為什麼假設和實驗符合科學哲學方法論的等效原理？在現代物理學和天文學的研究中存在多個謎題，其中的“三大謎題”在基礎科學的研究中佔據了“榜單”位置，它們分別是暗物質、暗能量和量子引力謎題，暗物質和暗能量概念的引出是觀測和實驗在先，假設在後，量子引力概念的引出則是假設在先，觀測和實驗在後，從觀測和實驗到假設與從假設到觀測和實驗的雙向過程符合科學哲學發現論的反等效原理。

1929年，美國天文學家埃德溫·哈勃測量了數十個星系的速度，他發現這些星系在背離我們的方向上移動，而且星系距離我們越遠，退行的速度越快。測量結果證實了宇宙的“退行運動”，宇宙的每一處空間都在膨脹。為了解釋宇宙膨脹現象，物理學家假設在真空存在一種未知的能量或“暗能量”，以此解釋對宇宙加速膨脹的觀測資料，透過量子力學的計算，他們得出了真空能的大小，假定真空能是物理學家探尋的暗能量，那麼真空能作為“宇宙學常數”的值太大，這將增大宇宙膨脹的速度，天體和星際物質密度因此下降得更快，行星和恆星、星系和星系團將無法形成，與真空能作為“暗能量”的假設相反，我們的宇宙在大膨脹之中形成了穩定的結構。真空能要成為理論假設的暗能量，它必須遠小於經由量子力學計算的結果，大約比計算結果小120個數量級，很多科學家不滿意其中的巨大差異，他們嘲笑真空能是整個物理史上最糟糕的理論預言，然而，真空能或“暗能量”是解釋宇宙加速膨脹最好的假設或預言。

物理學家除了用假設的“暗能量”解釋超大尺度的宇宙時空以外，還用假設的“量子引力”解釋超小尺度的物質引力，透過引力量子化或量子化引力，他們在牛頓經典引力理論和愛因斯坦廣義相對論之外建立了“第三種引力理論”。天體物理家在宇宙尺度上尋找暗能量的證據，量子物理家則在微觀尺度上探測量子引力的證據，而量子引力理論可能修正和補充廣義相對論面臨的問題。一個代表性的實驗小組來自華盛頓大學的厄特-沃什科學團隊，為了精確測定引力常數，他們在實驗中使用了被稱為扭秤的極高靈敏度平衡裝置，極高精度的實驗允許小組成員探測引力在數十萬分之一米尺度的行為。經典概念的引力如果像某些量子理論預言的那樣，在非常近的距離上減弱了，或在微小尺度存在時空的額外維度，那麼厄特-沃什的科學小組致力於找出它們。引力在宏觀尺度上仍然遵循牛頓和愛因斯坦的引力理論，但量子引力也許隱藏在額外的時空維度，科學家一直在調整實驗儀器的精度，也許有一天在越來越微小尺度上發現假設或預言的“量子引力”。

暗物質是科學界“老生常談”的假設，它是一種不和光子、電子以及任何其它物質粒子發生直接作用的物質，人們無法直接觀測到它們的存在，為什麼物理學家普遍認可暗物質的存在？這是因為他們發現了這種未知物質的引力作用，這種未知的、看不見的物質被定義為“暗物質”。1937年，奧地利天文學家弗利茨·茲威基在觀測后髮座星系團時發現，星系的繞行速度遠高於理論的計算值。為了使理論計算值與實際觀測值保持一致，在星系周圍必然存在大量天文學家不能直接觀測的物質，慈威基在星系和星系團發現了“丟失的物質”，這是目前科學家花大力氣尋找的暗物質。

在茲威基提出星系質量丟失之謎之後的40多年，美國天文學家薇拉·魯賓在觀測銀河系時發現，銀盤外側恆星繞銀河系中心的轉動速度比用理論計算的數值大很多，觀測到的銀河系質量不足以維持外側恆星繞銀心的轉動速度，銀河系將由於失去引力的支撐而分崩離析。遠高於所有可觀測物質的部分由理論預期的暗物質組成，或銀河系物質的主要部分是暗物質，次要部分才是可見物質。2006年，以道格拉斯•克洛為首的一隊美國天文學家觀測了兩個星系團的大碰撞，暗物質和可觀測物質在碰撞中發生了錯位，他們透過x射線和引力透鏡效應觀測到了錯位現象，在可觀測物質的引力之外，額外物質或暗物質的引力作用能夠解釋借位的尺度。歐洲普朗克衛星的觀測與計算資料表明，可觀測物質佔到宇宙總質能的4.9%，暗物質佔26.8%。暗能量佔68.3%。

暗物質既不發光，也不參與電磁作用，科學家透過引力效應間接發現了它們的存在，但如何才能找到暗物質存在的直接證據？各囯科學家主要透過三種方法搜尋理論預期的暗物質，第一種是利用粒子加速器，在諸如歐洲大型強子對撞機實驗室讓暗物質粒子現出原形。第二種是利用地下的光敏儀器探測暗物質粒子，深層洞穴遮蔽了地面以上宇宙射線的干擾。四川南部的錦屏地下實驗室是目前世界最深的暗物質探測實驗室，2010年投入使用。第三種是利用太空探測技術，丁肇中領導的國際團隊在2011年將阿爾法磁譜儀送上了國際空間站，發現了暗物質存在的跡像。2015年12月17日，中國發射了暗物質探測衛星“悟空”，它的宇宙射線能量測量範圍有了顯著提高，直接測量到了電子宇宙射線能譜的一處拐折，這對某些電子宇宙射線是否來自暗物質提供了線索。