自然常數（決定事物行為的數值，如光速）會隨著宇宙膨脹而改變嗎？光在穿越遙遠的宇宙距離後會感到疲勞嗎？人們曾認為暗物質和暗能量可以解釋這些宇宙現象，但最近的研究表明，我們的宇宙一直在沒有暗物質或暗能量的情況下膨脹。
消除暗物質和暗能量可解決「不可能的早期星系問題」，該問題在試圖解釋不符合大小和年齡預期的星系時出現。找到符合現有宇宙學觀測（包括星系分布）的暗物質和能量的替代品是可能的。
暗物質
暗物質是一種假想的物質形式，除了透過重力之外，它不會以任何方式與普通物質交互作用。它被提出作為一種理論方法來解釋我們的天體物理學和宇宙學觀測。普通物質可以毫無阻力地穿過暗物質，反之亦然。
在太空中，重力決定了物體的軌域速度。比周圍軌域物體預期速度更高的速度歸因於暗物質的存在和重力。
暗物質的重力也能使光線彎曲，就像普通物質一樣產生重力透鏡效應。這使得我們可以測量導致彎曲的物體中的暗物質，例如星系和星系團。
對暗物質存在的最有力支持來自於對宇宙微波背景放射線（大霹靂的殘余放射線）中觀察到的微小變化，這些變化的測量精度越來越高。
支持暗物質存在的另一個論據是，如果沒有暗物質，在宇宙有限的年齡內，星系等宇宙的大尺度結構就無法形成。
其他理論
暗物質的替代理論可以解釋許多天體物理觀測結果。最古老、最流行的理論是修正牛頓動力學(MoND)，該理論認為，萬有重力的牛頓平方反比定律是一種完整力的簡化版本，只有在牛頓力變得微不足道時，這種完整力才會在非常遠的距離上被察覺到。
另一種選擇是 MoND 的一個版本，它包括愛因史坦的相對論效應，並解釋了 MoND 受限的觀測，例如宇宙微波背景放射線。然後是提出的延遲重力理論，它也聲稱符合此類觀測。
天文學家驚訝地發現，許多觀測結果表明暗物質或暗物質缺乏結構完全不存在。這讓人們對其存在產生了懷疑。
然後，人們必須找到造成這一問題的原因，例如附近星系經過時產生的潮汐力剝離了暗物質。甚至最近也確定銀河系的品質比宇宙學預期的要小得多。
暗物質存在嗎？
最近的發現使人們對暗物質的存在產生了懷疑。盡管進行了廣泛的研究並投入了數十億美元，但尚未直接探測到任何暗物質。
暗能量理論否定了物質的重力，導致宇宙隨著時間的推移而膨脹得更快，正如觀測到的那樣。相互關聯的自然常數變化，被稱為共變耦合常數(CCC)，透過隨著時間的推移減弱重力和其他自然力來實作同樣的效果，從而消除了對暗能量的需要。
結合疲勞光 (TL) 效應（該效應假設光因能量損失而減
慢），這種宇宙學模型沒有暗物質的空間。CCC 方法還可以取代暗能量類常數，該常數被認為是造成大霹靂後宇宙極度快速膨脹的原因，稱為膨脹。
宇宙的年齡是根據宇宙的歷史膨脹率確定的，並且會根據用於膨脹的模型而變化。測量爆炸恒星（稱為 1a 型超新星）的紅移及其觀測到的亮度可以確定膨脹率。
紅移是指光譜線頻率隨發射物體的退行速度而降低，類似於救護車後退時警報的頻率。透過讓疲勞光效應引起的紅移與膨脹紅移共存，宇宙的膨脹率會降低，宇宙的年齡也會增加。
這個新模型預測宇宙比我們認為的要老——CCC 宇宙學中為 267 億年，而標準宇宙學中為 138 億年——並且允許星系及其星系團在沒有暗物質的情況下形成。在新模型中，結構開始形成的早期宇宙年齡增加高達 100 倍。
在 CCC 模型中，暗物質的缺失會降低重力，並增加物質塌縮形成結構的時間，而年齡的增加則大大補償了這一缺陷。
放慢時間
宇宙的膨脹導致在觀察遙遠星系時時間似乎變慢了。CCC+TL 模型符合觀測結果，顯示時間膨脹效應似乎使遙遠物體的時鐘變慢。
加州大學聖地亞哥分校物理學教授布萊恩·基廷的采訪。
對 CCC+TL 模型的批評越來越多，這些批評基於錯誤的假設，例如疲勞光概念所提出的缺陷，或不正確的分析，包括對宇宙微波背景溫度的紅移分析。CCC 宇宙學中的一個自由參數決定了所有常數的變化，這些常數漸近地趨近於它們各自的常數值。與標準宇宙學一樣，CCC 宇宙學只有兩個自由參數。向 CCC 添加疲勞光不需要任何額外的自由參數。
標準宇宙學模型需要暗物質來擬合觀測結果，例如在測量超新星亮度時考慮紅移。暗物質還用於解釋星系旋轉曲線、星系團或重力透鏡等物理過程。使用 CCC+TL 宇宙學意味著我們必須認真考慮其他物理過程來解釋以前歸因於暗物質的天體物理觀測結果。
如果您與我一樣，對科學科普感興趣，可以進去主頁私信我訂閱專業信件，也可以進入粉絲群與大家一起討論科學新聞與最新技術突破，專業信件每天30篇文章，助您遊覽全球科學技術資訊。
