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这也适用于星系。
我们可以看到来自遥远的星系的光是如何被近处的星系折弯的，这一过程被称为引力透镜（gravitationallensing）。
这一效应一般来说比较微弱，想看到它们是一项巨大的挑战。
然而，如果我们恰好看到了那些被引力场折弯的星系，或者收集了足够的数据，那我们就可以利用它们来确定存在于空间中的引力场的分布。
人们再一次发现空间中的引力场比我们期望的要多——如果空间中只存在我们可以直接看到的天体的话。
宇宙中似乎存在很多的质量，它们的引力场折弯了光线，但并不和光发生其他相互作用。
折弯的具体程度可能同时也暗示了星系及星系团尺度下引力作用的性质。
对于更小尺度，我们可以观察单个星系的情况。
早在20世纪70年代，人们就发现星系旋转的速度太快了。
我的意思是，如果星系内引力的来源仅仅是可见物质（大部分是恒星和气体），那么我们就可以观察到周围星系旋转的速度快到把自己给撕裂。
类比来说，就像你用两只手搓着一根蒲公英的茎让它转动，如果你搓得足够快，蒲公英的种子就会飞散开来，因为花托的拉力无法再和旋转产生的离心力抗衡。
星系中的恒星和它情况相同。
恒星并没有由于高速旋转而飞散开来，这表明星系中的引力场比我们一开始设想的要强。
再一次，合乎逻辑的结论是星系中存在一些我们无法看到的物质，它们贡献了部分引力场。
协和模型
通过观测周围的宇宙中各种各样的物理过程，我们得到了令人惊讶的结论。
我们从观测结果中计算出的引力场比望远镜里看到的物质的引力场要强。
除此之外，如果宇宙中最大尺度的结构要演化成它们今天这个样子，以及它们的种子来源于CMB，那么那些新的物质就不允许和光发生相互作用（或者说，至多只能有非常弱的相互作用）。
这意味着我们不仅不能直接看到它们，而且也不能通过其他物体的光观测它们，因为光能直接穿过它们。
这真是一件非常奇怪的事情。
这种能产生引力场但不可见的物质，被称为暗物质（darkmatter）。
为了解释观测结果，要预估的暗物质的量并不少——几乎是正常物质的五倍多。
当大部分人第一次听到这个消息的时候，都会感觉什么地方肯定出现了非常严重的错误。
大自然不可能这么奇怪。
但是，关于暗物质的证据源自相当多不同的实验，人们实在是很难否认它的存在。
如果仅有一个实验证据，那么你大可以努力去证明收集数据的人，或者做观测的人可能犯了错误。
但要去证明上述那么多种不同类型的实验都有错则不太可能。
很难想象人们犯了那么多错误，而这些错误都指向了同样的结果。
所以我们只能得出结论：宇宙中大部分物质并不是我们熟悉的物质，而是一些新的、我们以前不知道的物质。
而且，还存在另外的惊人的事实。
我们不仅需要额外的物质来提供足够的引力场，以解释大尺度结构的形成以及光线偏折的观测结果，还需要解释为什么宇宙膨胀的速度比我们想象中的快。
回忆一下我们可以把宇宙膨胀理解为宇宙中的物体（例如星系）在引力的作用下远离对方。
如果这是真的，如果引力总是相互的，那么我们会期望宇宙大尺度结构的膨胀应该总是在减速。
也就是说，宇宙膨胀应该变得越来越慢。
但是，上述很多天文观测都表明宇宙正在加速膨胀。
我们的结论是，宇宙中应该存在一种排斥（repulsive）的力场——换句话说，我们看到的宇宙中似乎存在一种反引力（antigravity）在影响宇宙膨胀。
人们需要这种反引力来迫使物体相互远离，而不是把它们拉到一起，这样的话宇宙膨胀才可能加速。
这简直骇人听闻。
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