引力场

物质在空间产生的空间弯曲效应
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引力场是描述物体延伸到空间中对另一物体产生吸引效应的理论模型。现代观点认为引力场是物质在空间中产生的空间弯曲效应，物体在该弯曲空间内运动时表现出在直角空间中的运动状态改变，从而体现出引力效应。在牛顿力学的经典理论框架下和爱因斯坦的广义相对论理论框架下均有对引力场的定量描述。然而，通过现代观测手段发现宇宙中星际物质的运动与现有理论存在不相符的现象，因此引入了“暗物质”和“暗能量”的概念，来弥补原有理论和实际观测的差距。尽管学术界针对暗物质和暗能量的可能的量、分布和属性已经着手研究，但它们仍然是未知大于已知，且尚未完全证实的概念。

简介

牛顿在经典力学体系中使用万有引力定律描述物体之间的引力作用，而这种相互作用的特殊性在于仅与物体的质量和物体间距离相关。在万有引力定律中，引力被描述为空间中任意两个具有质量的物体之间的点对点相互作用（见引力）。而实际上，引力并不是两个物体间实质性的吸引相互作用力，而是一个物体所具有的物理性质对另一个物体的运动产生的影响，这个物理性质同时也是一个物理量，能够用定量的理论来进行刻画和描述，这就是引力场理论。
在场论提出前，物理学家把粒子的相互作用看成是某种东西越过粒子之间的距离而直接作用于粒子——即所谓的超距作用。场论最先是由詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪提出来描述电磁现象的，与之前不同的就是，场论认为作用都是局部现象，每个粒子在其自身所在地点与场发生相互作用。20世纪初阿尔伯特·爱因斯坦发展了他的引力场论，即广义相对论。爱因斯坦认为空间是物质所具有的一种属性，而在具有质量的物质附近，空间是弯曲的，而黎曼几何被成功的应用于广义相对论中，用来将弯曲的空间几何化，并能够将对引力场的理论描述精确定量化。广义相对论的理论体系建立之后，科学家通过对天文现象的观测验证了其有效性和准确性。
就在人们认为广义相对论已经精确的描述了我们所认知的宇宙空间时，在20世纪70年代初，科学家观测宇宙其他一些星系中的恒星运行速度时就发现，越远离核心的星系，其绕中心旋转的速度并不都是衰减下去，而是具有和内圈恒星相似的速度。这个现象与越往外物质越少，引力也越小，速度也应该越低的常规不符。科学家们大胆地猜测：宇宙中一定有某些物质没有被我们的天文观测所发现，这些物质被称为“暗物质”，能够提供额外的引力场。