在，或者我们宇宙中存在一种新的成分，它会发挥引力作用，但在其他情况下是看不见的。后者被称为冷暗物质（CDM），这是物理学界尚不知道的一种假设形式的物质的名称。这里的“冷态”是要指出的是，与中微子等其他潜在的暗物质候选物（热暗物质颗粒候选物的一个例子）相比，无论外来粒子可能是暗物质的原因，它的移动都相对较慢。
通过用光看不见的物质填充星系，CDM假设在解释大多数关于星系和更广阔宇宙的观测方面取得了巨大的成功。迄今为止，这是宇宙为什么如此行事的最普遍接受的解释。
但是CDM的假设并不完美。无论是什么，它都位于粒子物理学的标准模型之外，这意味着我们不知道它是什么。同样，它很难解释一种称为重音塔利-费舍关系的东西。观察到的关系表明，星系的正常物质（称为重子物质）的总质量与转速的四次方成正比。但是CDM模型预言这种关系应该与三次方有关，预言星系在一定质量的质量中旋转得比实际速度慢。
还有什么可能发生？
Tout le MOND
整个CDM想法的替代方法是对重力的修改。最简单的模型属于修改牛顿动力学的称为MOND的类。这些模型将牛顿物理学（认为力=质量x加速度）替换为与观测到的星系内恒星自转速率相匹配的其他关系。当这些模型在1970年代和1980年代首次发现暗物质时很流行时，它们并不能解释对星系团和更大的宇宙的观测。因此，大多数科学家几乎都拒绝了这些模型。
但是CDM不足以解释内部银河动力学，这为MOND生存提供了机会。但是，如果“蒙德里安”理论想要在银河系阶段竞争，那么它必须与我们的其他物理学理论相兼容，例如相对论和量子力学的特殊理论。这正是赫兹伯格和他的团队着手要做的。他们的研究结果已于5月发布到预印本数据库arXiv上，因此该研究尚未得到同行评审。
赫兹伯格告诉Live Science：“在相对论和量子力学的框架内，获得新事物的唯一可能性是增加新的自由度。” 换句话说，为了使MONDian理论与已知的物理学一起工作，您必须在理论中添加一大堆时髦的东西。在检查这些时髦的东西时，Hertzerg及其合作者发现“潜伏在这些尝试中的一些理论问题”。
局部和因果关系
例如，赫兹伯格（Hertzberg）和他的合作者研究了蒙德里安（MONDian）理论是否保护两个原则：局部性和因果关系。局部性是这样的概念，即对象仅受周围环境的直接影响-为了使一个对象影响另一对象，它必须通过诸如以有限速度传播的力之类的方式传递这种影响。因果关系是所有事件都有原因的简单概念。
如果某个理论违反了局部性和/或因果关系，则不太可能与我们的物理学理论相吻合，因为它们确实保护了这两个原理
“如果放弃因果关系和局部性原则，那么这意味着我们基本上无法解释粒子物理和广义相对论的标准模型的结构，因为它们是构建这些理论的一些核心原则。第一名。”赫兹伯格说。“换句话说，如果因果关系在本质上被严重打破，我们很可能已经在实验室中对粒子物理学的各种修正或在太空引力测试中已经看到它。”
换句话说，我们现在应该已经注意到。
由于所有可用的证据都表明局部性和因果关系得到了保留（至少在宏观尺度上如此），因此任何新的物理学理论都应遵守它们。物理学家团队对MONDian理论进行了测试，发现它们包含允许出现非局部性和非因果关系的特征。换句话说，如果MONDian理论是正确的，那么事件可能会无因地发生，并且影响会瞬间传播，这违反了宇宙中的光速限制。
赫兹伯格说：“由于我们发现，关于新的暗物质和类似MOND的理论的现有提议具有某种形式的因果关系，因此这表明它们可能没有被嵌入到基础物理学中，至少以目前的形式存在。”
MOND的结尾？
确实有可能在银河系尺度上违反局部性和因果关系，但这很难与我们对物理学了解的其他一切相提并论。
关于MONDian理论的未来，Hertzberg推测：“它激发了尝试尝试构建某些类的模型的某种尝试，这些模型以某种方式保持因果关系，但是这看起来很难实现。在我们的论文中，我们证明了这些模型的广义形式失败了。上述一致性测试。”
尽管如此，“冷暗物质”范式仍然难以解释银河物理学的细节。但是，与其说是颠覆所有已知物理学，不如说是平凡的原因。很难对星系的形成和演化进行建模，甚至仅考虑正常物质所起的所有混乱过程。也许，对星系的更深入的了解将为观察到的重子塔利-费舍关系提供解释。
到目前为止，CDM是我们最好的解释。
赫兹伯格说：“关于CDM的优点在于，尽管它不是粒子物理标准模型的一部分，但从理论上讲它是牢固的，并且通过了上述所有理论一致性测试。” “我说这是有坚定理由的，是因为没有已知的理论原因，为什么宇宙中不应该存在一些与我们没有太多耦合的稳定的中性粒子。因此，CDM得到了加强，因为现在，作为主导思想。”
最初发表在《生命科学》上。
