自然常数（决定事物行为的数值，如光速）会随着宇宙膨胀而改变吗？光在穿越遥远的宇宙距离后会感到疲劳吗？人们曾认为暗物质和暗能量可以解释这些宇宙现象，但最近的研究表明，我们的宇宙一直在没有暗物质或暗能量的情况下膨胀。
消除暗物质和暗能量可解决「不可能的早期星系问题」，该问题在试图解释不符合大小和年龄预期的星系时出现。找到符合现有宇宙学观测（包括星系分布）的暗物质和能量的替代品是可能的。
暗物质
暗物质是一种假想的物质形式，除了通过引力之外，它不会以任何方式与普通物质相互作用。它被提出作为一种理论方法来解释我们的天体物理学和宇宙学观测。普通物质可以毫无阻力地穿过暗物质，反之亦然。
在太空中，引力决定了物体的轨道速度。比周围轨道物体预期速度更高的速度归因于暗物质的存在和引力。
暗物质的引力也能使光线弯曲，就像普通物质一样产生引力透镜效应。这使得我们可以测量导致弯曲的物体中的暗物质，例如星系和星系团。
对暗物质存在的最有力支持来自于对宇宙微波背景辐射（大爆炸的残余辐射）中观察到的微小变化，这些变化的测量精度越来越高。
支持暗物质存在的另一个论据是，如果没有暗物质，在宇宙有限的年龄内，星系等宇宙的大尺度结构就无法形成。
其他理论
暗物质的替代理论可以解释许多天体物理观测结果。最古老、最流行的理论是修正牛顿动力学(MoND)，该理论认为，万有引力的牛顿平方反比定律是一种完整力的简化版本，只有在牛顿力变得微不足道时，这种完整力才会在非常远的距离上被察觉到。
另一种选择是 MoND 的一个版本，它包括爱因斯坦的相对论效应，并解释了 MoND 受限的观测，例如宇宙微波背景辐射。然后是提出的延迟引力理论，它也声称符合此类观测。
天文学家惊讶地发现，许多观测结果表明暗物质或暗物质缺乏结构完全不存在。这让人们对其存在产生了怀疑。
然后，人们必须找到造成这一问题的原因，例如附近星系经过时产生的潮汐力剥离了暗物质。甚至最近也确定银河系的质量比宇宙学预期的要小得多。
暗物质存在吗？
最近的发现使人们对暗物质的存在产生了怀疑。尽管进行了广泛的研究并投入了数十亿美元，但尚未直接探测到任何暗物质。
暗能量理论否定了物质的引力，导致宇宙随着时间的推移而膨胀得更快，正如观测到的那样。相互关联的自然常数变化，被称为共变耦合常数(CCC)，通过随着时间的推移减弱引力和其他自然力来实现同样的效果，从而消除了对暗能量的需要。
结合疲劳光 (TL) 效应（该效应假设光因能量损失而减
慢），这种宇宙学模型没有暗物质的空间。CCC 方法还可以取代暗能量类常数，该常数被认为是造成大爆炸后宇宙极度快速膨胀的原因，称为膨胀。
宇宙的年龄是根据宇宙的历史膨胀率确定的，并且会根据用于膨胀的模型而变化。测量爆炸恒星（称为 1a 型超新星）的红移及其观测到的亮度可以确定膨胀率。
红移是指光谱线频率随发射物体的退行速度而降低，类似于救护车后退时警报的频率。通过让疲劳光效应引起的红移与膨胀红移共存，宇宙的膨胀率会降低，宇宙的年龄也会增加。
这个新模型预测宇宙比我们认为的要老——CCC 宇宙学中为 267 亿年，而标准宇宙学中为 138 亿年——并且允许星系及其星系团在没有暗物质的情况下形成。在新模型中，结构开始形成的早期宇宙年龄增加高达 100 倍。
在 CCC 模型中，暗物质的缺失会降低引力，并增加物质坍缩形成结构的时间，而年龄的增加则大大补偿了这一缺陷。
放慢时间
宇宙的膨胀导致在观察遥远星系时时间似乎变慢了。CCC+TL 模型符合观测结果，显示时间膨胀效应似乎使遥远物体的时钟变慢。
加州大学圣地亚哥分校物理学教授布莱恩·基廷的采访。
对 CCC+TL 模型的批评越来越多，这些批评基于错误的假设，例如疲劳光概念所提出的缺陷，或不正确的分析，包括对宇宙微波背景温度的红移分析。CCC 宇宙学中的一个自由参数决定了所有常数的变化，这些常数渐近地趋近于它们各自的常数值。与标准宇宙学一样，CCC 宇宙学只有两个自由参数。向 CCC 添加疲劳光不需要任何额外的自由参数。
标准宇宙学模型需要暗物质来拟合观测结果，例如在测量超新星亮度时考虑红移。暗物质还用于解释星系旋转曲线、星系团或引力透镜等物理过程。使用 CCC+TL 宇宙学意味着我们必须认真考虑其他物理过程来解释以前归因于暗物质的天体物理观测结果。
如果您与我一样，对科学科普感兴趣，可以进去主页私信我订阅专业邮件，也可以进入粉丝群与大家一起讨论科学新闻与最新技术突破，专业邮件每天30篇文章，助您游览全球科学技术资讯。
