在构建一个能够解释宇宙中各类现象的物理理论时，物理学家所面临的一个核心要求，是在统一的框架中将各类独立观测事实纳入进来，并给出一致的解释与可检验的预言。这种理论构建的过程往往并不是一蹴而就的：我们会先根据已有实验证据和理论工具，提出对自然世界的描述，然后不断地将新的观测与实验结果纳入考虑。
当发现已有框架无法合理解释某些重要现象时，理论物理学家就需要引入新的思想，这有可能是新的粒子、新的相互作用机制或者某些尚未观测到的物质形态。暗物质正是这样一种概念，它的提出源于对天文观测与宇宙学数据的系统性分析与解释，从而逐步在当代物理学理论中占据一个不可或缺的地位。
人类在探索自然的过程就是不断与客观实在的物发生“相互作用”的过程，这些相互作用目前被我们归类为四种，也就是引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。
在日常的生活中，我们真正直观感受到的也只有前两种，即引力和电磁相互作用。而目前我们最为了解的其实也就是电磁相互作用，这是因为我们的视觉、听觉、触觉，嗅觉、味觉，无一不依赖电磁相互作用。事实上，物理学发展到今天，我们发现尽管我们最早认识到引力的存在，但我们对引力的了解还非常浅薄。这是因为引力实在太“弱”了，也就是说相比于其它相互作用而言在大部分时候它几乎是微不可查的，只是由于地球、月球、太阳这些天体的质量相对我们日常接触的事物而言非常大，让我们有机会感受到来自它们的引力。
当我们开始观测天体尺度的物体时，我们发现引力主导了宇宙演化和天体运转的。这是由于电磁相互作用很强，又有正反两种电荷，因此自然界中大部分宏观的物体其实都是电中性的。
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问题的出现——来自天文观测的挑战
从20世纪中叶开始，天文学家对星系中恒星的旋转曲线进行了精确测量。所谓“旋转曲线”是指距离星系中心不同半径处的恒星和气体的旋转速度分布。
特别是20世纪60至70年代，天文学家Vera Rubin及同事使用更灵敏的光谱仪测量旋涡星系的转动曲线时发现，星系边缘处恒星的绕转速度并未如预期随半径增加而下降。在经典的牛顿力学和电磁相互作用框架下，如果星系中只有我们能观测到的发光物质（恒星、气体等），那么在星系的外围，随着半径的增加，旋转速度应当像行星绕太阳旋转那样逐渐下降。然而观测显示，许多星系（例如旋涡星系）的旋转曲线在星系外围并没有明显下降，反而趋于平坦。这意味着在那里似乎有额外的质量在“拉拽”着这些恒星，以使它们保持更快的转速，但这些额外的质量并没有发出可见光，不是常规意义上的发光物质。这并非孤立现象：在星系团尺度，我们通过对星系团中成员星系的运动、气体云的分布以及引力透镜效应（星系团对背后天体发出的光弯曲程度）进行分析，发现这些系统中同样有大量缺失的质量。简单来说，各种天文数据共同指向了这样一个结论：宇宙中存在一种不可见但能产生引力作用的物质，而已知的普通物质（我们熟悉的由质子、中子和电子组成的原子物质）远不足以解释观察到的动力学与引力效应。
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理论框架下的选择：修改引力理论还是引入新物质？
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可检验的预言与实验检验的道路
上图显示了暗物质如果是微观粒子，它的质量分布可以从10^{-50}克到10^{-3}g；但事实上关于暗物质候选者的质量比上图的范围还要大得多得多。它甚至可以是极早期宇宙极端原初涨落塌缩形成的原初黑洞。
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理论与观测的交织
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总结
回到本问题，当物理学家试图构建一个解释宇宙结构、演化乃至微观粒子特性的完整理论时，暗物质的引入是对实际观测困难的回应，也是为统一解释诸多现象不得不作出的自然延伸。它不仅是一种“对缺失质量的命名”，更是打开理论预测与实验证伪之门的钥匙。暗物质的提出使得宇宙学、天体物理学、粒子物理学相互联系，从而在大尺度结构形成、宇宙演化、粒子属性等多重领域给予更完善的图景。从乐观主义者的角度来说，在目前的物理学理论建设中，暗物质的概念让我们的理论更完备、更能与观测吻合，并为未来的实证研究提供了清晰的探索方向。
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