星系旋转曲线问题：根据平方反比律，恒星 B 比恒星 A 受到的引力弱，公转更慢；而实际观测到情况是当半径大于某个临界值时，恒星的公转速度不再下降。（图片来源：Quanta Magazine）

　　大量实验致力于寻找暗物质粒子——主要候选者有弱相互作用大质量粒子（weakly interacting massive particle，WIMP）和稍轻一些的轴子——然而至今一无所获。

　　与此同时，在上世纪七八十年代，包括 Milgrom 在内的一些研究人员另辟蹊径：对引力理论进行修正。早期的很多尝试被轻易排除，但 Milgrom 发现了制胜之道：当恒星的向心加速度（受引力作用而产生）低于某个值时，引力不再遵循平方反比律，而是与距离近似成反比关系。这个临界值等于0.00000000012 m/s2，相当于我们在地球表面感受到的重力加速度的千亿分之一。“引力修正理论中存在‘魔法’尺度，” McGaugh 说道，“高于这个尺度时，一切都很正常；低于这个尺度时，引力的行为出现异常。但现有理论无法解释这种突变如何产生。”

　　破解星系轨道之谜的两种理论：暗物质理论认为，巨大的暗物质“晕”对外围恒星施加额外的引力作用，使星系旋转曲线变得平坦；引力修正理论认为当半径大于临界值时，引力不再遵循平方反比律。（图片来源：Quanta Magazine）

　　然而物理学家并不喜欢这种“魔法”——用暗物质解释宇宙学观测结果容易得多。大家因此渐渐抛弃了 MOND。但 Verlinde 的理论试图揭示“魔法”背后的原因，使得 MOND 东山再起。

　　新理论的旁证

　　很多引力专家认为 Verlinde 的论文非常有趣，但不易理解。他的观点是否站得住脚还有待检验。凑巧的是，11月9日发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的一篇论文中，凯斯西储大学 Stacy McGaugh 带领的团队分析了来自153个不同种类的盘状星系的数据，他们的结果进一步巩固了 MOND 的地位。

　　McGaugh 团队的研究人员比较了每个星盘内不同半径处向心加速度的计算值（可见物质给出的引力）和观测值（可见物质实际感受到的引力），发现这两个值密切相关。在 MOND 框架下，他们的结论可以得到完美解释：即便引力需要修正，可见物质仍是驱动星系旋转的引力的唯一来源，因此星系的旋转曲线与可见物质含量之间关系紧密。这时，暗物质的存在便显得多余了。

　　正当暗物质的支持派奋起反击时，又一个挑战出现了。由荷兰天文学家组成的一个研究团队对 Verlinde 的理论进行了首次检验。通过比较理论公式和来自三万多个星系的数据，莱顿大学的 Margot Brouwer 和她的同事发现，Verlinde 准确地预言了来自星系的引力透镜效应（原先也以为是由暗物质引起的现象）。他们已经在专业研讨会上做了相关报告，相关论文于12月12日发表于《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal astronomical Society）。这个结果倒是在大家的意料之中，因为提出 MOND 的先驱者，以色列天体物理学家 Mordehai Milgrom 早在几年前就证明了 MOND 与引力透镜的观测数据符合得很好。Verlinde 的新理论还需要在传统 MOND 失效的情况下对“由暗物质引起”的现象重新进行阐释。

　　劳伦斯伯克利国家实验室的暗物质理论家 Kathryn Zurek 表示，Verlinde 的想法至少证明了引力修正有其成功之处，但存在的挑战之一，是至今仍然没有可以解释这种修正的可靠理论。如果 Verlinde 的工作最终给出了合理的框架，那么这就足以吸引大家更加认真地看待MOND。

　　时空密码

　　早在2010年，Verlinde就有了关于新 MOND 的最初想法。这个想法基于他数月之前发表的另一篇著名论文，其中他大胆宣称引力并不存在。综合物理学前沿的很多概念和猜想，他得出结论：引力是一种热力学诱导效应，与熵增（混乱度的增加）有关。和现在的情况类似的是，当时专家们觉得“熵力”难以理解。不过那篇论文还是引起了许多讨论（引用超过500次）。

　　虽然后来有人证明 Verlinde 论文中的熵力并不正确，但他的直觉非常敏锐。同样基于诱导效应的灵感，其他理论物理学家发展出了引力和时空的全息描述。现在，Verlinde 将这种方法吸收到了新工作中。

全息宇宙（图片来源：plus.maths.org）